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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 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201480029273.7 (22)申请日 2014.05.20 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 105263457 A (43)申请公布日 2016.01.20 (30)优先权数据 2013-110273 2013.05.24 JP (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2015.11.20 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/JP2014/063300 2014.05.20 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2014/189032 JA 2014.。
2、11.27 (73)专利权人 株式会社安川电机 地址 日本福冈县 专利权人 国立大学法人 鹿儿岛大学 (72)发明人 见须惠次郎 赤江裕光 北野俊幸 川边满德 富崎秀德 川平和美 下堂园惠 余永 林良太 (74)专利代理机构 北京三友知识产权代理有限 公司 11127 代理人 李辉 黄纶伟 (51)Int.Cl. A61H 1/02(2006.01) (56)对比文件 JP 2006346108 A,2006.12.28, JP 2006346108 A,2006.12.28, JP 2012061101 A,2012.03.29, CN 102525712 A,2012.07.04, CN 。
3、101406728 A,2009.04.15, CN 2394620 Y,2000.09.06, CN 201596063 U,2010.10.06, 审查员 范建会 (54)发明名称 训练装置 (57)摘要 训练装置(1)是用于训练肢体部位的装置， 该训练装置(1)具备： 供肢体部位触摸的目标部 (T1、 T2)； 以及力产生机构(3)， 其在容许肢体部 位的上下运动的同时通过电力产生向上地作用 于肢体部位的向上力。 权利要求书2页 说明书8页 附图6页 CN 105263457 B 2019.01.04 CN 105263457 B 1.一种训练装置， 该训练装置是用于训练患者的肢体部位的。
4、装置， 其中， 该训练装置具备： 供所述肢体部位触摸的、 在水平方向上不同位置处设置的多个目标部； 力产生机构， 其在容许所述肢体部位的上下运动的同时， 通过电力产生向上地作用于 所述肢体部位的向上力； 随着按下所述多个目标部而分别被切换开/关的多个开关； 电刺激产生部， 该电刺激产生部以不产生关节运动的程度的电流值对所述肢体部位施 加电刺激； 以及 振动刺激产生部， 该振动刺激产生部根据所述多个开关的开/关来对所述肢体部位施 加振动刺激， 所述振动刺激作用于所述患者的肌肉的深度刺激， 使得从所述患者的大脑至 肌肉的神经兴奋； 其中， 所述力产生机构具备： 安装于所述肢体部位的安装部； 一根线。
5、， 其从所述安装部向上方延伸； 马达， 其卷绕所述线； 以及 马达控制装置， 其对所述马达进行转矩控制， 以在容许所述安装部的上下运动的同时 对所述一根线赋予张力来产生所述向上力； 所述力产生机构构成为在与所述一根线交叉的方向上不产生力， 所述马达控制装置对用于产生抵抗所述肢体部位的自重的减负力作为所述向上力的 转矩目标值进行计算， 并且根据该转矩目标值对所述马达进行转矩控制， 在所述马达在卷 绕所述线的方向上加速时， 所述马达控制装置对用于产生在抵抗所述肢体部位的自重的减 负力上加上所述肢体部位的上升的辅助力后的力作为所述向上力的转矩目标值进行计算， 并且根据该转矩目标值对所述马达进行转矩控。
