(57)【要約】【課題】本発明は携帯用バランス取り装置および身体のバランス取り訓練のための前記バランス取り装置の使用に関する；本発明はさらにたとえば運動選手または患者に対する携帯用バランス取り訓練の方法に関する。【選択図】なし
2009533101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
携帯用バランス取り装置であって、身体に取付けるアクチュエータを含み、
前記バランス取り装置は、好ましくはベルトとして、特に腰の領域で身体に直接装着可能であり、並びに空間における身体位置の三次元的変化を身体の前方、後方および／または側方の動きの角速度における変化を確定するジャイロメータを含み、並びに角速度の確定を表示する複数の信号は（受ける動詞は単数、原文のまま）前記アクチュエータの活動に比例しており、および前記アクチュエータの始動は角速度の値が運動シークエンスに基づいた限界内であれば抑制されるように構成されることを特徴とする、バランス取り装置。
【請求項２】
前記ジャイロメータは、AD x RS 150EBを含むグループから選択されることを特徴とする、請求項１に記載のバランス取り装置。
【請求項３】
前記アクチュエータはバランスホイールモーターであることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のバランス取り装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のバランス取り装置であって、前記バランスホイールモーターの回転速度は、外に出るパルスの周波数に依存し、前記パルスの前記周波数は、
【数１】
2009533101.tif 000013
によって与えられ、
ここで、Ｘ[°／ｓ]  ＝  所望の角速度；
１．８°＝  前記モーターのステップ幅の基礎解像度；および
６４＝  前記モーターの前記ステップ幅の前記基礎解像度の精密解像度
であることを特徴とする、バランス取り装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のバランス取り装置であって、身体の動きは互いに直交して配置された複数のジャイロメータによって、変位ベクトル（ａ＝（ａ１、ａ２、ａ３））として確定されることを特徴とする、バランス取り装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のバランス取り装置であって、ゴム紐、ゴム繊維含有の布紐、革ベルト（ｈａｒｎｅｓｓ）、布ベルト、もしくは合成革ベルトを用いて身体への位置決めが可能および／または取付が可能であることを特徴とする、バランス取り装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のバランス取り装置であって、手動で操作可能なプログラムスイッチを含むことを特徴とする、バランス取り装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のバランス取り装置であって、プログラム選択は音声指令によっておよび／または筋肉組織または神経系の活動を解析することによって行われることを特徴とする、バランス取り装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のバランス取り装置であって、プログラムの実行は前記プログラム選択スイッチおよび前記アクチュエータに接続された一組の電気抵抗によって行われることを特徴とする、バランス取り装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載のバランス取り装置であって、プログラムの実行はマイクロプロセッサにおける前記信号の一組の減衰を記憶するソフトウエアを用いて行われることを特徴とする、バランス取り装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載のバランス取り装置であって、前記アクチュエータは振動アクチュエータであって、前記アクチュエータは、身体の表面に印加された電気的刺激により、運動性神経のもしくは筋肉組織の電気的刺激により、および／または知覚神経、知覚器官もしくは知覚器官の一部の電気的刺激により、始動されることを特徴とする、バランス取り装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載のバランス取り装置であって、身体位置の前記変化は、第三の基準軸に対して下記式により計算されることを特徴とする、バランス取り装置：
