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課題

基本的な身体動作を行うだけで筋骨格系活動状態脳神経系伝達状態を定量的にデータ化して医療診断治療方法に役立ることが可能な生体活動検出装置及び生体活動検出システムを提案する。

解決手段

被検者肢体動作に連動して能動的又は受動的に駆動する駆動部と、駆動部からの出力信号に基づいて、被検者の肢体動作に伴う関節周り物理量を検出する関節周り検出部と、関節を基準とする被検者の体表部位に配置され、当該被検者の生体信号を検出するための電極群を有する生体信号検出部とを備え、関節周り検出部から得られる物理量と生体信号処理部から得られる筋電位信号及び神経伝達信号に基づいて、関節を中心とする筋骨格系の活動状態及び/又は末梢神経系の伝達状態を定量的な筋骨格系データ及び/又は神経系データに変換する。

概要

背景

近年、運動機能障害を有する被験者の動作を補助あるいは代行するための種々のパワーアシスト装置の開発が進められている。これらのパワーアシスト装置として、例えば、被検者の意図に応じた随意的な筋活動に伴う生体電位を基に運動を制御及び補助することが可能な装着式動作補助装置が普及している。

このような装着式動作補助装置は、被検者の意思に応じた動作補助を行うだけでなく、例えば運動機能回復を目的としたリハビリテーションを行う際にも適用することができる。

その際、被検者の運動機能を診断すべく、身体の神経系のつながり状態を可視化して評価することができれば望ましいが、例えば、核磁気共鳴画像法(MRI:Magnetic Resonance Imaging)では、神経組織のうち中枢神経画像判別が可能であるが、末梢神経までは画像判別が困難であるのが現状である。

近年、被検者の神経系モデル皮膚知覚帯デルマトーム)の特定部位刺激付与を行い、その神経応答に基づいて神経箇所の接続状態やつながり具合を把握する方法が多数提案されている。

例えば、被検者から自律神経系マップモデルパラメータ設定に関連する神経支配データを神経節インジケータとともに取得し、当該マップモデルや設定パラメータ分析することにより、神経節の異常を同定する方法が提案されている(特許文献1参照)。

また刺激及び感知可能な電極アレイを被検者に装着しておき、神経応答の測定結果を、制御変数フィードバック変数との療法的関係からなる身体知覚マップ(療法マップ)と比較して改良する方法も提案されている(特許文献2参照)。

さらにX線による被検者の脊髄神経構造の機能画像を生成し、画像の各部分を複数の神経機能(デルマトーム)に関連付けるとともに、感覚神経信号を検出する電極を検知して、検知部位とその脊髄レベルを求める方法も提案されている(特許文献3参照)。

さらに被検者の自律神経系内の所望の神経刺激部位から反射反応誘引するようにパルス付与し、特定パラメータが所望の神経連絡に集中するように調整してフィードバックさせる方法も提案されている(特許文献4参照)。

概要

基本的な身体動作を行うだけで筋骨格系活動状態脳神経系伝達状態を定量的にデータ化して医療診断や治療方法に役立ることが可能な生体活動検出装置及び生体活動検出システムを提案する。被検者の肢体動作に連動して能動的又は受動的に駆動する駆動部と、駆動部からの出力信号に基づいて、被検者の肢体動作に伴う関節周り物理量を検出する関節周り検出部と、関節を基準とする被検者の体表部位に配置され、当該被検者の生体信号を検出するための電極群を有する生体信号検出部とを備え、関節周り検出部から得られる物理量と生体信号処理部から得られる筋電位信号及び神経伝達信号に基づいて、関節を中心とする筋骨格系の活動状態及び/又は末梢神経系の伝達状態を定量的な筋骨格系データ及び/又は神経系データに変換する。

目的

このような装着式動作補助装置は、被検者の意思に応じた動作補助を行うだけでなく、例えば運動機能の回復を目的とした

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

被検者肢体動作に連動して能動的又は受動的に駆動する駆動部と、前記駆動部からの出力信号に基づいて、前記被検者の肢体動作に伴う関節周り物理量を検出する関節周り検出部と、前記関節を基準とする前記被検者の体表部位に配置され、当該被検者の生体信号を検出するための電極群を有する生体信号検出部と、前記生体信号検出部により取得された生体信号から、前記被検者の筋活動に伴う筋電位信号と前記被検者の筋骨格系を動作させるための神経伝達信号とを取得する生体信号処理部と、前記関節周り検出部から得られる物理量と前記生体信号処理部から得られる筋電位信号及び神経伝達信号のいずれか一方又は両方とに基づいて、前記関節を中心とする筋骨格系の活動状態及び/又は末梢神経系の伝達状態を定量的な筋骨格系データ及び/又は神経系データに変換する状態定量化部とを備えることを特徴とする生体活動検出装置。

請求項2

前記被検者の肢体動作を当該肢体自体から直接的に又は外部から間接的に計測する動作計測部をさらに備え、前記関節周り検出部は、前記駆動部からの出力信号とともに又はこれに代えて、前記被検者の肢体動作に伴う関節周りの物理量を検出することを特徴とする請求項1に記載の生体活動検出装置。

請求項3

前記生体信号検出部の電極群を、前記被検者の体表部位における前記関節を基準とする部位以外の所望部位に配置しておき、前記生体信号処理部は、前記生体信号検出部により取得された生体信号から前記被検者の筋骨格系を動作させるための神経伝達信号を取得し、前記状態定量化部は、前記生体信号処理部から得られる神経伝達信号に基づいて、前記所望部位を中心とする中枢神経系及び末梢神経系のいずれか一方又は両方の伝達状態を定量的な神経系データに変換することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の生体活動検出装置。

請求項4

前記被検者の頭部に装着され、当該頭部の被計測領域における脳波及び脳血流を測定する脳活動測定部をさらに備え、前記状態定量化部は、前記脳活動測定部から得られた脳波及び脳血流の測定データに基づく前記頭部を中心とする中枢神経系の伝達状態も、前記神経系データとして追加することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の生体活動検出装置。

請求項5

前記生体信号検出部により取得された生体信号に基づいて、前記被検者の意思に従った動力を前記駆動部に発生させるための指令信号を生成する随意的制御部と、前記随意的制御部により生成された指令信号に基づいて、対応する各生体信号に応じた電流を生成し、前記駆動部に供給する駆動電流生成部とを備え、前記状態定量化部は、前記駆動部の駆動状態も、前記筋骨格系データ及び/又は前記神経系データに反映させることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の生体活動検出装置。

請求項6

前記被検者の重心位置を検出する重心位置検出部を有し、前記駆動部の駆動状態と前記重心位置検出部による重心位置とに基づいて、当該被検者の歩行状態を認識する歩行状態認識部とを備え、前記状態定量化部は、前記歩行状態認識部から得られた前記被検者の歩行状態の認識結果も、前記筋骨格系データ及び/又は前記神経系データに反映させることを特徴とする請求項5に記載の生体活動検出装置。

請求項7

前記生体信号検出部の電極群に対応して配置され、前記被検者の体表に対して物理的な刺激を与えるための端子群を有する刺激付与部と、前記刺激付与部の端子群をそれぞれ制御する刺激制御部とを備え、前記状態定量化部は、前記刺激付与部による刺激付与結果も、前記筋骨格系データ及び前記神経系データのいずれか一方又は両方に反映させることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の生体活動検出装置。

請求項8

前記刺激制御部は、前記生体信号検出部から検出される前記生体信号の信号波形に変化が現れるまで、前記刺激付与部による刺激付与の強弱ベルパターン及び時間のうち少なくとも1以上を調整することを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の生体活動検出装置。

請求項9

前記筋骨格系データ及び前記神経系データのいずれか一方又は両方に基づいて、筋骨格系の活動状態、中枢神経系及び末梢神経系の伝達状態のうち少なくとも1以上を表す2次元又は3次元の身体マップ画像を生成するマップ画像生成部をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の生体活動検出装置。

請求項10

前記被検者の生理情報を検出する生理情報検出部を備え、前記状態定量化部は、前記生理情報検出部から得られた生理情報も、前記筋骨格系データ及び/又は前記神経系データに反映させることを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか一項に記載の生体活動検出装置。

請求項11

前記被検者の日常行動を表す生活情報を検出する生活情報検出部を備え、前記状態定量化部は、前記生活情報検出部から得られた生活情報も、前記筋骨格系データ及び/又は前記神経系データに反映させることを特徴とする請求項1乃至請求項10のいずれか一項に記載の生体活動検出装置。

請求項12

前記被検者の身体反応を表す外観取得情報を検出する外観取得情報検出部を備え、前記状態定量化部は、前記外観取得情報検出部から得られた外観取得情報も、前記筋骨格系データ及び/又は前記神経系データに反映させることを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれか一項に記載の生体活動検出装置。

請求項13

請求項1乃至請求項12のいずれか一項に記載の生体活動検出装置と、当該生体活動検出装置に設けられ、前記状態定量化部から前記筋骨格系データ及び/又は前記神経系データを取得して送信する信号処理部と、前記生体活動検出装置と別体に設けられ、前記信号処理部から送信される前記筋骨格系データ及び/又は前記神経系データを受信し、通信回線を介して管理サーバに送信するデータ端末装置とを備えることを特徴とする生体活動検出システム

請求項14

前記信号処理部は、前記データ端末装置を介して前記管理サーバから読み出された前記筋骨格系データ及び/又は前記神経系データに基づく診断情報を取得し、前記状態定量化部は、前記診断情報も、前記筋骨格系データ及び前記神経系データのいずれか一方又は両方に反映させることを特徴とする請求項13に記載の生体活動検出システム。