6、制， 在所述马达在送出所述线的方向上加速 时， 所述马达控制装置对用于产生从所述减负力减去所述肢体部位的下降的辅助力后的力 作为所述向上力的转矩目标值进行计算， 并且根据该转矩目标值对所述马达进行转矩控 制。 2.根据权利要求1所述的训练装置， 其中， 所述马达控制装置对所述马达进行转矩控制， 以产生抵抗所述肢体部位的自重的减负 力， 作为所述向上力。 3.根据权利要求1所述的训练装置， 其中， 所述马达控制装置对所述马达进行转矩控制， 以产生抵抗所述肢体部位的自重的减负 力， 作为所述向上力； 同时在所述马达在卷绕所述线的方向上加速时， 所述马达控制装置对 所述马达进行转矩控制， 以产生在抵。
7、抗所述肢体部位的自重的减负力上加上所述肢体部位 的上升的辅助力后的力， 作为所述向上力， 在所述马达在送出所述线的方向上加速时， 所述 马达控制装置对所述马达进行转矩控制， 以产生从所述减负力减去所述肢体部位的下降的 辅助力后的力， 作为所述向上力。 4.根据权利要求1所述的训练装置， 其中， 所述马达控制装置根据所述马达的旋转状态来估计所述肢体部位的肌力， 根据所述肢 体部位的肌力的估计值来计算所述辅助力。 权 利 要 求 书 1/2 页 2 CN 105263457 B 2 5.根据权利要求24中的任意一项所述的训练装置， 其中， 所述马达控制装置对所述马达进行转矩控制， 以根据所述安装部。
8、的位置改变所述减负 力。 6.根据权利要求14中的任意一项所述的训练装置， 其中， 该训练装置还具备所述目标部的位置的调节机构。 7.根据权利要求6所述的训练装置， 其中， 作为所述调节机构， 该训练装置具备所述目标部的高度的调节机构， 并且， 该训练装置 还具备下落防止部， 该下落防止部产生阻止所述高度的调节中的所述目标部的下降的力。 8.根据权利要求1所述的训练装置， 其中， 所述马达控制装置对所述马达进行转矩控制， 以根据所述开关的开/关改变所述向上 力。 9.根据权利要求8所述的训练装置， 其中， 所述马达控制装置对所述马达进行转矩控制， 以根据所述开关的开/关与所述安装部 的位置改变。
9、所述向上力。 10.根据权利要求1所述的训练装置， 其中， 所述电刺激产生部根据所述开关的开/关来对所述肢体部位施加所述电刺激。 权 利 要 求 书 2/2 页 3 CN 105263457 B 3 训练装置 技术领域 0001 本文公开的内容涉及用于训练需要恢复运动功能的患者的肢体部位的装置。 背景技术 0002 对于脑中风等脑血管疾病的患者， 作为后遗症， 存在着在身体的一部分残留有麻 痹的情况。 为了使残留有麻痹的身体的运动功能恢复， 提出了各种各样的装置。 例如在专利 文献1中， 公开了具备供患者的上肢按下的2个开关的训练装置。 该训练装置通过使患者的 上肢反复按下2个开关， 来反复产。
10、生上肢的伸展运动及弯曲运动。 此外， 在专利文献2中， 公 开了具备安装于患者上肢的安装部以及悬吊安装部的4根线的训练装置。 该训练装置按照 上肢的运动进行4根线的卷绕及放出， 由此辅助上肢的运动。 0003 现有技术文献 0004 专利文献 0005 专利文献1： 日本特开2006-346108号公报 0006 专利文献2： 日本特开2012-61101号公报 发明内容 0007 发明要解决的课题 0008 对于使用专利文献1中记载的训练装置的训练而言， 可以设想到无法通过患者自 身的力量将上肢移动到开关处的情况。 这种情况下， 无法得到期待的效果。 另一方面， 对于 专利文献2中记载的训练。
11、装置而言， 为了按照上肢的运动同时进行4根线的卷绕或者放出， 需要较多的力传感器及马达。 此外， 需要协调这些力传感器及马达的复杂控制。 因此， 装置 复杂化及高成本化的可能性较高。 0009 因此， 本文公开的目的在于提供一种能够以简单的结构实施有效的训练的装置。 0010 用于解决课题的手段 0011 本文公开的训练装置是用于训练肢体部位的装置， 其中， 该训练装置具备： 供肢体 部位触摸的目标部； 以及力产生机构， 其在容许肢体部位的上下运动的同时， 通过电力产生 向上地作用于肢体部位的向上力。 0012 发明效果 0013 根据本文公开的内容， 能够通过简单的结构实施有效的训练。 附图。
12、说明 0014 图1是训练装置的立体图。 0015 图2是示出开关的位置的调节机构的侧视图。 0016 图3是示出护胸部的变形例的立体图。 0017 图4是将马达放大而示出的后视图。 0018 图5是示出训练中的状态的示意图。 说 明 书 1/8 页 4 CN 105263457 B 4 0019 图6是示出转矩控制的步骤的流程图。 0020 图7是示出吊带的高度与减负力之间的相关性的曲线图。 具体实施方式 0021 以下， 参照附图对本文公开的优选实施方式进行详细的说明。 在说明中， 对具有相 同要素或者相同功能的要素赋予相同的标号， 并省略重复的说明。 0022 如图1所示， 本实施方式的。