【数２】
2009533101.tif 000014
ここで
【数３】
2009533101.tif 000015
である。
【請求項１３】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載のバランス取り装置の、身体のバランス取り訓練のための使用。
【請求項１４】
身体の携帯用バランス取り訓練の方法であって、前記身体の前方へのおよび／もしくは後方への動きの２つの空間的平面における角速度変化、並びに／または、前記身体の側方への動きの角速度における変化が、センサー、使用される複数のジャイロメータ、および複数のセンサー（原文のまま複数）によって生成される信号であって、減衰される角速度測定を表す信号を用いて確定されることを特徴とする、身体の携帯用バランス取り訓練の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は携帯用バランス取り装置および身体のバランス取り訓練のための前記バランス取り装置の使用に関する；本発明はさらにたとえば運動選手または患者に対する携帯バランス取り訓練の方法に関する。
【０００２】
全ての生物、特に脊椎動物、およびそれらの中でも特に直立歩行する生物は、専門のバランス感覚を有している。バランス感覚は姿勢の決定および空間的方向付けに寄与する。人間においては、バランス感覚は目および他の感覚器官ならびに反射作用に緊密に関連しているが、たとえば内耳と小脳内の平衡器官に集中されている。バランス感覚は、上下（垂直線方向）、角度および傾き（体位の方向）およびリズム、また同時に特に頭の全方向に対する直線のおよび回転の加速、を含む。人間におけるバランス感覚は、視覚（空間的位置に対する）、骨格筋系（人体の伸張および加速に対して）、臀部（主として垂直方向における加速に対して）、聴覚（空中音響を基に速度を測定することに対して）、および皮膚感覚器官（人体自身の移動に対して、並びに直線および回転加速する間の空気の移動に対して）、によって達成される。バランス感覚は、代謝変化、疾病および事故によって乱され得るが、また加齢などの自然過程によっても乱され得る。
【背景技術】
【０００３】
先行技術は、損なわれたバランス感覚を訓練し、または患者がバランス欠陥によって条件付きで制限されるだけに留まるように患者を訓練する、数多くの方法の記述を含んでいる。たとえば、眼球の動きと体位の反射作用が良いバランスの方向付けに対する限界値を超えている場合には、脳の末梢平衡感覚の活動を抑えるために薬物投与が使用され得る。薬剤が作用している人はその時には、バランス感覚が減少しているにもかかわらず身体を直立して保つために彼自身の脳を訓練することが可能である。しかしながら、薬剤は数多くの副作用を有し、従ってこの方法を常に使用することはできない。
【０００４】
バランス感覚の訓練に使用可能な数多くの装置が先行技術に記述されている。たとえば、米国特許第4,092,633号（特許文献１）は、監視される運動状態のパラメータが予め設定された閾値を超えるとパルスを発生する検出器を含む、運動状態測定のためのシステムについて記述している。リセット可能な運動状態メータがおのおののパルスをカウントし、特定の時間枠がクロックにより設定される。時間枠内の合計したパルス数が予め設定された数以上になると、運動状態メータは信号を生成する。生じるパルスと運動状態信号に応答して、監視システムは全体としてシステムを制御する制御信号を生成する。
【０００５】
バランス感覚に関連する特徴的な動きを解析するための他の装置が、たとえば米国特許第5,361,778号（特許文献２）、米国特許第5,469,861号（特許文献３）、および国際公開第8804909号（特許文献４）に記述されている。
【０００６】
独国特許第3416837号（特許文献５）は、センサーおよび神経刺激装置を用いて直立歩行を達成するためのシステムを開示しており、該システムはコンピュータによって制御される。米国特許第5,281,957号（特許文献６）は、携帯用コンピュータおよび眼鏡の形式をした頭に装着する透明な表示装置であって、そのレンズは液晶表示の形式で構成された表示装置を開示している。
【０００７】