技術分野

0001

本発明は、生体活動検出装置および生体活動検出システムに関し、特に脳神経系伝達経路筋骨格系活動状態可視化情報として提示する生体活動検出装置および生体活動検出システムに適用して好適なるものである。

背景技術

0002

近年、運動機能障害を有する被験者の動作を補助あるいは代行するための種々のパワーアシスト装置の開発が進められている。これらのパワーアシスト装置として、例えば、被検者の意図に応じた随意的な筋活動に伴う生体電位を基に運動を制御及び補助することが可能な装着式動作補助装置が普及している。

0003

このような装着式動作補助装置は、被検者の意思に応じた動作補助を行うだけでなく、例えば運動機能回復を目的としたリハビリテーションを行う際にも適用することができる。

0004

その際、被検者の運動機能を診断すべく、身体の神経系のつながり状態を可視化して評価することができれば望ましいが、例えば、核磁気共鳴画像法(MRI:Magnetic Resonance Imaging)では、神経組織のうち中枢神経画像判別が可能であるが、末梢神経までは画像判別が困難であるのが現状である。

0005

近年、被検者の神経系モデル皮膚知覚帯デルマトーム)の特定部位刺激付与を行い、その神経応答に基づいて神経箇所の接続状態やつながり具合を把握する方法が多数提案されている。

0006

例えば、被検者から自律神経系マップモデルパラメータ設定に関連する神経支配データを神経節インジケータとともに取得し、当該マップモデルや設定パラメータ分析することにより、神経節の異常を同定する方法が提案されている(特許文献1参照)。

0007

また刺激及び感知可能な電極アレイを被検者に装着しておき、神経応答の測定結果を、制御変数フィードバック変数との療法的関係からなる身体知覚マップ(療法マップ)と比較して改良する方法も提案されている(特許文献2参照)。

0008

さらにX線による被検者の脊髄神経構造の機能画像を生成し、画像の各部分を複数の神経機能(デルマトーム)に関連付けるとともに、感覚神経信号を検出する電極を検知して、検知部位とその脊髄レベルを求める方法も提案されている(特許文献3参照)。

0009

さらに被検者の自律神経系内の所望の神経刺激部位から反射反応誘引するようにパルス付与し、特定パラメータが所望の神経連絡に集中するように調整してフィードバックさせる方法も提案されている(特許文献4参照)。

先行技術

0010

特表2016−513526号公報
特表2014−523261号公報
特許第5830090号公報
特許第5060304号公報

発明が解決しようとする課題

0011

ところが、特許文献1のような被検者の自律神経系モデルの分析結果に基づく治療計画生成方法では、神経支配に影響される臓器等の動的応答における異常性を把握するにとどまり、自律神経系との関係性のみしか判断できない点で実用上十分であるとは言い得ない。

0012

また特許文献2では、被検者への刺激による神経応答の測定結果をフィードバックさせて最適な神経刺激を制御するにすぎない。さらに特許文献3では、脊髄電気刺激のための計画プログラミングにすぎない。さらに特許文献4では、神経連絡データを監視し記録する閉ループ神経刺激システム構築する手法も、神経刺激信号を制御するにすぎない。

0013

このように被検者の体表に刺激を与えて、その神経応答に基づいて神経箇所の接続状態やつながり具合を把握する方法が多数提案されているが、脳神経系のみならず筋骨格系も合わせて人間の本来持っている機能の確認にまでは至っていないのが現状である。

0014

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、基本的な身体動作を行うだけで筋骨格系の活動状態や脳神経系の伝達状態を定量的にデータ化して医療診断や治療方法に役立ることが可能な生体活動検出装置及び生体活動検出システムを提案しようとするものである。

課題を解決するための手段

0015

かかる課題を解決するために本発明においては、被検者の肢体動作に連動して能動的又は受動的に駆動する駆動部と、駆動部からの出力信号に基づいて、被検者の肢体動作に伴う関節周り物理量を検出する関節周り検出部と、関節を基準とする被検者の体表部位に配置され、当該被検者の生体信号を検出するための電極群を有する生体信号検出部と、生体信号検出部により取得された生体信号から、被検者の筋活動に伴う筋電位信号と被検者の筋骨格系を動作させるための神経伝達信号とを取得する生体信号処理部と、関節周り検出部から得られる物理量と生体信号処理部から得られる筋電位信号及び神経伝達信号のいずれか一方又は両方とに基づいて、関節を中心とする筋骨格系の活動状態及び/又は末梢神経系の伝達状態を定量的な筋骨格系データ及び/又は神経系データに変換する状態定量化部とを設けるようにした。

0016

この結果、被検者は肢体動作を行うことにより、関節周りの物理量と関節を基準とする体表部位から得られる生体信号に基づいて、筋骨格系の活動状態や末梢神経系の伝達状態を定量的にデータ化して取得し、その被検者の経過状態遷移状態モニタリングすることができる。

0017

また本発明においては、被検者の肢体動作を当該肢体自体から直接的に又は外部から間接的に計測する動作計測部をさらに備え、関節周り検出部は、駆動部からの出力信号とともに又はこれに代えて、被検者の肢体動作に伴う関節周りの物理量を検出するようにした。

0018

このように被検者は、動作計測部が外骨格のように直接身体に装着している場合のみならず、身体から離れて別体として設定されている場合であっても、被検者の肢体動作に計測するようにして、関節周りの物理量検出に対して多様性をもたせるようにした。

0019

さらに本発明においては、生体信号検出部の電極群を、被検者の体表部位における関節を基準とする部位以外の所望部位に配置しておき、生体信号処理部は、生体信号検出部により取得された生体信号から被検者の筋骨格系を動作させるための神経伝達信号を取得し、状態定量化部は、生体信号処理部から得られる神経伝達信号に基づいて、所望部位を中心とする中枢神経系及び末梢神経系のいずれか一方又は両方の伝達状態を定量的な神経系データに変換するようにした。

0020

このように被検者の関節を基準とする部位以外の体表部位から生体信号を取得して、関節周りの末梢神経系のみならず、所望の部位からの中枢神経系や末梢神経系の伝達状態も定量的にデータ化して取得し、その被検者の経過状態や遷移状態をモニタリングすることができる。

0021

さらに本発明においては、被検者の頭部に装着され、当該頭部の被計測領域における脳波及び脳血流を測定する脳活動測定部をさらに備え、状態定量化部は、脳活動測定部から得られた脳波及び脳血流の測定データに基づく頭部を中心とする中枢神経系の伝達状態も、神経系データとして追加するようにした。このように被検者の脳からの中枢神経系の伝達状態も定量的にデータ化して取得し、その被検者の経過状態や遷移状態をモニタリングすることができる。

0022

さらに本発明においては、生体信号検出部により取得された生体信号に基づいて、被検者の意思に従った動力を駆動部に発生させるための指令信号を生成する随意的制御部と、随意的制御部により生成された指令信号に基づいて、対応する各生体信号に応じた電流を生成し、駆動部に供給する駆動電流生成部とを備え、状態定量化部は、駆動部の駆動状態も、筋骨格系データ及び/又は神経系データに反映させるようにした。

0023

このように被検者の随意動作を補助する駆動力を駆動部が与えて、当該駆動部の駆動状態も筋骨格系データや神経系データに反映させることにより、当該反映結果に基づいて、随意的な制御が被検者の筋骨格系の活動状態や中枢神経系及び末梢神経系の接続状態にどの程度影響を及ぼすかを定量的に評価することが可能となる。

0024

さらに本発明においては、被検者の重心位置を検出する重心位置検出部を有し、駆動部の駆動状態と重心位置検出部による重心位置とに基づいて、当該被検者の歩行状態を認識する歩行状態認識部とを備え、状態定量化部は、歩行状態認識部から得られた被検者の歩行状態の認識結果も、筋骨格系データ及び/又は神経系データに反映させるようにした。

0025

このように被検者の随意動作を補助する駆動部の駆動状態と当該被検者の重心位置とに基づく歩行状態も筋骨格系データや神経系データに反映させることにより、当該反映結果に基づいて、随意制御による歩行状態が被検者の筋骨格系の活動状態や中枢神経系及び末梢神経系の接続状態にどの程度影響を及ぼすかを定量的に評価することが可能となる。

0026

さらに本発明においては、生体信号検出部の電極群に対応して配置され、被検者の体表に対して物理的な刺激を与えるための端子群を有する刺激付与部と、刺激付与部の端子群をそれぞれ制御する刺激制御部とを備え、状態定量化部は、刺激付与部による刺激付与結果も、筋骨格系データ及び神経系データのいずれか一方又は両方に反映させるようにした。

0027

このように被検者の体表のうち生体信号が取得困難な部位がある場合には、当該部位に対して物理的な刺激を付与することにより、フィードバック学習を促しつつ運動機能を再建させると同時に刺激付与結果も筋骨格系データや神経系データに反映させることにより、当該反映結果に基づいて、刺激付与結果が被検者の筋骨格系の活動状態や中枢神経系及び末梢神経系の接続状態にどの程度影響を及ぼすかを定量的に評価することが可能となる。

0028

さらに本発明においては、刺激制御部は、生体信号検出部から検出される生体信号の信号波形に変化が現れるまで、刺激付与部による刺激付与の強弱ベルパターン及び時間のうち少なくとも1以上を調整するようにした。この結果、被検者の体質健康状態時間経過に合わせて調整しながら最適な状態で刺激付与することができる。