13、训练装置1用于训练需要恢复运动功能的患者的上肢。 作为需要恢复运动功能的患者， 可以列举出例如由脑中风等脑血管疾病而在身体的一部分 残留有麻痹的患者。 训练装置1具备作业台2、 力产生机构3、 电刺激产生部4、 振动刺激产生 部5、 控制部6。 0023 作业台2设置在地面上， 在作业台2周围配置有患者用的椅子11(参照图5)。 以下说 明中的 “前后左右” 是指以从患者观察的近前侧为后侧， 里侧为前侧的方向。 作业台2由铝框 架等构成， 呈现大致长方体的外形。 作业台2的长边沿着左右方向。 在作业台2的下部的四角 分别设有脚部20。 0024 作业台2的上部2a位于坐在椅子11上的患者的胸部。
14、的高度。 上部2a设有顶板21、 第 1支承板22、 第2支承板23、 护胸部24。 顶板21配置为水平， 在左右方向上位于作业台2的中 央， 并且， 靠近作业台2的后缘。 0025 第1支承板22与顶板21的后侧相邻， 并且从作业台2的后缘呈舌状地伸出。 在第1支 承板22上设有供患者的上肢进行操作的第1开关25。 即， 训练装置1还具备第1开关25。 第1开 关25具有圆顶状的按钮25a， 通过按下按钮25a来切换第1开关25的开/关。 按钮25a是供患者 的上肢接触的第1目标部T1。 0026 如图1及图2所示， 在顶板21上设有在前后方向上延伸的引导部21a以及安装在引 导部21a上的。
15、前后滑动部21c。 前后滑动部21c的位置能够沿着引导部21a而变更。 前后滑动 部21c上设有铅直的支柱21b以及安装在支柱21b上的上下滑动部21d。 上下滑动部21d的位 置能够沿着支柱21b变更。 0027 第2支承板23安装在上下滑动部21d上， 并且向后方伸出而与顶板21对置。 在第2支 承板23上设有供患者的上肢进行操作的第2开关26。 即， 训练装置1还具备第2开关26。 第2开 关26具有圆顶状的按钮26a， 通过按下按钮26a来切换第2开关26的开/关。 按钮26a是供患者 的上肢接触的第2目标部T2。 第2开关26比第1开关25靠前方， 并且比第1开关25靠上方。 002。
16、8 在第2支承板23的后部形成有朝向后方变低的倾斜部23a。 通过该倾斜部23a， 想要 按下第2开关26的按钮26a的患者的上肢不容易挂到第2支承板23的后部。 在第2支承板23的 前部形成有铅直的立起壁23b。 通过该立起壁23b， 防止了患者的上肢向前方过度移动而从 第2支承板23脱落。 0029 能够通过变更前后滑动部21c的位置来调节前后方向上的第2支承板23及第2开关 26的位置。 即， 前后滑动部21c构成了前后方向上的第2开关26的位置的调节机构A1。 此外， 能够通过变更上下滑动部21d的位置来调节第2支承板23及第2开关26的高度。 即， 上下滑动 部21d构成了第2开关2。
17、6的高度的调节机构A2。 这样， 训练装置1还具备在前后方向及上下方 向上调节第2开关26的位置的调节机构A1、 A2。 0030 另外， 在比前后滑动部21c靠后方的位置， 在引导部21a上覆盖有褶皱状的罩27。 罩 说 明 书 2/8 页 5 CN 105263457 B 5 27的后侧端部被固定在引导部21a的后侧端部， 罩27的前侧端部被固定在前后滑动部21c 上。 罩27随着前后滑动部21c的位置的变更而伸缩。 通过罩27， 防止了患者的上肢接触引导 部21a。 0031 此外， 在支柱21b的上端部设有下落防止部28， 该下落防止部28针对调节高度时第 2开关26的下降， 产生阻力。
18、。 下落防止部28具有从支柱21b向前方突出的卷绕轴28a以及卷绕 在卷绕轴28a上的板簧28b， 板簧28b的端部被固定在上下滑动部21d上。 随着上下滑动部21d 向下方移动， 板簧28b被从卷绕轴28a拉出， 针对上下滑动部21d的下降产生阻力。 由此， 第2 开关26及其支承部件(第2支承板23及上下滑动部21d)的重量减轻， 因此， 容易调节第2开关 26的高度。 0032 护胸部24具有沿着第1支承板22的周缘延伸的护胸框架24a以及包覆护胸框架24a 的缓冲部24b。 护胸框架24a的两端部被固定在作业台2的上部2a。 护胸部24限制患者的胸部 向开关25、 26侧移动。 在想要。