米国特許第5,919,149号（特許文献７）は、身体の位置変化が二次元でのみ検出される、携帯用バランス取りプロテーゼを開示している。国際公開第2004/103176号（特許文献８）は、純粋に診断目的のための、その全体が身体上には取付けられないバランス取り手段を開示している。さらにこの装置は、身体の角速度の変化を表示する信号を受取ることが出来ない。米国特許第3,612,060号（特許文献９）は、知覚麻痺症の患者の身体に設置する刺激装置を開示している。この装置は、一般的な知覚麻痺状態時に、中枢神経ではなく末梢神経を刺激するための携帯用低出力電源を含む。不都合なのは、角速度の変化を表示する信号が検出できないことである。
【０００８】
国際公開第98/46127号（特許文献１０）は、バランス障害の診断と治療のための、回転可能および揺動可能、並びにそれ故に自由に移動が出来る台（ｐｌａｔｆｏｒｍ）を開示している。回転台上でのバランス訓練中においてフィードバックが可能である。
【０００９】
国際公開第2005/002436号（特許文献１１）は、荷重を持上げるまたは搬送することに特に関連した力を記録するためのセンサーシステムを記述している。このシステムは、身体に取付けたセンサーの助けを借りて、個々の身体部分の角速度加速度を確定することを可能にしている。
【００１０】
バランス問題を修正するための技術的装置は、欧州特許第1 593 931号（特許文献１２）で述べられている。この装置は、身体に取付けることは出来ないが、しかしながら、それゆえ使用者によって携帯用装置として条件付きでのみ使用可能である。
【００１１】
欧州特許第1400138号（特許文献１３）、国際公開第00/35345号（特許文献１４）および英国特許第1385954 A号（特許文献１５）は、（ｉ）走行する二本足の関節に発生する力を検出するための手段、（ｉｉ）腰部前凸湾曲および体位障害を検出するための手段、または代替的に（ｉｉｉ）侵襲性電気刺激のための移植片、を開示している。これらの装置を用いても、三次元空間における角速度を変化させることは不可能であるか、または角速度の決定を表現する受信信号は、使用可能なアクチュエータの活動には関連しない。
【００１２】
人間の平衡器官の機能は、様々な前庭反射をモニタリングすることによって、および特定の運動または試験的状況における姿勢の反応をテストすることによって、客観的に数値化することが出来るということが知られている。その目的は、通常のバランス機能を伴う場合に、数値が期待されるべき通常の範囲内に留まっているかどうかを確定することである。これらの通常の範囲から有意に逸脱している場合には、診断された特定の障害に基づいて、薬物療法、外科的治療または物理的治療が普通は開始される。しかしながらこれらの方法はどのような場合でも直ぐに成功するとは限らない。たとえば、薬物療法（上記参照）は、いつも特効性があるように出来るとは限らないので、多くの場合は単純にめまいを緩和するだけである。
【００１３】
手術時合併症の可能性があるために、手術は非常に稀な疾患に対して採られる方法である。治療は通常、物理的療法を志向したバランス訓練のコースを含む。そのような訓練単位中に患者は、平衡器官を不安定にする特定された限界状況に患者自身を繰返しさらして、バランス制御の向上を目指す。これらの訓練コース（数ヶ月）において、患者は他の感覚モダリティ（視覚、体性感覚）に依存することによる変更されたバランス情報に対して、多かれ少なかれ顕著な中枢神経代償を発達させる。しかしながら多くの患者にあっては、治療に対する説明出来ない抵抗または病状のつらさが原因して、この種の訓練は前庭のリハビリテーションをもたらすには十分でない。それにもかかわらず、身体位置における変化に関するデータを補償刺激（たとえば視覚、聴覚）に変換し、次いでこれらの刺激を増幅された形で患者の損なわれていない感覚入力（たとえば目、耳）へ届ける装置を用いて、これらの患者のバランス制御改善が達成されている。これまで、この療法は場所に制限され、ある所定の職務における訓練のためだけに適合していた。日常の使用に適合し、あらゆる種類の日常的状況（例えば、ジョギング、自転車乗り等）において平衡器官に対する個別の援助を提供することの出来る、携帯用装置は入手できない。このような装置は特に、平衡の障害によって引起される行動と装着者の任意の行動を区別することが出来なければならない。以前の装置ではこれが出来なかった。さらに、この装置を使うことによって他の感覚印象が損なわれたり、影響されたりすべきではない。これらの要件もまたこれまでのどの装置によっても満たされなかった。現在の装置は、訓練補助または特定の職務の実行におけるプロテーゼとしての機能に対しては限定された能力しか有していない。その上これらの装置で使用される刺激の種類（視覚、味覚、または聴覚）はこれらの装置が日常的に使用されることを妨げている。これまでの使用可能な装置においては、とりわけ身体部分の加速度が測定されて、閾値を超えれば信号が配信される。走行、自転車乗り、または類似の活動の最中には、直線加速度がバランスを維持することとは関係なく発生している。この加速度が、提供された代償的刺激に対して影響を及ぼせば、そのときには該装置は日常的状況における使用には適していない。