0029

さらに本発明においては、筋骨格系データ及び神経系データのいずれか一方又は両方に基づいて、筋骨格系の活動状態、中枢神経系及び末梢神経系の伝達状態のうち少なくとも1以上を表す2次元又は3次元の身体マップ画像を生成するマップ画像生成部をさらに備えるようにした。このように筋骨格系の活動状態や中枢神経系及び末梢神経系の伝達状態を身体マップ画像として可視化することができ、容易に状態の目視確認が可能となる。

0030

さらに本発明においては、被検者の生理情報を検出する生理情報検出部を備え、状態定量化部は、生理情報検出部から得られた生理情報も、筋骨格系データ及び/又は神経系データに反映させるようにした。この反映結果に基づいて、生理情報が被検者の筋骨格系の活動状態や中枢神経系及び末梢神経系の接続状態にどの程度影響を及ぼすかを定量的に評価することが可能となる。

0031

さらに本発明においては、被検者の日常行動を表す生活情報を検出する生活情報検出部を備え、状態定量化部は、生活情報検出部から得られた生活情報も、筋骨格系データ及び/又は神経系データに反映させるようにした。この反映結果に基づいて、生活情報が被検者の筋骨格系の活動状態や中枢神経系及び末梢神経系の接続状態にどの程度影響を及ぼすかを定量的に評価することが可能となる。

0032

さらに本発明においては、被検者の身体反応を表す外観取得情報を検出する外観取得情報検出部を備え、状態定量化部は、外観取得情報検出部から得られた外観取得情報も、筋骨格系データ及び/又は神経系データに反映させるようにした。この反映結果に基づいて、外観取得情報が被検者の筋骨格系の活動状態や中枢神経系及び末梢神経系の接続状態にどの程度影響を及ぼすかを定量的に評価することが可能となる。

0033

さらに本発明においては、生体活動検出装置と、当該生体活動検出装置に設けられ、状態定量化部から筋骨格系データ及び/又は神経系データを取得して送信する信号処理部と、生体活動検出装置と別体に設けられ、信号処理部から送信される筋骨格系データ及び/又は神経系データを受信し、通信回線を介して管理サーバに送信するデータ端末装置とを備えるようにした。

0034

この結果、生体活動検出装置において取得した筋骨格系データ及び神経系データを管理サーバで保管し管理しながら、被検者の経過状態や遷移状態をモニタリングしつつ、必要に応じて医療診断や治療方法に役立ることが可能となる。

0035

さらに本発明においては、信号処理部は、データ端末装置を介して管理サーバから読み出された筋骨格系データ及び/又は神経系データに基づく診断情報を取得し、状態定量化部は、診断情報も、筋骨格系データ及び神経系データのいずれか一方又は両方に反映させるようにした。この反映結果に基づいて、診断情報が被検者の筋骨格系の活動状態や中枢神経系及び末梢神経系の接続状態にどの程度影響を及ぼすかを定量的に評価することが可能となる。

発明の効果

0036

本発明によれば、被検者の筋骨格系の活動状態や中枢神経系及び末梢神経系の伝達状態を定量的にデータ化して取得し、その被検者の経過状態や遷移状態をモニタリングしつつ、医療診断や治療方法に役立ることが可能な生体活動検出装置及び生体活動検出システムを実現することができる。

図面の簡単な説明

0037

本発明の実施形態に係る双方向性バイオフィードバックの説明に供する概念図である。
本発明の実施形態に係る生体活動検出システムの全体構成を示す概略図である。
本発明の実施形態に係る装着式動作補助装置の構成を示す外観図である。
同発明の実施形態に係る装着式動作補助装置の制御系システムの構成を示すブロック図である。
同実施形態における被検者の動作を分類するタスクを示す概念図である。
本発明による脳血管特性計測装置の概略的な構成図及び説明図である。
本発明による下半身用両脚用)の生体信号計測装着具及び計測モジュールの一例を示す図である。
本発明による下半身用(両脚用)の生体信号計測装着具及び計測モジュールの一例を示す図である。
本発明の実施形態に係る脳神経系情報伝達経路状態遷移の説明に供する概略図である。

実施例

0038

下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。

0039

(1)本発明の動作原理
人が体を動かそうとする際、その運動意思は微弱イオン電流として、脳、脊髄、運動神経筋肉へと伝達され、最終的に筋骨格系が動くことになる。本願発明者による特許第4200492号等の特許発明である装着式動作補助装置が知られている。

0040

この装着式動作補助装置は、この微弱な生体電位情報や装置内部に組み込まれたセンサ情報床反力関節角度加速度情報)を処理し、運動意思に応じてリアルタイムに身体動作補助に必要なモータトルクを生成させて身体動作を補助する。

0041

装着式動作補助装置は身体に密着しているため、被検者の意思によって装着式動作補助装置が駆動すると同時に、脚などの装着部位を動かすことになり、筋紡錘にあるIa求心性ニューロンの信号が運動神経、脊髄を経て脳に戻ることになる。

0042

これによって被検者において、図1に示すように、脳から脊髄、運動神経及び筋骨格系を順次経て装着式動作補助装置へ、続いて装着式動作補助装置から筋骨格系、運動神経及び脊髄を順次経て脳へという脳神経系と身体と装着式動作補助装置との間で双方向性のフィードバックが促されることが実験によって確認されている。

0043

また、重度の運動機能障害を呈する場合、特に、被検者の体表から生体電位信号がまだ検出できないような状態では、人間の基本運動パターン動作メカニズム解析結果を元に準備されたプログラムによってロボットのように動作する自律制御が機能する。

0044

被検者の筋発生力に装着式動作補助装置を用いて随意制御させつつ、必要に応じて物理的な刺激を付与することにより、中枢神経系と末梢神経系にて反応領域がどの水準損傷度合い)に達しているかを把握することが望ましい。特に刺激付与のフィードバック学習によって運動中枢系(脳)や末消系(脊髄)の回復効果数値化できれば、運動機能障害のリスクを回避又は軽減させることができる。

0045

本発明は、被検者の意思に従い、その体表から検出される生体電位に応じた動力を当該被検者の関節運動に補助的に付与させながら、生体電位の検出位置に応じた筋骨格系の活動状態を表す定量的な筋骨格系データや、中枢系及び/又は末梢系の神経伝達経路を表す定量的な神経系データを生成するものである。

0046

すなわち本発明は、被検者が肢体動作を行うだけで、関節周りの物理量と関節を基準とする体表部位から得られる生体信号に基づいて、筋骨格系の活動状態や末梢神経系の伝達状態を定量的にデータ化するものである。

0047

なお本発明における関節周りの物理量としては、筋骨格に生じる発生筋力、各関節の可動域可動速度及び反応速度、外乱に対する自律制御特性、フレーム慣性モーメント、質量及び重心のうち少なくとも1以上のパラメータ同定屈筋及び伸筋を含めた関節系インピーダンス摩擦による粘性特性)、電気的な物理量(指令信号)が挙げられる。

0048

また本発明における生体信号とは、被検者の体内に発生する電気に起因する信号であり、身体から測定可能な信号であると共に身体の動作や脳からの信号に伴って時系列で変化する信号である。例えば、生体信号は、神経電位筋電位、脳波、心電位、更に、モーションアーティアファクト(動作の影響)によって生じる電位等、生化学反応により生じる電位や、心臓拍動によって生じる脈波等の振動等、生体の活動によって生じる信号を意味する。生体信号の発生電位(振幅密度時間遅れ)や発生部位も定量的なデータ化に加味される。

0049

また被検者の頭部も生体電位の取得対象とし、その頭部の被計測領域における脳波及び脳血流の測定結果を中枢神経系の伝達状態である神経系データとして追加する。

0050

各被検者ごとに筋骨格系データ及び神経系データを通信回線を介して外部の管理サーバに蓄積し管理することにより、その後の時間経過に伴う遷移状態から医療診断や治療方法探索に寄与することが可能となる。筋骨格系データ及び神経系データをマッピング処理して2次元又は3次元の身体マップ画像を生成するようにすれば、筋骨格系の活動状態や神経系の伝達状態を可視化することが可能となる。

0051

さらに被検者の意思に従った動力を指令信号として駆動部に伝えることにより、当該駆動部の駆動状態も筋骨格系データや神経系データに反映させる。被検者の下肢検出対象とする場合、当該被検者の歩行状態の認識結果も筋骨格系データや神経系データに反映させる。

0052

さらに被検者の体表部位に対して物理的な刺激を付与して、その部位の生体組織からの知覚状態の回復を促すことにより、神経回復を図ることができると同時に神経伝達経路の変化を可視化することが可能となる。

0053

さらに被検者の生理情報(血圧動脈硬化心電呼吸嚥下睡眠等)、生活情報(転倒履歴音声による活力状態、行動履歴飲食履歴、音声による入浴状態等)や外観取得情報(眼の動作、体温分布視覚状態聴覚状態に対する身体動作反応、顔の表情や脚上げ動作等)の各変化を、神経活動電位のレベルと関連付けてマップデータに反映させることにより、脳神経系の神経伝達経路の状態遷移を可視化することが可能となる。

0054

なお管理サーバに蓄積されている筋骨格系データ及び神経系データは、医療診断や治療方法対策のための診断情報として活用することができる。診断情報として、身体の動作や運動関連の病気生理的病気が該当し、さらには認知症関連も含まれる。

