[发明专利]与被动训练器支撑台最佳运行条件相关的模拟、测量方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够判定被动训练器的支撑台的最佳运行条件(例如，通过支撑台向用户施加相对较重的肌肉负荷和较轻的关节负荷的最佳运行条件)的模拟和测量方法及系统。

背景技术

已提出了多种被配置成移动用于支撑用户身体的一部分的支撑台以改变用户姿势的被动训练器。

例如，2004年12月9日公开的日本专利申请公开第2004-344684号揭示了一种平衡训练器。该训练器被配置成用于通过摆动用户可骑坐的支撑台来模拟骑马训练。

2006年5月18日公开的日本专利申请公开第2006-122595号揭示了一种秋千训练器。该训练器具有可将用户的臀部或腰部支撑为用脚支撑用户自身重量的一部分的姿势(坐姿)的支撑台。所述训练器被配置成用于通过摆动支撑台来改变作用于用户双腿的用户自身重量的比率。还有一种机器，其具有用户能够以站立姿势将脚置于其上的支撑台。该机器被配置成用于通过移动支撑台来改变用户的脚的位置或方向从而向用户提供用于扩展双腿关节的活动范围的步行运动或训练。

在被动训练器中，若改变支撑台的运行条件，则作用于每块肌肉上的负荷幅度或作用于各个关节上的负荷幅度发生变化。即，支撑台的运行条件发生变化，由此导致负荷主要作用的肌肉种类或肌肉的活动程度发生变化，并且各个关节的关节接触力(关节受力)也改变。优选地，判定支撑台的运行条件，从而减小关节接触力并增强肌肉活动。

当前，为了获得支撑台的运行条件、肌肉活动和关节接触力之间的关系，由受检者实际地使用被动训练器。在这种情况下，改变支撑台的运行条件，由此测量到肌肉活动或关节接触力的改变(过程)。可通过测量受检者的肌电电位获得肌肉活动。然而，关节接触力不能被直接测量，因此采用了用于估算关节接触力的技术(参见例如，2006年2月9日公开的日本专利申请公开第2006-034640号)。即，测量作用于可测量区域上的力并使用模拟人体的模型执行计算机模拟。在此技术中，获得作用于关节的切向力以作为关节接触力。

如果实际地通过操作被动训练器来获取肌肉活动或关节接触力，则一天中可实际地测量的操作条件的数目最多约为20。因此，为了获得用于增强目标肌肉的活动并减小关节接触力的最佳运行条件，需要大量的时间。此外，存在对受检者施加较重负担的问题。

而且，可能会由于支撑台的运行条件而产生较大的关节接触力。因此，为了在考虑到受检者安全的情况下执行实际测量，需要在执行测量时排除预期可产生较大关节接触力的运行条件。因此，运行条件的选择范围可能被过度地缩小，并且可能会选择逊于最佳的运行条件的条件。

此外，不能通过计算机模拟获得通过使用被动训练器所实现的人的实际肌肉的所有运动。在另一方面，在伸肌反射中，许多肌肉放电(肌肉的电活动)可能很微小。因此，仅通过从肌动电流图观察到的肌肉放电量来判定肌肉使用量可能得出错误的判定。

发明内容

本发明的目的在于：通过使用计算机模拟在相对较短的时间内针对多种运行条件评估肌肉活动和关节接触力；替代仅通过计算机模拟来确定实际机器运行条件，还使得能够通过将计算机模拟和肌肉放电量的测量进行组合来评估受检者的肌电电位，从而确定最佳运行条件；以及，使提供给实际机器的运行条件最佳化。

本发明是与被动训练器的支撑台的最佳运行条件相关的模拟和测量方法。所述被动训练器包含：所述支撑台，其被配置成用于支撑用户的全部或部分体重；以及，驱动单元，其被配置成用于移动所述支撑台。所述被动训练器被配置成用于根据运行条件，通过所述驱动单元来移动所述支撑台，从而向用户提供被动训练。本发明包括以下计算机实施的步骤：(a)根据所述运行条件中的每一个运行条件，通过计算机模拟顺序地获得在所述用户的目标部位的各种肌肉活动和各种关节接触力，其中所述各种肌肉活动是各种肌肉的活动，所述各种关节接触力是各种关节上的关节接触力；(b)从所述运行条件中获得中间条件，其中，在根据所述运行条件中的每一个运行条件顺序地获得的每个肌肉活动和每个关节接触力分别处于预定的肌肉活动范围和关节接触力范围内的情况下，通过将所述运行条件包括在所述中间条件中来获得所述中间条件；(c)在对运动模拟器进行控制的同时，测量在所述支撑台上的受检者的肌电电位，其中，所述运动模拟器被配置成根据所述中间条件中的每个中间条件顺序地以多自由度移动所述支撑台；以及(d)基于根据所述中间条件中的每个中间条件顺序地测量的每个肌电电位，从所述中间条件中确定并输出最佳运行条件。