【００１４】
先行技術において知られている薬剤は、装置（複数）および方法（複数）と同様に、脳が、空間における身体の位置を確定し、およびそれにより必要とされるであろう姿勢矯正を導入することを可能ならしめるための平衡データまたは空間的方向性データが失われたことに対して、日常的状況で補償することは不可能である。先行技術から知られている装置はまた、バランス障害のリハビリテーション治療における訓練装置として、並びに／または倒れ防止および／もしくは姿勢制御のためのバランスプロテーゼとして、使用することが出来るようなものではない。
【特許文献１】米国特許第4,092,633号明細書
【特許文献２】米国特許第5,361,778号明細書
【特許文献３】米国特許第5,469,861号明細書
【特許文献４】国際公開第8804909号パンフレット
【特許文献５】独国特許第3416837号明細書
【特許文献６】米国特許第5,281,957号明細書
【特許文献７】米国特許第5,919,149号明細書
【特許文献８】国際公開第2004/103176号パンフレット
【特許文献９】米国特許第3,612,060号明細書
【特許文献１０】国際公開第98/46127号パンフレット
【特許文献１１】国際公開第2005/002436号パンフレット
【特許文献１２】欧州特許第1 593 931号明細書
【特許文献１３】欧州特許第1400138号明細書
【特許文献１４】国際公開第00/35345号パンフレット
【特許文献１５】英国特許第1385954 A号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の目的は、先行技術の不都合点を持たない手段を提供することであった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
この目的は携帯用バランス取り装置を使用して達成され、前記バランス取り装置は好ましくはウエストの周りにベルトとして装着可能であり、身体の前方、後方および／または側方の動きの角速度の変化として身体位置の変化を三次元的に確定するジャイロメータを含み、該確定された角速度を示す該信号は該アクチュエータの活動に比例し、並びに該アクチュエータの活動は角速度の値が運動シークエンスの基礎とした割当てられた前記角速度の限界内であれば実質的に抑制される。
【００１７】
本願の教示によれば、先行技術を凌駕するいくつかの利点がある：
−標準的技術手段からの転換を図る
−新しい目的の表明（バランス障害問題、および倒れ防止または姿勢制御のためのバランスプロテーゼとしての使用、の同時解決）
−問題への解決に対してのまだ対処されていない、緊急の必要性の存在がこの発明によって解決されること
−当業者によるこれまでの実りの無い努力
−特に複雑な教唆に取って代わっての、進歩性を支持する解決主張の簡潔性
−当技術範囲内での開発が異なった方向に向かっていたこと
−引き締め開発の効果
−当該問題の解決に関しての当業種社会の誤解（偏見）
−技術的進化、たとえば：
改良、より高度な性能、価格の低減、時間、材料、作業手順、原価または得にくい原材料の節約、より高度な信頼性、欠陥の排除、品質の向上、保全からの解放、より大きな効果、より高い歩留まり、技術選択子の増加、他の手段の提供、第二進路の開通、新規分野の開放、問題の第一次解決、バックアップ手段、代替案、合理化、自動化または小型化の達成方法等
−参照引用における誤り
−技術の未熟分野
−発明の組み合わせ、すなわちいくつかの既知の要素が集められて、驚くべき効果を産み出す
−ライセンス
−当業者からの賞賛、および
−経済的な成功。
【００１８】
特に、本発明の優位性のある実施形態は、少なくとも一つ以上の前述の利点を示す。
【００１９】