0055

(2)本実施の形態の生体活動検出システム
本発明におけるに筋骨格系の活動状態や末梢神経系の伝達状態を定量的にデータ化する生体活動検出装置として、全身用の装着式動作補助装置を適用するとともに、当該装着式動作補助装置から取得する筋骨格系データ及び神経系データを管理する生体活動検出システムの実施形態について説明する。

0056

図2に示すように、生体活動検出システム1は、全身用の装着式動作補助装置2と、データ端末装置3と、管理サーバ(蓄積データベース)4とを有するよう構成されている。

0057

図2に示す装着式動作補助装置2は、肩関節機構肘関節機構、股間関節機構や、膝関節機構等の各駆動ユニット等や、脳活動情報、生理情報、生活情報及び外観取得情報を検知する各種センサ等に基づいて定量的に取得した筋骨格系データ及び神経系データを無線送信する信号処理部(図示せず)が設けられている。

0058

この信号処理部を用いて筋骨格系データ及び神経系データが信号処理部を通じて通信ネットワーク上に定期的又はある特定の指示操作等により不定期で送られる。データ端末装置3は、通信ネットワーク上に送られた筋骨格系データ及び神経系データを受け取り、管理サーバ4において一括して管理することができる。

0059

(3)本実施の形態における生体活動検出装置
(3−1)装着式動作補助装置の構成(下半身用:ハードウェア
本実施の形態における下半身用の装着式動作補助装置10を生体活動検出装置として適用した場合について説明する。図3は、装着式動作補助装置10を被検者が装着した状態の一実施例を示す図である。装着式動作補助装置10は、例えば、などの人間(被検者)の体の関節同士の間に沿うように装着されるフレームがアクチュエータ部に回動自在に接続されたものである。

0060

図2に例示する装着式動作補助装置は、膝関節および股関節にアクチュエータ部を有する下半身用の装着式動作補助装置10であるが、本発明では、上半身用、または全身用の装着式動作補助装置2(図2)を用いることもできる。

0061

装着式動作補助装置10は、被検者Pの脳からの信号により筋力を発生させる際に生じる生体信号(例えば、表面筋電位等の人の身体から出る信号等)を検出し、この検出信号に基づいてアクチュエータからの駆動力を付与するように作動する。

0062

装着式動作補助装置10を装着した被検者Pは、自らの意思で歩行動作を行うと、その際に発生した生体信号に応じた駆動トルクアシスト力として装着式動作補助装置から付与される。したがって、被検者Pは、自身の筋力とアクチュエータ(例えば、電動式駆動モータ)からの駆動トルクとの合力によって全体重を支えながら歩行することができる。

0063

その際、装着式動作補助装置10は、歩行動作に伴う重心の移動に応じて付与されるアシスト力(モータトルク)が被検者Pの意思を反映するように制御している。そのため、装着式動作補助装置10のアクチュエータは、被検者Pの意思に反するような負荷を与えないように制御されており、被検者Pの動作を妨げないように制御される。

0064

また、装着式動作補助装置10は、歩行動作以外にも、例えば被検者Pが椅子に座った状態から立ち上がる際の動作、或いは立った状態から椅子に腰掛ける際の動作、更には、被検者Pが階段を上がったり、階段を下がったりする動作等、被検者Pの意思に対応した動作を補助することができる。特に、筋力が弱っている場合には、階段の上り動作や、椅子から立ち上がる動作を行うことが難しいが、装着式動作補助装置10を装着した被検者Pは、自らの意思に応じて駆動トルクを付与されて筋力の低下を気にせずに動作することが可能になる。

0065

装着式動作補助装置10は、被検者Pに装着されるフレーム機構20にアクチュエータ(駆動部)を設けたものである。アクチュエータ(駆動部)としては、被検者Pの右側股関節に位置する右腿駆動パワーユニット21と、被検者Pの左側股関節に位置する左腿駆動パワーユニット22と、被検者Pの右膝関節に位置する右駆動パワーユニット23と、被検者Pの左膝関節に位置する左膝駆動パワーユニット24とを有する。これらの駆動パワーユニット21〜24は、制御装置80(図4)からの制御信号により駆動トルクを制御されるサーボモータからなる駆動部であり、モータ回転を所定の減速比減速する減速機構を有しており、小型ではあるが十分な駆動力を付与することができる。

0066

駆動パワーユニット21〜24の回転軸は、ギヤ機構を介して被駆動側となる第1フレーム30、第2フレーム31に駆動トルクを伝達するように構成されている。第1フレーム30は、被検者Pの腿外側に沿うように形成され、第2フレーム31は、第1フレーム30より下方に延在し被検者Pの脛外側に沿うように形成されている。

0067

第1フレーム30の長手方向の中間位置には、被検者Pの腿に締結されるベルト状の腿締結部材32が取り付けられている。第2フレーム31の長手方向の中間位置には、被検者Pの膝下の脛に締結されるベルト状の脛締結部材33が取り付けられている。従って、駆動パワーユニット21〜24で発生された駆動トルクは、ギヤを介して第1フレーム30、第2フレーム31に伝達され、さらに腿締結部材32、脛締結部材33を介して被検者Pの脚にアシスト力として伝達される。

0068

被検者Pの腰に装着されるベルト状の腰締結部材40には、駆動パワーユニット21〜24を駆動させるための電源として機能する充電式バッテリ41が取り付けられている。

0069

また装着式動作補助装置10は、被検者Pの背面側となる腰締結部材40の後側背中に装着される制御ユニット42が取り付けられている。この制御ユニット42は、制御装置80、モータドライバ計測装置電源回路等の機器収納される。

0070

さらに装着式動作補助装置10は、被検者Pの右腿の動きに伴う生体信号(表面筋電位及び神経活動電位)を検出する生体電位センサと50、被検者Pの左腿の動きに伴う生体信号を検出する生体電位センサ51と、右膝の動きに伴う生体信号を検出する生体電位センサ52と、左膝の動きに伴う生体信号を検出する生体電位センサ53とを有する。

0071

これらの各生体電位センサ50〜53は、被検者Pの脚を動かすために脳から脚へ向けて発せられる神経活動電位及び骨格筋が筋力を発生させる際の表面筋電位を測定する検出部であり、骨格筋等で発生した微弱電位を検出する電極を有する。なお、本実施形態においては、各生体電位センサ50〜53は、例えば電極の周囲を覆う粘着シール等により被検者の皮膚表面に着脱自在に貼着されるように取り付けられる。

0072

したがって装着式動作補助装置10では、これらの生体電位センサ50〜53によって検出された生体信号に基づいて、駆動パワーユニット21〜24に供給する駆動電流を求め、この駆動電流で駆動パワーユニット21〜24を駆動することで、アシスト力が付与されて被検者の歩行動作を補助するように構成されている。

0073

また、歩行動作による重心移動をスムーズに行うため、足の裏面にかかる荷重を検出する必要がある。そのため、被検者Pの左右足の裏には、足の裏面の少なくとも2点以上で荷重を測定する反力センサ60、61が設けられている。各反力センサ60、61は、例えば、印加された荷重に応じた電圧を出力する圧電素子等からなり、体重移動に伴う荷重変化、及び被検者の脚と地面との接地の有無をそれぞれ検出することができる。

0074

また、アクチュエータには、角度センサ及びトルクセンサが内蔵されている。このトルクセンサには、例えば駆動パワーユニット21〜24に供給される電流値を検出し、この電流値をアクチュエータに固有となるトルク定数に乗じることによって駆動トルクの検出を行うもの等を適用することができる。また、角度センサには、例えばロータリーエンコーダ等を適用することができる。

0075

なお被検者の重心位置を検出するために反力センサ60、61(重心位置検出部)を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、足の裏面の荷重を測定することなく、脚動作や関節の位置情報に基づくなど種々の方法に基づいて、被検者の歩行動作による重心位置を検出するようにしても良い。

0076

(3−2)装着式動作補助装置の制御系システム
本実施形態による装着式動作補助装置10の制御系システムは、本願発明者による特登4178187号に記載された内容と軌を一にし、かつ同一原理を用いている。

0077

図4に示されるように、装着式動作補助装置10は、被検者に対してアシスト力を付与する駆動部(図1の駆動パワーユニット21〜24に相当)90と、被検者の各関節の角変位θを検出する関節角度検出部91と、被検者が発生する筋力に応じた筋電位(生体信号)を検出する生体信号検出部(図1の生体電位センサ50〜53に相当)92と、装着式動作補助装置10に作用する相対力(ΔF)を検出する相対力検出部93を備えている。

0078

ここでいうアシスト力は、フレーム機構20における各関節(被検者の膝関節及び股関節のそれぞれに相当)を回転軸として作用するトルクを生ずる力である。相対力検出部93は、フレーム機構20に作用する力、つまり駆動部90の発生する力と被検者の筋力との関係で相対的に定まる力を検出する。

0079

本実施形態における装着式動作補助装置10は、生体信号として例えば上位中枢からの指令信号が脊髄を介して筋表面で電位の形で発生する生体電位信号(BES:Bio-Electrical Signal)を用いてアシスト力を制御する。

0080

また装着式動作補助装置10は、電力増幅部95を通じて駆動部90を駆動制御する制御装置80を備えている。制御装置80は、駆動トルク推定部100、関節トルク推定部101、筋トルク推定部102、データ入力部103、データ格納部104、キャリブレーション部105、パラメータ同定部106、制御部107、データ出力部108、状態定量化部109及び信号処理部110を備えている。

0081

駆動トルク推定部100は、駆動部90が発生した駆動トルク(Te)を推定する。例えば、駆動部90に供給される電流値を検出し、この電流値を駆動部90に固有となるトルク定数に乗じることによって駆動トルク(Te)を推定するものを適用することができる。