19、操作开关25、 26时， 如果限制了胸部向开关25、 26侧移动， 则需 要使上肢相应地多运动。 因此， 通过限制胸部的移动， 能够确保上肢的运动量。 0033 如图3所示， 第1支承板22也可以呈长边沿着前后方向的长方形。 护胸部24也可以 由只设置于第1支承板22的近前侧的短边的缓冲部24c构成。 根据这样的结构， 第1支承板22 及护胸部24在左右方向上的占有范围变小， 不会妨碍不能抬肘的患者的上肢的动作。 0034 如图1所示， 力产生机构3具有吊带30、 线31、 线引导部32和马达33。 吊带30是安装 于患者的手腕的安装部， 呈包围手腕的带状。 线31与吊带30连接， 并且从吊带。
20、30向上方延 伸。 0035 线引导部32具有框体36A、 2个连结框架36B、 2块顶板37A， 37B、 2个滑轮38A、 38B。 框 体36A例如由铝框架构成， 呈长方形。 框体36A以其长边沿着前后方向的状态， 水平地配置在 作业台2的上方。 连结框架36B例如是铝框架， 在左右方向上并列地分别沿铅直方向延伸， 并 且连结框体36A的前缘部与作业台2的前缘部。 0036 顶板37A、 37B分别架设在框体36A的上部， 顶板37A靠近框体36A的后缘， 顶板37B靠 近框体36A的前缘。 滑轮38A安装在顶板37A的下部的中央， 并且位于吊带30的上方。 滑轮38A 相对于顶板37A。
21、的安装位置能够在前后方向上调节。 即， 力产生机构3还具有调节滑轮38A在 前后方向上的位置的调节机构A3。 滑轮38B安装在顶板37B的下部的中央。 0037 从吊带30向上方延伸的线31被挂在滑轮38A上而朝向前侧， 并且被挂在滑轮38B上 而朝向下侧。 挂在滑轮38B上而朝向下侧的线31的前侧的端部与马达33连接。 0038 马达33位于连结框架36B的下端部附近， 并且被固定在作业台2内。 如图4所示， 马 达33具有： 输出轴33a， 其以沿着左右方向的轴线为中心旋转； 卷轴34， 其设于输出轴33a的 前端部； 以及输出轴33a的旋转角度传感器35。 旋转角度传感器35例如是旋转编。
22、码器。 卷轴 34位于滑轮38B的下方， 并且卷绕从滑轮38B朝向下侧的线31。 在卷轴34的外周面上设有螺 旋状的槽34a， 线31沿着槽34a卷绕在卷轴34上。 由此， 防止线31彼此的重叠， 线31的卷绕半 径稳定。 进而， 也防止了线31彼此的摩擦。 另外， 线31的 “卷绕半径” 是卷绕在卷轴34上的线 31的中心轴线与卷轴34的中心轴线之间的距离。 0039 控制部6对马达33进行转矩控制。 如上所述， 线31的卷绕半径稳定， 并且防止了线 31彼此的摩擦， 因此， 赋予给卷轴34的转矩与赋予给线31的张力的比率大致恒定。 因此， 通 过对马达33进行转矩控制， 来控制赋予给线31。
23、的张力。 受到转矩控制的马达33在容许吊带 说 明 书 3/8 页 6 CN 105263457 B 6 30的上下运动的同时对线31赋予张力。 0040 马达33对线31赋予的张力是向上地作用于安装有吊带30的患者上肢的向上力。 即， 力产生机构3在容许患者的上肢的上下运动的同时产生向上地作用于患者上肢的向上 力。 以下， 作为向上力的具体例， 设为力产生机构3产生抵抗上肢的自重的减负力来进行说 明。 减负力是指减小支承上肢的自重的肌力的力。 减负力的大小是上肢的自重以下。 0041 如图1所示， 电刺激产生部4具有柔软的片状的一对电极40A、 40B以及分别与电极 40A， 40B连接的供。
24、电缆线41。 电极40A、 40B粘贴在患者的上肢中与训练中的运动相关的部 位。 电刺激产生部4经由供电缆线41接受电力的供给， 使电极40A、 40B之间产生电流， 由此， 对患者的肌肉赋予电刺激。 在供电缆线41上， 在与电极40A、 40B相反侧的端部设有连接器 42。 0042 振动刺激产生部5具有例如内置有振动马达的振动体50以及与振动体50连接的供 电缆线51。 振动体50通过粘合带等而粘贴在患者的上肢中与训练中的运动相关的部位。 振 动刺激产生部5经由供电缆线51接受电力的供给， 并且从振动体50对患者的上肢赋予振动 刺激。 在供电缆线51上， 在与振动体50相反侧的端部设有连接。