本発明によるバランス取り装置の一つの大きな利点は、身体位置の変化が空間においての休止状態および運動状態において確定可能であることである。測定データは初めに二次元的に取得され、および次いで以下に与えられる数式を用いて、三次元空間表示に変換される。表１に表示される添付データは、本発明による装置およびそれにより得られる測定データの個別に並びにシークエンスに固有の特異性を実証している。本発明による装置は、先行技術から知られる装置よりももっと特異性がある。その非常に優れたプログラム化の可能性並びに傑出したカスタマイズ化の可能性は、整理された特定の運動シ−クエンスに対する年齢および性別固有のデータベースによって証明されている（表１）。この装置は従って、医療およびリハビリテーションの分野から離れても使用可能である。その幅広いプログラム化の可能性のゆえに、この装置はまた健康なバランス感覚の領域においても、たとえばスポーツまたは軍隊による落下傘兵の訓練におけるバランス取り練習のように、さらにうまく利用することが可能である。特にその利点は、信号の三次元空間情報への処理である。モジュレータまたは調整ノブにより、この点に関しては異なったプログラムを活性化し（たとえば１から５）、それにより設計次第であるが、アクチュエータを「非常に緩やか」な範囲（たとえば彼または彼女のバランス能力を向上させるために取組んでいる体操選手の場合）から「非常に強力」（たとえばバランス中枢の一部が破壊されて卒中を起こした患者の場合）な範囲までアクチュエータを活性化することが出来る。有利なことには、この発明による装置はたとえば体操選手に対する通常以下の範囲で、または重症患者に対する通常以上の範囲で使用可能であるがために、システムの汎用性が驚くほど広いことである。もう一つの有利な点は、既に述べたことであるが、表１による規定値ならびにデータベースによってサポートされる、個々の運動プログラムを選択することによる自由なプログラム化の可能性にある。
【００２０】
バランス取りプロテーゼは、都合がよいことに身体の中央部に装着でき、かつ好ましくは空間的変位ベクトル（ａ＝（ａ１、ａ２、ａ３））を表現するセンサーを含むことが可能である。空間的平面における変位ベクトルは、身体の運動によって確定され、好ましくは互いに直交して配置された複数のジャイロメータを用いて確定される。本発明の手段によって確定される空間的変位ベクトルの最大値は、特定の運動シーケンスに対して一定（規定値）であり、および電気抵抗によって平準化される。この電気抵抗の強さは、都合よく本発明の特別な実施形態においては、非常に高いので、接続された刺激器（アクチュエータ）の活動はゼロに等しい。反対に、空間的変位ベクトルの規定値が凌駕されるや否や刺激器（アクチュエータ）は活性化される。特定の複雑な運動シークエンスの間の全空間的変位ベクトルによって呈される値は、調整ノブによって対応する抵抗を増やすまたは減らすことによって、好ましくは均一に、かつ中央に修正されることが可能である。
【００２１】
個々のプログラムは空間における身体の位置に関し自由に調整され得る。有利なことに、その結果ジャイロメータの始動とアクチュエータの始動との間には単純な線形の比例関係は存在しない。本発明の意味するアクチュエータは、好ましくは東京、ナミコ・コーポレーションのPager Motor 6CH-1201-WL-00、のような、バランスホイールモーターである。この場合のバランスホイールモーターの回転速度は、好ましくは送られるパルスの周波数に依存する。送られるパルスの負荷時間率は、本発明の好ましい実施形態においては５０％である。これが不可能だとすると、そのときはパルスの負または正の部分のパルス幅は５マイクロ秒以上であるべきである。本発明の特に好ましい実施形態においては、バランスホイールモーターは１．８度の解像度を有する。この状況において、駆動電子機器はマイクロステップ技術を用いてモーターを駆動する。都合が良いことには、６４パルスがドライブシャフトを１．８度進ませるように調整が可能なことであり、パルスの周波数は従って次のように計算される：
【数１】
2009533101.tif 000003
ここで、Ｘ[°／ｓ]  ＝  所望の角速度；
１．８°＝  モーターのステップ幅の基礎解像度
６４＝  モーターのステップ幅の基礎解像度の精密解像度。
【００２２】
モーターは好ましくはおよそ一秒の間、わずかな回転速度で始動される。本発明の特に好ましい実施形態では周波数（ｆ）は２５ｋＨｚを超えるべきではない。
【００２３】