0082

関節トルク推定部101は、相対力検出部93により検出された相対力データ(ΔF)に予め設定された係数を乗じたものと駆動トルク推定データ(Te)との差分から、被検者の各関節回りの関節モーメント(ΔT)を推定する。被検者の脚には、駆動部90の駆動トルク(Te)と被検者の筋トルク(Tm)との合力が関節モーメント(ΔT)として作用するため、被検者はフレーム機構20を装着しない場合よりも小さな筋力で脚を動作させることが可能になる。

0083

筋トルク推定部102は、駆動トルク推定部100により推定された駆動トルク推定データ(Te)と、関節トルク推定部101により推定された関節モーメント推定データ(ΔT)とに基づき、被検者の筋力による筋トルク(Tm)を推定する。なお、筋トルク(Tm)を求めるのは、被検者が筋力を発生している状況下であってもパラメータ同定を可能とするためであり、被検者の動作状態でパラメータ同定を行う場合に有利である。

0084

データ入力部103は、装着式動作補助装置10における各種検出部からの検出データや各種推定部からの推定データの入力インターフェイスである。データ格納部104には、制御装置における種々の演算処理を行う上で必要となるデータが格納されている。

0085

パラメータ同定部106は、データ格納部104から読み取った運動方程式データ(Mi)及び既知パラメータ(Pk)を用いて対象となる運動方程式を演算環境上に構成し、かつ、当該運動方程式にデータ入力部103からの駆動トルク推定値(Te)、関節トルク推定値(ΔT)、及び関節角度θ代入可能に構成されている。

0086

ここで、運動方程式データ(Mi)は、装着式動作補助装置10及び被検者からなる系全体の運動方程式を構成するためのものである一方、既知パラメータ(Pk)は、装着式動作補助装置10における各部の重量、関節回りの慣性モーメント、粘性係数及びクーロン摩擦係数等の動力学パラメータからなる。

0087

パラメータ同定部106は、読み込んだ駆動トルク推定データ(T’)、関節データ(θ)及び関節モーメントデータ(ΔT)、さらには筋トルク(Tm)をも考慮した演算処理を行い、被検者における各部の重量、各関節回りの慣性モーメント、粘性係数、クーロン摩擦係数等の未知なる動力学パラメータ(Pu)を同定し、複数回数(例えば10回)繰り返して平均化して制御部に送出する。

0088

キャリブレーション部105は、推定された筋トルク(Tm)及びデータ入力部103からの筋電位(EMG)の比(Tm/EMG)と、データ格納部104からの所定の設定ゲイン(Gs)とを読み取り、当該設定ゲイン(Gs)が許容可能な誤差範囲(Ea)外である場合には、筋電位データ(EMG)を補正して補正筋電位データ(EMG’)を求め、筋トルク(Tm)及び補正筋電位(EMG’)の比(Tm/EMG’)が設定ゲイン(Gs)と略等しくさせる。

0089

この結果、被検者の未知パラメータ(Pu)の同定精度が低下する事態を防止できるとともに、駆動部90が発生するアシスト力が過小或いは過大となる事態をも防止することができる。

0090

制御部107は、データ格納部からの制御方法データCi)、データ入力部103からの駆動トルク推定値(Te)、関節トルク推定値(ΔT)及び関節角度θ、並びにパラメータ同定部106からの同定パラメータ(Pi)及びキャリブレーション部105からの補正された筋電位(EMG’)を読み込み可能に構成されている。

0091

また制御部107は、制御方法データ(Ci)を用いて所定の制御手段を演算環境上に構成し、この制御手段に、駆動トルク推定値(Te)、関節トルク推定値(ΔT)、関節角度θ、同定パラメータ(Pi)及び筋電位(EMG’)を反映させることにより、駆動部90を駆動制御するための制御信号Urを送出可能である。

0092

データ出力部108は、制御部107からの制御信号Urを電力増幅部に送出するための出力インターフェイスとなるものである。電力増幅部95は、データ出力部108からの制御信号Urに応じて駆動部90を駆動するものである。

0093

さらに装着式動作補助装置10は、装置自体がもつ物理的特性、すなわち関節周りの粘弾性やフレームの慣性による拘束に起因する自然な制御の妨げを解消すべく、インピーダンス調整に基づいてアシスト力を制御するようになされている。すなわち装着式動作補助装置10は、関節のパラメータを算出し、アクチュエータにより慣性モーメント、粘性弾性補償することにより、歩行動作におけるアシスト率の向上及び被検者への違和感の軽減を実現する。

0094

このように装着式動作補助装置10では、装置自体に被検者を加えた系全体の特性を変更することにより、被検者の特性を間接的に変更して調節することが可能となる。例えば、系全体の慣性項及び粘性摩擦項の影響を抑えることができるように駆動トルクを調節することにより、被検者が本来有する反射等の機敏な動作を行う能力最大限に発揮することが可能となる。さらには、被検者自身の慣性項や粘性摩擦項の影響をも抑えることができ、被検者に本来の周期よりも早く歩行させたり、装着前よりも滑らかに(粘性摩擦の小さい)動作をさせることもできる。

0095

さらに装着式動作補助装置10は、被検者に装着された状態において当該被検者固有の動力学パラメータをパラメータ同定部106により同定し、該同定した動力学パラメータを代入した運動方程式に基づき制御装置80により駆動部90を制御することができるため、被検者の個人差体調等の変動要因によらず、制御装置80が用いる制御方法に応じた効果を発揮することができる。

0096

また筋トルク推定部102により推定された筋トルク(Tm)をも代入した運動方程式に基づき制御装置80により駆動部90を制御することができるため、被検者から筋力が発生している状態においても動力学パラメータを同定することができ、当該動力学パラメータを同定するための待ち時間を被検者に要することなく、上記の効果を発揮することができる。

0097

生体信号検出部92により検出された筋電位(EMG)と、筋トルク推定部102により検出された筋トルク(Tm)との相互間のゲインを、予め設定された設定ゲイン(Gs)となるように調整するキャリブレーション部105をさらに備えるため、生体信号検出部92からの検出結果に感度不良や感度過剰が生じる事態を未然に防止することができる。

0098

この結果、被検者の動力学パラメータの同定精度が低下する事態を防止できるとともに、駆動部90が発生するアシスト力が過小或いは過大となる事態をも防止することができる。しかも、本実施例の装着式動作補助装置10によれば、被検者から筋力が発生している状態においてもキャリブレーションを行うことができ、当該キャリブレーション行うための待ち時間を被検者に要しない。

0099

パラメータ同定部106により同定された動力学パラメータを用いた重力補償及び慣性補償の少なくとも何れか一方を制御装置80に適用することができるため、装置自体の重さが被検者に負担となる事態や、動作時において装置自体の慣性が被検者に違和感を与える事態を防止することができる。

0100

制御装置80において、状態定量化部109は、制御部107から供給される筋電位信号及び神経伝達信号や関節周りの物理量に基づいて、当該関節を中心とする筋骨格系の活動状態及び末梢神経系の伝達状態を定量的な筋骨格系データ及び神経系データに変換する。

0101

関節周りの物理量としては、筋骨格に生じる発生筋力、各関節の可動域、可動速度及び反応速度、外乱に対する自律制御特性、フレームの慣性モーメント、質量及び重心のうち少なくとも1以上のパラメータ同定結果、屈筋及び伸筋を含めた関節系のインピーダンス調整結果(摩擦による粘性特性)、電気的な物理量(指令信号)等が含まれる。

0102

信号処理部110は、無線通信機能を有し、制御部107から供給される筋骨格系データ及び神経系データを通信ネットワークを介してデータ端末装置3に送信する。データ端末装置3では上述したように管理サーバ4にて筋骨格系データ及び神経系データを被検者ごと一括管理しながら、医療診療や治療方法に役立てるようになされている。

0103

このように被検者の随意動作を補助する駆動力を駆動部90が与えて、当該駆動部90の駆動状態も筋骨格系データや神経系データに反映させることにより、当該反映結果に基づいて、随意的な制御が被検者の筋骨格系の活動状態や中枢神経系及び末梢神経系の接続状態にどの程度影響を及ぼすかを定量的に評価することが可能となる。

0104

(3−3)被検者の歩行動作に伴うアシスト制御
次に、装着式動作補助装置が被検者に装着された際に被検者の歩行動作に伴って制御装置80が実行するアシスト制御について説明する。

0105

制御部107は、関節角度(θ)及び筋電位信号(EMG)を基準パラメータデータベース(図示せず)と照合して被検者の動作に対応するタスクのフェーズを特定した後、当該フェーズに応じた指令関数f(t)及びゲインPを選択する。

0106

制御部107は、関節角度に対応する基準パラメータの生体信号(EMGop)と筋電位信号(EMGex)との差分ΔEMGが、予め設定された許容値閾値)以上である場合は、被検者の関節動作に対する筋電位が被検者の動作と対応していないため、ゲインPをP×{1−(ΔEMG/EMGop)}の演算により補正ゲインP’(<P)に変更する。

0107

その結果、駆動パワーユニット21〜24(駆動部90)は、各動作のフェーズに関わりなく、被検者の意思に対応した筋電位信号(EMG)の実測値に基づく駆動トルクを発生し、この駆動トルクをフレーム等を介して被検者の脚にアシスト力として伝達する。