25、器52。 0043 电刺激产生部4的个数与振动刺激产生部5的个数没有特别限制， 可以分别是1个 或多个。 图1例示出了设有1个电刺激产生部4与2个振动刺激产生部5的情况。 0044 控制部6具有主体60、 接头61、 监视器62， 该控制部6控制马达33、 电刺激产生部4及 振动刺激产生部5。 主体60内置有控制用计算机及伺服控制器， 并且配置在作业台2内的左 侧。 主体60的后表面(近前侧的面)的上部设有与控制用计算机连接的多个连接器63A。 连接 器63A连接有电刺激产生部4的连接器42或者振动刺激产生部5的连接器52。 由此， 电刺激产 生部4及振动刺激产生部5与主体60内的控制用计算机。
26、连接。 在主体60内的控制用计算机 上， 经由未图示的缆线还连接有开关25、 26及监视器62。 在伺服控制器上经由未图示的缆线 连接有马达33。 0045 接头61是具有与连接器63A相同的多个连接器63B的连接器单元。 连接器63B设置 在接头61的后表面(近前侧的面)上。 接头61固定在作业台2内的右侧。 即， 从患者侧观察， 主 体60与接头61以夹着开关25、 26的方式而配置。 0046 连接器63B经由缆线(未图示)与主体60内的控制用计算机连接， 并且， 相对于控制 用计算机， 与主体60的连接器63A并列。 因此， 即使将连接器42及连接器52连接在连接器63B 上， 也与连。
27、接在连接器63A上同样地， 能够将电刺激产生部4及振动刺激产生部5连接到控制 用计算机上。 由此， 能够根据训练对象是左右哪一个上肢， 针对开关25、 26， 选择将电刺激产 生部4及振动刺激产生部5连接到左侧与右侧中的哪一个上。 0047 监视器62例如是液晶显示器， 并且在朝向患者侧的状态下固定在连结框架36B上。 另外， 将监视器62作为触摸面板， 也可以作为针对控制用计算机的输入装置来使用。 0048 控制部6作为力产生机构3的马达控制装置MC而发挥功能。 即， 力产生机构3还具备 马达控制装置MC， 马达33与马达控制装置MC构成伺服机构。 作为马达控制装置MC的控制部6 对马达33。
28、进行转矩控制。 转矩目标值是通过对线31的张力的目标值乘以线31的卷绕半径来 设定的。 线31的张力的目标值能够通过键盘等输入装置(未图示)来预先设定。 0049 控制部6经由供电缆线41、 51供给电力， 驱动电刺激产生部4及振动刺激产生部5。 提供给电刺激产生部4的电力能够通过键盘等输入装置(未图示)来预先设定。 对振动刺激 说 明 书 4/8 页 7 CN 105263457 B 7 产生部5供给电力的时机也能够通过键盘等输入装置来预先设定。 0050 作为驱动振动刺激产生部5的时机的设定例， 可以举出根据开关25、 26的开/关来 进行驱动的设定。 根据该设定， 振动刺激产生部5根据开。
29、关25、 26的开/关来对上肢赋予振动 刺激。 例如， 可以举出这样的设定： 如果开关25、 26的一方被按下， 则开始驱动， 如果开关25、 26的另一方被按下， 则停止驱动。 也可以进行这样的设定： 使得多个振动刺激产生部5彼此 之间的驱动时机错开。 此外， 在训练中， 既可以设定为持续驱动振动刺激产生部5， 也可以设 定为完全不驱动振动刺激产生部5。 0051 可以与驱动振动刺激产生部5的时机同样地设定驱动电刺激产生部4的时机。 作为 驱动电刺激产生部4的时机的设定例， 可以举出按照开关25、 26的开/关来进行驱动的设定。 根据该设定， 电刺激产生部4根据开关25、 26的开/关对上肢。
30、施加电刺激。 例如， 可以举出这 样的设定： 如果开关25、 26的一方被按下， 则开始驱动， 如果开关25、 26的另一方被按下， 则 停止驱动。 在训练中， 既可以设定为持续驱动电刺激产生部4， 也可以设定为完全不驱动电 刺激产生部4。 0052 控制部6将与训练有关的各种各样的信息显示在监视器62上。 作为显示的信息， 可 以列举出例如开关25、 26的开/关次数、 开关25、 26的开/关的时间间隔及线31的张力的目标 值等。 0053 接下来， 对使用训练装置1的训练步骤进行说明。 首先， 如图5所示， 让患者P坐在作 业台2的后侧的椅子11上。 接下来， 在患者P的手腕上安装吊带3。