驚くべきは、本発明による装置は先行技術の不利な点を持たないことである。本装置は日常の使用に適した携帯用の装置を構成し、およびあらゆる日常状況におけるバランスシステムのための個々の補助を提供できる。この装置は、平衡の障害に起因する動きと装着者の任意の動きを区別することが出来る。
【００２４】
このように、当該発明による教示は、頭脳が身体の位置を確定させ、並びに修正を導入することが出来るようにする平衡データおよび／または方向付けデータが失われたことに対して、日常状況において、補償することに役立つ、携帯用の、プログラム可能な装置を利用可能にする。この装置の測定および統合ユニットは、都合のよいことに身体の、または二つの空間平面（ｘ；ｙ）にある身体の部分の角速度変化（コリオリ力）を複数のジャイロメータで測定する。該測定データが、上記の式を用いて（例もまた参照のこと）三次元空間的表示に変換されるならば、ジャイロメータを人間のバランス感覚を訓練するために使用出来るということを見出したことは、全くの驚きであった。
【００２５】
本発明の好ましい変形において、身体に設置された刺激器は、装置が装着された身体部分が運動特定の、個人別プログラムによって容認されている以上に早く動いたときに始動する。一つの有利な実施形態において、このプログラムは各ジャイロメータの４つの出力（後、前、左、右）の下流に接続された一連の信号減衰器である。しかしながら、それはまた、信号増幅器が４つのジャイロメータの出力の下流に接続されている場合には、都合が良い可能性が有る。
【００２６】
当該プログラムは個別の装着者の行動または運動シークエンスに対しての各々の場合において、特有である。姿勢を監視するのに適したこのプログラムは、装着者の反応行動または運動シークエンスに対して始動するが、これはたとえば手動で、または音声指示によって、または装置によって自動的に、たとえば頭脳または筋肉活動を解析して運動シークエンスをそれに認識させることによってである。この好ましいプログラム選択を行うことによって、減衰の強さは特定の状況に適合するか、または代替的に、刺激器始動閾値のパターンを生成するジャイロメータの出力信号が活性もしくは増大し、結果として任意のモーター機能の範囲内での活動および行動は刺激から開放されたままである。
【００２７】
本発明の特に好ましい実施形態において、アクチュエータはバランスホイールモーターである。バランスホイールモーターの回転速度は、外へ出て行くパルスの周波数に依存していることが好ましい。身体の動きが、互いに直交して配置されたジャイロメータによる変位ベクトル（ａ＝（ａ１、ａ２、ａ３））として確定されるなら特に好ましい。
【００２８】
本発明のもう一つの好ましい実施形態では、このバランス取り装置は、第三の基準軸に対する身体位置の変化が下記によって計算されるということによって特徴付けされる：
【数２】
2009533101.tif 000004
ここで：
【数３】
2009533101.tif 000005
【００２９】
本発明による携帯用バランス取り装置に関連して、このバランス取り装置の場合に、この装置は身体にベルトとして、特に腰まわりに、好ましくは直接装着できるように構成され、並びに空間における三次元的な身体位置の変化を、身体の前方、後方、および／または側方への動きの角速度変化として確定するジャイロメータを含み、並びに確定された角速度を表示する複数の信号は[原文のまま、複数を受ける動詞が単数]アクチュエータの活動に比例しており、並びに当該角速度の値が運動シークエンスを基礎とする前記角速度の値に割り振られた限度内にあればアクチュエータの始動は実質的に抑制され、ジャイロメータを使えば驚くほど都合が良い、ということが見出されることは驚くべきことであった。
【００３０】
さらに本発明の有利な実施形態は、従属請求項から明らかになるであろう。
【００３１】
この装置の好ましい変形では、たとえばプログラム選択スイッチの手動操作または音声指示によるプログラム選択；別の可能性は、プログラムは筋肉組織または神経系の活動の解析に基づいて選択する、の形をとることができる。
【００３２】
本発明のもう一つの好ましい変形では、プログラムの実行はプログラム選択スイッチに、および刺激器に接続された一組の電気抵抗によって行われる。
【００３３】
もう一つの好ましい変形では、マイクロプロセッサの一組の減衰を記憶するソフトウエアを用いて、プログラムの実行が提供される。
【００３４】
刺激が振動刺激器を用いて送られるとすると、これもまた有利である可能性がある。
【００３５】