0108

このように、ゲインPの変更処理を行うため、例えば、被検者が動作の途中でその動作(フェーズ)を中止して別の動作(フェーズ)に移ろうとした場合でも、被検者の筋電位信号が低下した時点でアシスト力も減少し、被検者の意思に反して当初の動作を強いることがないように制御することができる。よって、被検者は、自律制御と随意制御に近似した随意的制御とが混在した制御方法により、被検者の意思に応じたアシスト力を得ることができる。

0109

続いて制御部107は、関節角度検出部91により検出された関節角度及び反力センサ60、61により検出された荷重を基準パラメータデータベースに格納された基準パラメータの関節角度と荷重と比較することにより、被検者の動作のフェーズを特定する。

0110

制御部107は、特定したフェーズの制御データに応じた指令信号を生成し、この動力を駆動部90に発生させるための指令信号を電力増幅部95に供給する。電力増幅部95は、駆動部90のアクチュエータを駆動する電流を制御してアクチュエータのトルクの大きさ及び回動角度を制御して当該被検の関節にアシスト力を付与する。

0111

データ格納部104は、被検者のタスクのフェイズを特定するための基準パラメータデータベースと、特定されたフェイズに応じて被検者の動きをアシストするためのアシストパラメータとを格納する。タスクとは、人間の主要な動作パターンを分類したものである。フェイズとは、各タスクを構成する一連最小動作単位である。

0112

図5に、基準パラメータデータベースに格納される各タスク及び各フェイズの一例を示す。被検者の動作を分類するタスクとしては、例えば、座位状態から立位状態移行する立ち上がり動作データを有するタスクAと、立ち上がった被検者Pが歩行する歩行動作データを有するタスクBと、立った状態から座位状態に移行する座り動作データを有するタスクCと、立った状態から階段を昇り降りする階段昇降動作データを有するタスクDとが、基準パラメータデータベースに格納されている。

0113

そして、各タスクには、複数のフェイズデータが設定されており、例えば、歩行動作のタスクBには、左脚に重心を置いて立脚した状態から右脚を前に振り出そうとするときの動作データ(関節角度や重心位置の軌跡、トルクの変動、生体電位信号の変化など)を有するフェイズBと、右脚を前に出した状態から着地して重心を移すときの動作データを有するフェイズBと、右脚に重心を置いて立脚した状態から左脚を前に振り出そうとするときの動作データを有するフェイズBと、左脚を右脚の前に出した状態から着地して重心を移すときの動作データを有するフェイズBと、が設定されている。

0114

このように、人間の一般的な動作を分析すると、各フェイズにおける各関節の角度や重心の移動等の典型的な動作パターンが決まっていることが分かる。そこで、人間の多数の基本動作(タスク)を構成する各フェイズについて、典型的な関節角度の変位や重心移動の状態等を経験的に求め、それらを基準パラメータデータベースに格納しておく。

0115

また、各フェイズについては、複数のパターンのアシストパターン割り当てられており、同じフェイズでも各アシストパターンで異なったアシストがされる。

0116

このように制御装置80では、駆動部90の駆動状態と被検者の重心位置とに基づいて、当該被検者の歩行状態を認識する歩行状態認識部(制御部107)を備え、状態定量化部109は、歩行状態認識部(制御部107)から得られた被検者の歩行状態の認識結果も、筋骨格系データ及び/又は神経系データに反映させるようにした。

0117

被検者の歩行状態の認識結果としては、歩行パターン歩行周期、各関節の位相情報(重心位置と関節角度に基づく位相情報を含む。)のみならず、重心移動及びその体幹動作変動や動作連動も挙げられる。なお歩行状態は、足が地面から離れ下腿を振り出す動作の期間(遊脚期)と足が地面に接地し自重を支えている期間(支持脚期)との大別され、その時間切り替えも歩行状態の認識結果に含まれる。

0118

このように被検者の随意動作を補助する駆動部の駆動状態と当該被検者の重心位置とに基づく歩行状態も筋骨格系データや神経系データに反映させることにより、当該反映結果に基づいて、随意制御による歩行状態が被検者の筋骨格系の活動状態や中枢神経系及び末梢神経系の接続状態にどの程度影響を及ぼすかを定量的に評価することが可能となる。

0119

(4)脳血管特性計測装置
本実施形態による脳血管特性計測装置120は、本願発明者による特登5283700号公報に記載された内容と軌を一にし、かつ同一原理を用いている。

0120

図6(A)に示すように、脳血管特性計測装置120は、血流計測部121、心電計122、制御部123及び無線通信装置124を有する。血流計測部121は、血流によるレーザ光光路透過光量の変化で血流の状態を計測し、さらには脳内の血流状態から脳活動状態を計測する。

0121

すなわち、血液に対し照射したレーザ光が血液層入射すると、通常の赤血球による反射散乱光成分、及び付着血栓による反射散乱光成分の両成分の光として、血液中を透過して進行する。レーザ光が血液層を透過する過程において受ける影響は、血液の状態によって刻々と変化するため、透過光量(反射光量)を連続的に計測し、当該光量変化観測することによりさまざまな血液の状態の変化を観察することが可能となる。

0122

血流計測部121は、頭部に装着されるように頭部の外形に応じた半球状に形成されたネットベース125と、多数のセンサユニット130A〜130Nとからなる。各センサユニット130A〜130Nは、ネット状ベース125により所定間隔毎に支持されており、頭部の各計測点で計測された透過光量の検出信号を制御部123に出力する。

0123

心電計122は、被験者の皮膚に貼着された電極Eにより心臓129の動きに応じて発生する心電位を計測する。

0124

制御部123は、各センサユニット130A〜130Nの発光部から出射された光126(図6(B))を受光部127で受光したときの光強度に基づいて、血流による血管および血管周辺組織の変位を導出し、脳の活動状態(赤血球の分布)を計測する。また制御部123は、少なくとも2つ以上の受光部127から得られた信号に含まれる酸素飽和度による成分をキャンセルするような演算処理を行なう制御プログラムが格納されている。

0125

さらに制御部123は、血管および血管周辺の組織の変位に基づいて血管の内壁の変位を導出する。さらに制御部123は、心電計122の心電信号波形と受光部から得られた検出信号の波形との位相差により各計測位置における脈波伝播速度を求め、当該脈波伝播速度から血管の内壁の変位状態を導出する。

0126

無線通信装置124は、制御部123から出力された計測結果(血流データ)を外部機器無線で送信する。脳血管特性計測装置120は、ネット状ベース125に配された光学式のセンサユニット130を有するため、頭部全体の血流を同時に計測することができる。

0127

脳の血管特性の計測を行う際、図5(B)に示すように、制御部123は、多数配列されたセンサユニット125A〜125Nの中から任意のセンサユニット125Dを選択し、当該センサユニット125Dの発光部126からレーザ光を発光させる。このとき、発光部126から出射されるレーザ光は、酸素飽和度の影響を受けない波長λ(λ≒805nm)で出力される。

0128

脳血管特性計測装置120は、血流計測部121を被検者の頭部に装着すると、ネット状ベース125の弾性により複数のセンサユニット130が頭部の各計測点に位置決め、かつ各計測面を頭部表面に対向させた状態に保持される。血流計測部121が頭部に装着された状態において、複数のセンサユニット130は、脳の表面に光を照射して脳内を伝搬した光の受光量の変化から脳の動脈における脈波伝搬速度を計測して中大脳動脈前大脳動脈の血管特性(血管の弾性の割合、血管内のプラーク量、動脈硬化の割合)を計測することができる。

0129

なお、脳の動脈の脈波伝搬速度を計測する原理について説明する。例えば、光の照射した際の脳を伝搬した光を受光する被計測位置に対応して配された各センサユニットによって、中大脳動脈、前大脳動脈を流れる血流による脈波伝搬速度を検出する。測定方法としては、心電計から得られる心電位の波形と被計測位置の各センサユニットから出力された信号の波形とを比較し、位相差から脈波伝搬速度を求め、当該脈波伝搬速度に対応する血管特性を導出する方法を用いる。

0130

また、脳の血流から血管特性を検出する場合の原理を説明する。図5(B)に示すように、脳150は、髄液151、頭蓋骨152、頭皮153によって覆われている。血流計測部121の各センサユニット130の発光部126から出射されたレーザ光は、一部の光が頭皮153で反射するが、残りの光は頭皮153、頭蓋骨152、髄液151を透過して脳150内部に進行する。そして、頭部に照射された光のうち脳に進行した光は、図中破線で示すような円弧状パターン160で放射方向(深さ方向及び半径方向)に伝搬する。

0131

脳内を透過する光の伝搬は、レーザ光が照射された基点161から半径方向に離間するほど光伝搬経路が長くなって光透過率が低下する。このため、発光側のセンサユニット130Aに所定距離離間して隣接されたセンサユニット130Bの受光レベル(透過光量)は強く検出される。そして、センサユニット130Bの隣りに所定距離離間して設けられたセンサユニット130Cの受光レベル(透過光量)がセンサユニット130Bの受光レベルより弱く検出される。また、発光側のセンサユニット130Aの受光部127でも、脳150からの光を受光する。

0132

制御部123は、複数のセンサユニット130で受光された光強度に応じた検出信号を計測データとして、その波形を心電計122からの心電位信号の波形とを比較して各計測位置の血管特性を導出する。またこれらの検出結果をマッピング処理することで脈波伝搬速度に応じた動脈硬化の分布を示す図形データを得ることも可能である。

0133

従って、各センサユニット130A〜130Nの検出信号波形により中大脳動脈、前大脳動脈を流れる血流の変化を計測し、当該血流変化の計測データから脳150における脈波伝搬速度を検出することが可能になる。