31、0， 在患者P的上肢上， 在与运 动相关的部位粘贴电刺激产生部4的电极40A、 40B及振动刺激产生部5的振动体50。 0054 接下来， 根据患者P的上肢的自重来调节力产生机构3产生的减负力。 即， 设定马达 33对线31赋予的张力的目标值。 0055 接下来， 设定从控制部6向电刺激产生部4供给的电流值。 此时， 将电流值设定为上 肢的关节不会因电刺激而运动的程度。 此外， 设定从控制部6向振动刺激产生部5供给电力 的时机。 以上， 完成训练的准备。 吊带30的安装、 电极40A、 40B的粘贴、 振动体50的粘贴及各 种设定的顺序不限于上述顺序。 0056 接下来， 使患者P进行交替按压。
32、开关25、 26的反复运动， 训练患者P的上肢。 即， 使患 者P进行交替触摸目标部T1、 T2的反复运动。 如果反复运动到达目标次数， 则1组训练结束。 也可以在经过了预先设定的时间时结束1组训练。 0057 在反复运动中， 力产生机构3在容许上肢的上下运动的同时产生向上地作用于上 肢的向上力。 因此， 反复运动中的上肢的自重被持续减轻。 由于力产生机构3只产生向上力 即可， 因此， 能够实现结构的简化。 例如， 如上所述， 能够由一组吊带30、 线31、 马达33及马达 控制装置MC构成力产生机构3。 由于作为目标的上肢的动作被限于触摸目标部T1、 T2这样的 简单的动作， 因此， 只需利。
33、用力产生机构3持续减轻自重， 即可大幅提高训练的执行容易度。 由于力产生机构3不是强制地使上肢运动， 因此， 上肢的伸展运动及弯曲运动能够通过患者 P自己的力量来执行。 因此， 训练的执行对上肢的运动功能的恢复是非常有效果的。 因此， 能 够通过简单的结构来实施有效的训练。 0058 由于力产生机构3通过电力来产生向上力， 因此， 能够通过控制供给电力来自由地 控制向上力。 由此， 能够根据上肢的状态来细微地改变向上力， 更顺利地执行反复运动。 例 如， 作为马达控制装置MC的控制部6可以在吊带30向靠近滑轮38A的方向加速的期间， 使向 说 明 书 5/8 页 8 CN 105263457 。
34、B 8 上力变大， 在吊带30向远离滑轮38A的方向加速的期间， 使向上力变小。 即， 可以是： 在马达 33在卷绕线31的方向上加速时， 与马达33静止时相比， 使向上力变大， 在马达33在送出线31 的方向上加速时， 与马达33静止时相比， 使向上力变小。 0059 作为这样地根据马达33的旋转来改变向上力的控制步骤， 例举了例如图6所示的 步骤。 在图6所示的步骤中， 首先， 使用旋转角度传感器35的检测值来获取马达33的旋转角 度信息(S01)。 接下来， 使用当前及过去的旋转角度信息计算马达33的角速度/角加速度 (S02)。 0060 接下来， 根据马达33的角速度/角加速度、 马。
35、达33的惯性(inertia)、 上肢的质量、 马达33的粘性系数、 马达33内的摩擦阻力、 卷轴34及线31的粘性系数及卷轴34的半径等来 估计上肢的肌力(S03)。 对估计出的肌力乘以规定的比率来计算辅助力(S04)。 规定的比率 是例如080。 可以通过键盘等输入装置来设定规定的比率。 0061 由于在马达33在卷绕线31的方向上加速时， 估计产生使上肢上升的肌力， 因此， 计 算使上肢上升的辅助力(上肢的上升的辅助力)。 由于在马达33在送出线31的方向上加速 时， 估计产生使上肢下降的肌力， 因此， 计算使上肢下降的辅助力(上肢的下降的辅助力)。 0062 接下来， 针对减负力加上或。
36、者减去辅助力(S05)。 详细而言， 在马达33在卷绕线31 的方向上加速时， 在减负力上加上上肢的上升的辅助力。 在马达33在送出线31的方向上加 速时， 从减负力中减去上肢的下降的辅助力。 接下来， 计算用于产生针对减负力加上或者减 去辅助力后的力的转矩(S06)， 将该转矩作为目标值来对马达33进行转矩控制(S07)。 0063 通过反复进行图6所示的步骤， 实现了接下来的控制。 即， 在马达33在卷绕线31的 方向上加速时， 对马达33进行转矩控制， 来产生在减负力上加上上肢上升的辅助力后的力， 作为向上力。 在马达33在送出线31的方向上加速时， 对马达33进行转矩控制， 来产生从减。