身体の表面に適用された電気刺激、または運動神経もしくは筋肉組織への電気刺激を介して、刺激が認識されることもまた好ましい可能性がある。
【００３６】
感覚神経、感覚器官、または感覚器官の複数の部分を刺激することによって、刺激がもたらされると、さらにまた好ましい可能性がある。
【００３７】
この装置は好ましくは患者の頭、胴部、大腿部、ふくらはぎ、上腕、下腕に取付けることが可能である。
【００３８】
本発明のもう一つの好ましい変形では、前記身体への取付けは、ゴム紐またはゴム繊維含有の布紐によって行われることが提供される。前記身体への取付けはまた、もちろん、革ベルト、布ベルト、または合成革ベルトを用いて行うことも出来る。
【００３９】
本発明はまた携帯用バランス取り訓練のための方法に関し、ここで、身体の前方および／もしくは後方への空間的二平面内の角速度における変化、並びに／または身体の側方への動きの角速度における変化が、センサーを使って確定され、ここで、特に複数のジャイロメータの使用が可能であり、並びにここで、センサーおよび角速度測定の表示によって生成された信号は減衰される。
【００４０】
本発明の詳細がここに記述される。
【００４１】
図１に示されたシステムの例証的に説明されたモデルは、本発明の好ましい変形を示している。この変形において、振動刺激器および測定と総括のユニットは身体の中央部周りのベルト上に装着される。図２は本発明の好ましい変形の機能的配線図を図解している。該測定と総括ユニットは、前方向および後方向における動きの角速度を測定ためのセンサー、および側方への動きの角速度を測定するためのセンサーを含む（図２、ｆ部）。信号はチャネルを特定して増幅される（チャネル＝動きの方向）（図２、ｅ部）。増幅の強さは、ポテンシオメータを用いて調整が可能であり、刺激を装着者の感受性に適合させる。装着者はプログラム選択スイッチを使用して（図２、ｄ部）、運動シークエンスに対して適切なプログラムを選択する。
【００４２】
この好ましい変形実施形態では、複数のプログラムは、装着者の特定の活動または行動の間に個々の刺激器の対応する閾値水準に関するデータを包含する。活動または行動に特有の刺激器閾値のこのパターンは、その特定の行動の間の健康な個人において観察されたパターンに対応する。特定のプログラムにおいて閾値パターンがどのように実行されるかについての好ましい変形は、プログラム選択スイッチおよび刺激器に接続された一組の電気抵抗群である（図２、ｃ部）。
【００４３】
好ましい変形では、特定の状況におけるバランスを維持するための装着者の能力に対する適合は、減算器を用いて−−モジュラーまたは調整ノブとして−−全ての刺激器の閾値に対して、同時かつ均一に、または別々に、のどちらかで追加的に達成される。この適合を実行するための一つの選択子は、刺激器に特有なポテンシオメータである（図２、ｂ部）。実施例の好ましい変形において、ジャイロメータが起動すると自動的に（直線的に比例して）、対応するバイブレータまたはアクチュエータの直線的に比例した起動に導かれるようなやり方で、自然にこれが起こるというわけではない。携帯用バランス取り装置のシステムはまた、医療リハビリテーションの分野以外で使用することが出来るので、説明された好ましい変形では、アクチュエータモーターは約１秒の間は公称回転速度に設定されなければならない。周波数（ｆ）は好ましくは３５ｋＨｚを超えるべきではない。本発明の装置の医療リハビリテーション分野以外での応用は、たとえば、体操選手および高度なダイバーによって使用され、彼等はそれを訓練用装置として採用する。さらに進んだ応用は、軍隊技術の分野から派生し、たとえば落下傘部隊または特殊部隊兵など、彼等の平衡に関しては基本的に、本来的に健康状態であるが、彼等のバランスを維持するために彼等の能力には高い要求が課せられる。
【００４４】
図２に図解された例の機能的シークエンスに従えば、振動強度は角速度における変化に比例し、および「振動」は閾値を越えた運動の方向に対応して、刺激器において発生する。以下の記述は図１および図２の例に限定はされないが、本発明に従った教示の好ましい変形に関連する。
【００４５】
本発明の全ての変形において、当該装置は、その基準軸（ｘ、ｙ）が互いに垂直な２つのジャイロメータ（図３）が使用されるように構成可能であることが好ましい。三次元空間（ｚ）における第三の基準軸に対する値は、装置内に存在するマイクロプロセッサで以下に与えられる式に従って、他の複数のジャイロメータから得られたデータから計算される。ｚ−軸に対するジャイロメータを省略して、装置を特に平坦でそのより小さなスペースと消費電力の効果によって軽量構造にすることを可能にすることが好ましく、このことは携帯用の身体部分に付けられた装置としての使用に対して相当な利点である。