0134

このように脳血管特性計測装置120においては、被検者の頭部に装着され、当該頭部の被計測領域における脳波及び脳血流を測定する脳活動測定部(血流計測部121)を備え、状態定量化部109(図4)は、脳活動測定部(血流計測部121)から得られた脳波及び脳血流の測定データに基づく頭部を中心とする中枢神経系の伝達状態も、神経系データとして追加するようにした。このように被検者の脳からの中枢神経系の伝達状態も定量的にデータ化して取得し、その被検者の経過状態や遷移状態をモニタリングすることができる。

0135

(5)生体信号計測装着具
本実施形態による生体信号計測装着具200は、本願発明者による特登5409637号公報に記載された内容と軌を一にし、かつ同一原理を用いている。

0136

図7(A)に本実施形態における生体信号計測装着具200を示す。この生体信号計測装着具200は、被検者の体表を覆うように形成され、被検者に装着される装着具本体201を有し、この装着具本体201の内側面(装着した状態で被検者の体表に接する面)には、被検者の体から生体信号を計測可能な少なくとも1つの位置に、生体電位信号を検出する生体信号センサ202を有している。

0137

図7(A)では、本実施例の生体信号計測装着具200は、左右対称の構造を有するため、図中左半分には左脚の後ろ側の構造を、図中右半分には左脚の前側の構造を示す。装着具本体201には、被検者の生体信号を検出する複数の生体信号センサ202からなる生体信号センサ群204A〜204Fが設けられている。生体信号センサ202は、被検者の脚の筋肉の流れに沿うように等間隔に配列されている。

0138

装着具本体201には複数の生体信号センサ202が、被検者のおに相当する部分(生体信号センサ群204A)に大殿筋の流れに沿って配列されている。また、同様に、被検者の大腿の後ろ側に相当する部分(生体信号センサ群204B)には、大腿二頭筋や、半膜様筋半腱様筋の流れに沿って配列され、ふくらはぎに相当する部分(生体信号センサ群204C)には下腿三頭筋の流れに沿って配列されている。また、股関節の前側に相当する部位(生体信号センサ群204D)には長内転筋腸腰筋の流れに沿って配列され、大腿の前側に相当する部位(生体信号センサ群204E)には大腿四頭筋の流れに沿って配列され、脛に相当する部位(生体信号センサ群204F)には前脛骨筋や、ヒラメ筋長指伸筋の流れに沿って配列されている。

0139

ここで、図7(B)は、装着具本体201に設けられた生体信号センサ群204Aに接続された計測モジュール(生体信号取得部)の一例を示す図である。なお、装着具本体に設けられた全ての生体信号センサ群204A〜204Fは同じように計測モジュールに接続されているため、ここでは生体信号センサ群204Aを例に説明する。

0140

図7(B)は、装着具本体201に設けられた生体信号センサ群204Aと、この生体信号センサ群204Aに接続された計測モジュール206を模式的に示した図である。生体信号センサ群204Aを構成する各生体信号センサ202は、互いに絶縁された状態で設けられており、それぞれが導電性配線を介して計測モジュール206に接続されている。そして、これらの生体信号センサ202には各々アドレスが割り当てられている。

0141

計測モジュール206は、生体信号センサ群204Aを構成する複数の生体信号センサ202が接続され、これらの生体信号センサ202から少なくとも2つの生体信号センサ202を選択し、これらの選択された生体信号センサ202により検出される検出信号の差分をとって生体信号を取得する計測モジュールコントローラ206Aと、取得された生体信号を記録するメモリ206Bと、順次取得される生体信号及び/又はメモリ206Bに記録された生体信号を外部に送信する通信部206Cとを備えている。なお、計測モジュール206は各生体信号センサ群204A〜204F毎にそれぞれ設けられており、それぞれの生体信号センサ202が接続されている。

0142

この計測モジュールコントローラ206Aは、接続された複数の生体信号センサ202から少なくとも2つの生体信号センサ202を通信部206Cを介して入力される指令信号に応じて順次選択し、これらの選択された2つの生体信号センサ202間の生体信号を取得することができる電子回路を有している。

0143

また、計測モジュールコントローラ206Aは、更に、このようにして取得された生体信号から所定の周波数成分を除去又は抜き出すフィルタや、取得された生体信号を増幅するアンプ等の信号加工手段を有している。このようにして取得された生体信号は、計測モジュールコントローラ206Aから通信部206C及び/又はメモリ206Bに出力される。計測モジュールコントローラ206Aは生体信号センサ202を選択する際には、各生体信号センサ202を予め設定された順番で順次操作するようにしてもよいし、また、通信部206Cを介して入力された指定信号に基づいて、当該指定信号により指定されたアドレスの生体信号センサ202を選択するようにしてもよい。

0144

通信部206Cは、薄型アンテナと、このアンテナに接続された通信回路からなる。通信部206Cは、計測モジュールコントローラ206Aから出力される生体信号と当該生体信号を検出した生体信号センサ202の位置情報を示すアドレス等の情報とを含む信号、及び/又は、メモリ206Bから読み出した生体信号と当該生体信号を検出した生体信号センサ202の位置情報を示すアドレス等の情報を含む信号とを含む計測情報を、アンテナを介して制御装置80(図3)に送信する。

0145

この制御装置80の制御部107は、装着具本体201に設けられた各生体信号センサ群204A〜204Fの中からいずれの生体信号センサ202を選択するかを指定する指定信号や、データの取得の開始や終了等の信号等を生成し、これらの信号をアンテナを介して制御装置80に送信する。制御装置80は受信した信号にしたがって、指定された生体信号センサ202を選択して生体信号を計測する。

0146

このように、本発明の生体信号計測装着具200によれば、装着具本体201に複数の生体信号センサ202からなる生体信号センサ群204A〜204Fが設けられているので、装着具本体201を着用するだけで複数の生体信号センサ202を一度に所定の部位に配置することができ、皮膚表面に密着させてそれぞれのポイントで生体信号を検出することが可能になる。このように、被検者の体表面の多数のポイントで生体信号をモニタリングする場合にも、生体信号センサ202を一つ一つ貼り付けたりはがしたりする手間を省くことができ、生体信号を容易に計測することができる。

0147

また、このように複数の生体信号センサ202により生体信号を検出することで、生体信号センサ群204A〜204Fが配置された領域内における複数の各ポイントで生体信号を計測することができる。そして、各ポイントでの計測データを、各生体信号センサ202に割り当てられたアドレスに応じてマッピングすることで、被検者の体における生体信号の分布を計測することができる。

0148

(6)生体信号計測装着具(生体刺激付与)
本実施形態による生体信号計測装着具210は、本願発明者による特開2013-179966号公報に記載された内容と軌を一にし、かつ同一原理を用いている。

0149

図7(A)及び(B)との対応部分に同一符号を付して示す図8(A)及び(B)において、生体信号計測装着具210の装着具本体201は、被検者の体表に接触し生体刺激信号に応じて物理的(力学的、電気的、及び/又は、熱的)な刺激を与えるための接触部220Aを有する生体刺激付与部220と、上述した図6の生体信号センサ202との組がマトリクス状に複数配置されている。

0150

なお図8(B)における生体刺激付与部220は、物理的な刺激の状態に応じた情報を表示する刺激情報表示部220Bを有する。例えば生体刺激信号に応じて輝度が変化するLED素子などが挙げられる。これにより生体刺激付与部220が付与した刺激のレベルを外部から視認することができる。

0151

制御装置80(図4)の制御部107(刺激制御部)は、生体刺激信号により生体刺激付与部220の接触部220Aを動作させ、この動作により被検者から出力された信号に応じて生体信号検出部92が出力した信号に基づいて、次の生体刺激信号を生成する。

0152

なお制御装置80(図3)の制御部107(刺激制御部)は、生体信号検出部92から検出される生体信号の信号波形に変化が現れるまで、生体刺激付与部220による刺激付与の強弱レベル、パターン及び時間のうち少なくとも1以上を調整するようにしても良い。

0153

このように被検者の体表のうち生体信号が取得困難な部位がある場合には、当該部位に対して物理的な刺激を付与することにより、フィードバック学習を促しつつ運動機能を再建させると同時に刺激付与結果も筋骨格系データや神経系データに反映させることにより、当該反映結果に基づいて、刺激付与結果が被検者の筋骨格系の活動状態や中枢神経系及び末梢神経系の接続状態にどの程度影響を及ぼすかを定量的に評価することが可能となる。

0154

(7)本実施の形態の効果
以上のように本実施の形態によれば、生体活動検出システム1において、被検者が下肢用又は全身用の装着式動作補助装置2、10を用いて肢体動作を行い、関節周りの物理量と関節を基準とする体表部位から得られる生体信号に基づいて、筋骨格系の活動状態や末梢神経系の伝達状態を定量的な筋骨格系データ及び神経系データに変換し、管理サーバ4に蓄積することにより、該当する被検者の経過状態や遷移状態をモニタリングすることができる。

0155

そして、管理サーバ4に蓄積された筋骨格系データ及び神経系データを中長期的にモニタリングすることにより、被検者群を病名別(脳卒中や脊髄損傷神経疾患、神経・筋難病など)に分類し、それぞれに対して治療制御が可能となるように、被検者の協力を得て検証プロトコルの構築・実施、そして臨床的実証試験による解析を行えば、治療制御を体系化することが可能となる。

0156

この結果、治療制御の体系化や治験プロトコルの構築を実現することが可能となり、さらには、動作意思を反映した生体信号によって動作補助を行う手法を用いて、人体内部でのインタラクティブなバイオフィードバックが促され、高齢化に伴い増加してくる神経・筋疾患患者の中枢系及び末梢系の機能改善を促進する仮説を実証することが可能となる。