37、负 力中减去上肢下降的辅助力后的力， 作为向上力。 0064 由此， 对与患者的意愿相符的上肢的上下运动进行辅助， 能够更顺利地执行反复 运动。 由于辅助力是根据上肢的肌力的估计值来计算的， 因此， 能够以与上肢的肌力相符合 的强度来辅助上肢的上下运动。 不使用力传感器， 而是根据由旋转角度传感器35检测的马 达33的旋转状态来估计上肢的肌力。 因此， 通过图6所示的步骤来进行转矩控制也有助于训 练装置1的简化。 0065 作为马达控制装置MC的控制部6可以根据吊带30的位置来改变减负力。 例如， 可以 根据吊带30的高度来改变减负力。 图7是例示出吊带30的高度与减负力之间的相关性的曲 线图。
38、。 图中的高度 “低” 是按下开关25时的吊带30的高度。 高度 “高” 是按下开关26时的吊带 30的高度。 高度 “中” 是例如患者的手腕处于水平时的吊带30的高度。 高度 “低” 及 “高” 处的 减负力比高度 “中” 处的减负力小。 在高度 “低” 、“中” 、“高” 的附近分别设有即使高度发生变 化减负力也不变的不灵敏区域B1、 B2、 B3。 不灵敏区域B1、 B2、 B3之间通过平缓的曲线而连 接。 0066 例如可以将吊带30的高度与减负力的相关性函数化， 然后将吊带30的高度代入该 函数中来计算图7所示的减负力。 此外， 也可以通过将减负力与吊带30的高度的对应关系表 格化并。
39、存储， 然后参照该表格， 提取出与吊带30的高度相对应的减负力。 此外， 还可以对从 表格中提取的值实施线性插值等来计算减负力。 0067 能够通过键盘等输入装置来输入用于确定吊带30的位置与减负力之间的相关性 说 明 书 6/8 页 9 CN 105263457 B 9 的参数。 例如， 在图7中， 能够输入不灵敏区域B1、 B2、 B3内的减负力R1、 R2、 R3以及不灵敏区 域B1、 B2、 B3的宽度W1、 W2、 W3。 进而， 能够将宽度W2分为比高度 “中” 靠下侧的部分的宽度W4 以及比高度 “中” 靠上侧的部分的宽度W5来进行输入。 0068 通过像这样改变减负力， 能够与。
40、上肢的姿势相符合地调整减负力， 实现了训练中 的上肢的负荷的最优化。 0069 力产生机构3在容许吊带30的上下运动的同时， 只通过1根线31的张力来产生向上 力。 根据这样的结构， 由于上肢的姿势不容易被拘束， 因此， 能够进一步促进基于患者P自己 的力量的运动。 0070 训练装置1具备通过按下目标部T1、 T2来切换开/关的开关25、 26。 因此， 能够检测 患者接触到目标部T1、 T2， 能够准确地掌握训练的执行状况。 0071 在反复运动中， 通过电刺激产生部4对患者P的上肢赋予电刺激。 由此， 刺激患者P 的肌肉， 能够进一步提高训练的执行容易度。 另外， 由于流向电刺激产生部4。
41、的电流值被设 定为不产生关节运动的程度， 因此， 不会强制地使上肢运动。 因此， 促进患者P基于自己的力 量进行运动的效果不会被损害。 0072 在反复运动中， 通过振动刺激产生部5对患者P的上肢赋予振动刺激。 振动刺激有 效地作用于患者P的肌肉的深部感觉， 使得从大脑至肌肉的神经兴奋。 因此， 能够更有效地 恢复运动功能。 特别是在根据开关25、 26的操作来驱动振动刺激产生部5的情况下， 根据上 肢的反复运动来反复产生神经的兴奋， 能够更有效地恢复运动功能。 0073 如上所述， 训练装置1具备第2开关26的位置的调节机构A1、 A2。 能够利用调节机构 A2， 在上下方向上调节第2开关2。
42、6相对于第1开关25的相对位置。 因此， 能够按照患者P的麻 痹程度或者运动功能的恢复程度来调节第1开关25与第2开关26的高低差。 例如， 在麻痹程 度轻的情况下， 可以使第1开关25与第2开关26的高低差变大， 使训练的负荷变大。 也可以与 训练的反复进行、 运动功能的恢复的进展相应地， 使第1开关25与第2开关26之间的高低差 变大， 使训练的负荷变大。 0074 此外， 还能够利用调节机构A1， 在前后方向上调节第2开关26相对于第1开关25的 相对位置。 因此， 能够根据患者P的麻痹程度或者运动功能的恢复程度， 来调节第1开关25与 第2开关26在前后方向上的距离。 例如， 在麻痹程。