【数４】
2009533101.tif 000006
ここで
【数５】
2009533101.tif 000007
上述の式は図４を参照している。
【００４６】
特定の運動シークエンス間に発生する最大空間変位ベクトルは、運動シークエンスの各空間象限における４つの最大空間変位ベクトルを用いて装置内に記述される。その手順は図５に図解されている。例として与えられた運動シークエンスにおける、あらゆる空間変位ベクトル間の最短の接続は、図５に示された楕円を形成する。楕円内の点線の矢印（ａ１からａ４）は各象限内の最大空間変位ベクトルを表わしている。
【００４７】
この装置は１００人の健康な人に使用され（女性４８人、男性５２人）、各象限（ａ１からａ４、図５参照）に対して特定の運動シークエンスにおける最大空間変位ベクトルの年齢別標準値が、
ａ＝（ｘ、ｙ、ｚ）（表１）
の形で集計された。
【００４８】
表１：特定の運動シークエンスにおける最大空間変位ベクトルａ１−ａ４に対する標準値（単位：  °／秒）を、ａ＝（ｘ、ｙ、ｚ）の形で表したもの。
【表１】
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【表２】
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【表３】
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【表４】
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【００４９】
身体の動きを確定するための他の測定システムと対比して、本発明による装置は身体の重心が、ｆ(ｘ)＝ａｘ２の形で表わされる特定の運動変位ベクトルの大きさに依存することを考慮している。以前のシステムは誤って直線的関係であると仮定していた。身体の重心を制御することは出来ないであろうと見込むことは、結果として甚だしい過小評価であった。各空間象限における非線形（べき関数）の身体重心変位は、空間変位ベクトルを用いて容易に計算できる。蓄積された標準値（表１）を使って、これに対する式はｓｉｎα'／ｃ'（図４参照）を基礎にして、ｆ(ｘ)＝０．００１７ｘ１．９４６２の形で確立された。さらなるこの装置の利点は、この関係が刺激器の始動が起こると全体的に考慮されるのではなく、年齢および仕事に特有な標準値、特にｚ軸、の関数として考慮されていることである。この操作において、身体の重心変位と特定の変位ベクトルとの間の関係を表示する因数は、ｚ軸の年齢および仕事に特有な変位ベクトル標準値の指数、およびｚ軸の変位ベクトルの測定された値によって乗算される。この式は以下のようになる：
【数６】
2009533101.tif 000012
ここでｘは、ｘ＞ｙのときａ＝（ｘ、ｙ、ｚ）の形をとる特定の変位ベクトルの値である。ｙ＞ｘであれば、その場合にはｙが計算に使われる。
【００５０】
結果（ｆ）は空間象限の対応する変位ベクトルの値ｘ（ｘ＞ｙの場合）、またはｙ（ｙ＞ｘの場合）に加算される。このように、身体が傾いたときの身体の重心変位における非線形増加は、正確に推定され、及びその刺激に関して考慮される。例証的に記述されたシステムの利点は、本発明の技術的教示全てに適用される。用語「装置」は、本発明の好ましい装置のいずれをも意味し、例として引用された装置に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】システムの例証的に説明されたモデル。
【図２】本発明の好ましい変形の機能的配線図を図解している。
【図３】三次元の動きを測定するための空間基準軸である。
【図４】他の基準軸（ｘまたはｙ＝α）のデータから第三の空間基準軸（ｚ＝α'）の値を計算する基礎を図解したものである。
【図５】例証的運動シーケンスの各空間象限における最大空間変位ベクトル（点線の矢印ａ１からａ４）を表現したもので、全ての空間変位ベクトル間の最短接続は楕円を形成する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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