0157

(7)被検者から取得される各種情報の反映
(7−1)生理情報の反映
なお本実施の形態においては、装着式動作補助装置10に被検者の生理情報を検出する生理情報検出部(図示せず)を備えておき、状態定量化部109(図4)は、生理情報検出部から得られた生理情報も、信号処理部110において筋骨格系データ及び/又は神経系データに反映させるようにしてもよい。

0158

生理情報としては、被検者の血圧、心電図、心拍数呼吸速度、体温、排尿排便状態、脳波、意識レベルなどのバイタルサイン生命兆候)や、動脈硬化度動脈血酸素飽和度(SpO2)、嚥下、睡眠などが挙げられる。さらには被検者の活動状態に応じた心臓の血圧反応速度も生理情報として含めるようにしても良い。そして生理情報検出部は、対応する生理情報を取得するためのセンサや計測装置などが適用される。

0159

このような生理情報を筋骨格系データ及び/又は神経系データに反映させた結果に基づいて、生理情報が被検者の筋骨格系の活動状態や中枢神経系及び末梢神経系の接続状態にどの程度影響を及ぼすかを定量的に評価することが可能となる。

0160

(7−2)生活情報の反映
また本実施の形態においては、装着式動作補助装置10に被検者の日常行動を表す生活情報を検出する生活情報検出部(図示せず)を備えておき、 状態定量化部109(図4)は、生活情報検出部から得られた生活情報も、信号処理部110において筋骨格系データ及び/又は神経系データに反映させるようにしても良い。

0161

生活情報としては、被検者の発話音声による活力状態(気分やその変化との関係、言語情報に基づく発話内容)や、被検者の転倒状態移動状態行動状態飲食状態、入浴状態(音声情報)などが挙げられる。そして生理情報検出部は、対応する生理情報を取得するためのセンサや計測装置などが適用される。

0162

このような生理情報を筋骨格系データ及び/又は神経系データに反映させた結果に基づいて、生理情報が被検者の筋骨格系の活動状態や中枢神経系及び末梢神経系の接続状態にどの程度影響を及ぼすかを定量的に評価することが可能となる。

0163

(7−3)外観取得情報の反映
さらに本実施の形態においては、被検者の身体反応を表す外観取得情報を検出する外観取得情報検出部(図示せず)を備え、 状態定量化部109(図4)は、外観取得情報検出部から得られた外観取得情報も、信号処理部110において筋骨格系データ及び/又は神経系データに反映させるようにしても良い。

0164

外観取得情報としては、被検者の眼の動作、瞳孔の反射、体温の分布や、視覚状態や聴覚状態に対する身体動作反応、顔の表情、脚の上げ具合(太もも上がり具合)などが挙げられる。そして外観取得情報検出部は、対応する外観取得情報検出部を取得するための撮影カメラビジョンセンサ感熱センサや計測装置などが適用される。

0165

このような外観取得情報を筋骨格系データ及び/又は神経系データに反映させた結果に基づいて、外観取得情報が被検者の筋骨格系の活動状態や中枢神経系及び末梢神経系の接続状態にどの程度影響を及ぼすかを定量的に評価することが可能となる。

0166

(8)他の実施の形態
上述のように本実施の形態においては、装着式動作補助装置2、10を適用して被検者がフレーム機構部20及び駆動部90等を下肢や全身に装着するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、被検者の肢体動作を当該肢体自体から直接的に又は外部から間接的に計測する動作計測部(図示せず)を備えるようにしても良い。

0167

具体的に駆動部90以外の肢体動作を計測する動作計測部としては、被検者がベッドに横たわった状態で又は椅子に腰掛けた状態で、上肢や下肢の運動パターン支援動作させる動作支援装置、並びに被検者の肢体を外部から間接的に計測するビジョンセンサや加速度センサ等を適用することができる。この場合、関節周り検出部(関節角度検出部91)は、駆動部90からの出力信号とともに又はこれに代えて、被検者の肢体動作に伴う関節周りの物理量を検出すれば良い。

0168

このように被検者は、動作計測部が外骨格のように直接身体に装着している場合のみならず、身体から離れて別体として設定されている場合であっても、被検者の肢体動作に計測するようにして、関節周りの物理量検出に対して多様性をもたせることができる。

0169

また本実施の形態においては、下肢用の装着式動作補助装置10に生体信号計測装着具200(図7)を適用し、被検者の下肢における関節周りを中心に生体信号検出部92(生体信号センサ群204A〜204F)の電極群(生体信号センサ202)を配置するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、被検者の体表部位における所望部位に自由に配置するようにしても良い。

0170

例えば図9に示すように、被検者の全身に生体信号センサ群202を配置しておくことにより、脳神経系の情報伝達経路の状態遷移を可視化することが可能となる。図9では、被検者の全身を所定領域(例えばデルマトームのような感覚神経が支配する領域)単位で分けておけば、全身の神経つながりを俯瞰的かつ領域部位ごとに把握することができる。したがって、どの部位で神経伝達に不具合が生じたのかが検出できれば、その不具合箇所のみならず中枢側及び末梢側のいずれかへの影響度も把握することが可能となる。

0171

生体信号処理部(制御部107)は、生体信号検出部92により取得された生体信号から被検者の筋骨格系を動作させるための神経伝達信号を取得し、状態定量化部109は神経伝達信号に基づいて、所望部位を中心とする中枢神経系及び末梢神経系のいずれか一方又は両方の伝達状態を定量的な神経系データに変換することにより、所望の体表部位からの中枢神経系や末梢神経系の伝達状態も定量的にデータ化して取得し、その被検者の経過状態や遷移状態をモニタリングすることができる。

0172

さらに本実施の形態においては、下肢用の装着式動作補助装置10に生体信号計測装着具210(図8)を適用し、被検者の体表に対して物理的な刺激を与えるための端子群を有する生体刺激付与部220を用い、状態定量化部109(図4)は、生体刺激付与部220による刺激付与結果も、筋骨格系データ及び神経系データのいずれか一方又は両方に反映させるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、生体信号検出部から検出される生体信号の信号波形に変化が現れるまで、生体刺激付与部220による刺激付与の強弱レベル、パターン及び時間のうち少なくとも1以上を調整するようにしても良い。

0173

この結果、被検者の体質や健康状態を時間経過に合わせて調整しながら最適な状態で刺激付与することができ、フィードバック学習を促しつつ運動機能を再建させると同時に刺激付与結果も筋骨格系データや神経系データに反映させることにより、当該反映結果に基づいて、刺激付与結果が被検者の筋骨格系の活動状態や中枢神経系及び末梢神経系の接続状態にどの程度影響を及ぼすかを定量的に評価することが可能となる。

0174

さらに本実施の形態においては、装着式動作補助装置(生体活動検出装置)2、10の状態定量化部109(図4)が変換した筋骨格系データ及び/又は神経系データを信号処理部110が外部送信する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、筋骨格系データ及び神経系データのいずれか一方又は両方に基づいて、筋骨格系の活動状態、中枢神経系及び末梢神経系の伝達状態のうち少なくとも1以上を表す2次元又は3次元の身体マップ画像を生成するマップ画像生成部(図示せず)をさらに備えるようにしてもよい。このように筋骨格系の活動状態や中枢神経系及び末梢神経系の伝達状態を身体マップ画像(例えば図9)として可視化することができ、容易に状態の目視確認が可能となる。

0175

さらに本実施の形態においては、装着式動作補助装置(生体活動検出装置)2、10の信号処理部110(図4)から無線送信により筋骨格系データ及び/又は神経系データをデータ端末装置3(図1)において受信し通信回線を介して管理サーバ4に送信するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、装着式動作補助装置(生体活動検出装置)2、10とデータ端末装置3は有線回線を通じてデータ送受信しても良い。

0176

この管理サーバ4においては、被検者ごとに筋骨格系データ及び/又は神経系データに基づく診断情報を生成しておき、データ端末装置3は、管理サーバ4から取得した診断情報を無線回線又は有線回線を通じて装着式動作補助装置(生体活動検出装置)2、10の信号処理部110に送信するようにしてもよい。

0177

診断情報としては、筋骨格系データ及び/又は神経系データに基づいて予測される身体(動作や運動につながる状態)の病気や生理的な病気、認知症判断などや、被検者が受診した医師による診断結果などが挙げられる。

0178

このような診断情報を筋骨格系データ及び/又は神経系データにフィードバック的に反映させた結果に基づいて、診断情報が被検者の筋骨格系の活動状態や中枢神経系及び末梢神経系の接続状態にどの程度影響を及ぼすかを定量的に評価することが可能となる。

0179

1……生体活動検出システム、2,10……装着式動作補助装置、3……データ端末装置、4……管理サーバ、20……フレーム機構、21〜24……駆動パワーユニット、42……制御ユニット、50〜53……生体電位センサ、60,61……反力センサ、80……制御装置、90……駆動部、91……関節角度検出部、92……生体信号検出部、93……相対力検出部、95……電力増幅部、100……駆動トルク推定部、101……関節トルク推定部、102……筋トルク推定部、103……データ入力部、104……データ格納部、105……キャリブレーション部、106……パラメータ同定部、107、123……制御部、108……データ出力部、109……状態定量化部、110……信号処理部、120……脳血管特性計測装置、121……血流計測部、122……心電計、200、210……生体信号計測装着具、220……生体刺激付与部。

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