43、度轻的情况下， 可以使第1开关25与第2开 关26在前后方向上的距离变大， 使上肢的移动距离变大。 可以与训练的反复进行、 运动功能 的恢复的进展相应地， 使第1开关25与第2开关26在前后方向上的距离变大， 使上肢的移动 距离变大。 0075 这样， 通过利用调节机构A1、 A2调节第2开关26的位置， 能够调节训练执行的难易 度， 实施更有效的训练。 调节机构A1、 A2可以替代第2开关26而调节第1开关25的位置， 也可 以调节第1开关25与第2开关26双方的位置。 0076 训练装置1具备前后方向上的滑轮38A的位置的调节机构A3。 由此， 能够按照第1开 关25及第2开关26的位置来。
44、调节从滑轮38A垂下的吊带30的位置， 更顺利地执行反复运动。 0077 可以按照患者P的麻痹程度或者运动功能的恢复程度， 来调节线31的张力的大小， 即力产生机构3产生的向上力的大小。 例如， 在麻痹程度轻的情况下， 可以使向上力变小， 使 训练的负荷变大。 此外， 与运动功能的恢复的进展相应地， 可以使向上力变小， 使训练的负 荷变大。 说 明 书 7/8 页 10 CN 105263457 B 10 0078 作为马达控制装置MC的控制部6可以根据开关25、 26的开/关来改变向上力。 在交 替按压开关25、 26的反复运动的执行中， 按压开关25之后， 上肢上升， 按压开关26之后， 。
45、上肢 下降。 因此， 例如通过改变按压开关25之后的向上力与按压开关26之后的向上力， 能够在上 肢的上升时以及下降时改变向上力。 作为具体的方法， 可以举出在按压开关25之后与按压 开关26之后， 在减负力上乘以互相不同的调整比率来计算向上力。 例如， 通过将按压开关25 之后的调整比率设定为比按压开关26之后的调整比率大， 能够使上肢的上升时的向上力变 大。 也可以输入调整比率的设定值。 通过根据开关25、 26的开/关来改变向上力， 不必进行上 肢的肌力的估计等， 而能够按照上肢的运动来调整向上力。 0079 可以根据开关25、 26的开/关、 吊带30的位置双方来改变向上力。 作为具体。
46、的方法， 举例如下。 即， 在按压开关25之后直至按压开关26的期间， 当吊带30比规定的高度(以下， 称 为 “上升基准高度” 。 )靠上时， 在减负力上乘以上肢的上升时用的调整比率来计算向上力。 在按压开关26之后直至按压开关25的期间， 当吊带30比规定的高度(以下， 称为 “下降基准 高度” 。 )靠下时， 在减负力上乘以上肢的下降时用的调整比率来计算向上力。 也可以输入上 升基准高度及下降基准高度的设定值。 通过根据开关25、 26的开/关、 吊带30的位置双方来 改变向上力， 能够按照上肢的运动来进一步使向上力最优化。 0080 可以通过控制部6记录训练数据。 作为训练数据， 可以。
47、举出反复运动的周期及线31 的张力的目标值等。 通过在事后分析这样的训练数据， 能够掌握运动功能的恢复程度。 例 如， 能够根据反复运动的周期变短， 掌握运动功能的恢复已经取得进展。 0081 以上， 对实施方式进行了说明， 但是本发明不被上述实施方式限定， 在不脱离其要 旨的范围内能够进行各种变形。 例如， 训练装置不是必须具备开关25， 26、 电刺激产生部4及 振动刺激产生部5。 供患者的上肢触摸的目标部的个数不限于2处， 既可以是1处也可以是3 处以上。 本发明也能够应用于患者的下肢的训练。 即， 本发明能够应用于包含上肢及下肢在 内的肢体部位的训练。 0082 生产上的利用可能性 0。
48、083 本文公开的内容能够在用于训练需要恢复运动功能的患者的肢体部位的装置中 加以利用。 0084 标号说明 0085 1： 训练装置； 3： 力产生机构； 5： 振动刺激产生部； 25、 26： 开关； 30： 吊带(安装部)； 31： 线； 33： 马达； A1、 A2： 开关的位置的调节机构； MC： 马达控制装置； T1、 T2： 目标部。 说 明 书 8/8 页 11 CN 105263457 B 11 图1 说 明 书 附 图 1/6 页 12 CN 105263457 B 12 图2 图3 说 明 书 附 图 2/6 页 13 CN 105263457 B 13 图4 说 明 书 附 图 3/6 页 14 CN 105263457 B 14 图5 说 明 书 附 图 4/6 页 15 CN 105263457 B 15 图6 说 明 书 附 图 5/6 页 16 CN 105263457 B 16 图7 说 明 书 附 图 6/6 页 17 CN 105263457 B 17 。