【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野と従来の技術】 本発明は、座った姿勢の人間の身体部位の訓練のための方法と装置に関するものである。 姿勢の障害乃至欠陥は概して医師によってつきとめられ、ふさわしい専門家によって運動治療上処置される。 それぞれの障害乃至欠陥の認識の後に、リハビリ措置中、運動器具を適切に固定することが試される。 しかしながら既に、自動化された方法を用いてしかるべき特徴を認識し、そして取り除くことの手がかりが与えられている。 これには特に腕、脚又は頭部の動きの記録されたデータを検知する方法が当たる。 動きの経過は本来の動きの働きにしたがって様々に実行した分析によって評価可能である。 【０００２】 コンピュータ支持された応用、例えばテキスト処理・ソフトウェアの取り扱いのために入力器具としてキーボードやマウスの他に足乃至頭部で制御された入力ユニットを用いることも公知である。 ここでは手で制御する操作の代わりに任意の使用可能性の方向で努力がなされる。 【０００３】 ＤＥ−ＯＳ ３９３９３２７から、有害な身体姿勢の改善のための方法並びに 発明に係る方法の実現のための衣類と測定装置が記載されている。 その際、身体は非対称な負荷によって標準的な身体姿勢をとるように強制される。 姿勢にとり固有の身体部位に関連した線の傾斜角が測定される。 【０００４】 ドイツ実用新案２９７１２９９０から、座った姿勢の誤りの検出及び注意システムが公知である。 これは使用者の頭が表面のそばに近づくように動く場合に警告音を出す。 その際、頭による光センサーの遮断が利用される。 【０００５】 ドイツ実用新案２９６１２７２４は、人のためのスタンドデッキとして拡大した階段面を有する球欠を備えコンピュータに支持された平衡治療のための器具を記載している。 コンピュータプログラムの制御は組み込まれたスイッチにより行われる。 その際、球欠は側方の全方向に可動なようにスイッチ収容リングでの中心に固定されている。 人の平衡移動によって、スイッチ収容リング内にあるスイッチが動かされる。 切換の経過によって映像面のカーソルは相応する方法に動く。 【０００６】 次に引用される従来技術においては、手によって制御された使用に対して等価である計算機に対する任意の使用の可能性の方向において努められている。 ＷＯ９６／０１４４８において、工業プロセス又はコンピュータのための制御器具が記載されている。 その概念は、椅子を介して伝えられる身体の動きでコンピュータを制御するという原理原則に基づいている。 制御器具は、椅子に多数の変換器を組み込むことによって特徴付けられている。 第１の変換器は椅子の回転運動を検出するために備えられる。 水平方向の動きに対応する信号を発する。 変換器の発出信号はインターフェイスを介してセンサーに送られる。 このようにして通常のマウスは完全に又は部分的に椅子の動きによって代用され得る。 回転運動は例えばインジケータユニットでのカーソルを水平方向に活発化し、一方で身体の前後への動きはカーソルを垂直方向に動かす。 【０００７】 ドイツ実用新案２９７０４４７８においては、立っているか座っている使用者によるジョイスティックの操作のための装置が記載されている。 操作されるべきジョイスティックの上方に、水平に向いたプレートが配置されている。 当該プレートは傾倒可能か可動に支承されている。 その下側にジョイスティックの側方動作のための操作装置が取り付けられており、当該装置はプレートの傾倒(Verkipp
ung)の際にジョイスティックを操作する。 使用者はこのプレート上に立つか座り、その身体の重みを移し、プレートの傾倒、それ故にジョイスティックの操作及びこれまた同様に遊び又はバーチャルワールドにおける所望の干渉がもたらされる。 【０００８】 米国特許明細書４８４３５３８において、人間の身体の像を介してコンピュータ事項のリアルタイム制御が実行され得る器具と方法とが記載されている。 その際、感知と特徴分析が実行される。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】 本発明は、座った姿勢における人間の身体部位を、当該身体の動きを検出し制御することができるようにして、訓練するための方法と装置を提示することを課題とする。 【００１０】 【課題を解決するための手段】 第１に述べた課題は方法に関して次の方法ステップで解決される： −目標乃至予定の動きを設定すること、 −センサーユニットを用いて座った人間の動きから運動信号を生じること、及び−当該運動信号からモニター上に動きの描写を生じること。 【００１１】 それで、身体の動きと身体の姿勢を、とりわけ不適当な姿勢も示し、監視し、
そして修正することが可能である。 知覚上のチェックと通告によって、専門知識のある動きの指導が可能となる。 例えばリハビリ目的のために医師によって或る種の問題のために仕上られた特定の運動プログラムが設定される。 当該運動プログラムのチェックは知覚分析(Sensorik)によって、長期に専門家の存在を必要とすることなく、自動的に行われる。 【００１２】 本発明の更なる利点は、パーソナルコンピュータの活動場所の更に増加する範囲において姿勢・運動装置での公知の問題が、本発明を追加的に又は任意にでも持ち出すことによって改善され得ることにある。 使用者は長期にわたり、あるいは時間的に限定して例えば背中の緊張緩和に関するソフトウェアによって動きの活発な入力系の使用を促され得る。 この可能性は運動の零落化と背中の湾曲でこの作用範囲において予防的に妨害されていた。 【００１３】 更に、例えば医師又はテラピストが治療グループに運動を設定するような仮想のリハビリ世界を構築する可能性がある。 運動のプロトコル乃至実験記録は付加的に医師又はテラピストに伝えられ得る。 チェックのために治療グループの参加者はモニター上の動きの描写を例のように点検制御することができる。 【００１４】 有利な形態は、マークがモニター上でたどるべき目標乃至予定ルートとして目標乃至予定運動が設定されることに特徴がある。 目標乃至予定ルートの設定は目的に合致した治療上の運動ガイドを可能とする。 【００１５】 本発明の更に有利な形態において、人間の動きはシッティング器具を介してセンサーユニットに伝えられる。 それで治療歴の点乃至時点で開発された様々なシッティング器具が用いられ得る。 【００１６】 更に有利な形態は、目標乃至予定運動と運動信号から、目標乃至予定運動と運動の一致の尺度として質的信号が形成されることに特徴がある。 当該質的信号は患者にたった今実行された治療運動の全結果にわたってフィードバックされる。
それと共に様々な人あるいは人の様々な訓練ユニットの比較に用いられ得る治療上の質的尺度が導入される。 【００１７】 好ましくは運動信号はほとんど連続的に検出され示される。 「ほとんど連続的（準連続的）」とはここでは、デジタル式の信号処理の際に一般に先ずアナログ形式で存する運動信号のデジタルフォーマットへの変換のための走査率が高く、
観察者が連続的な検出と表示の感じをもつことを意味する。 【００１８】 装置に関する第２に述べた課題は次の特徴の組み合わせによって解決される： −目標乃至予定運動の設定のための手段、 −座った人間の動きから運動信号を生じるためのセンサー装置設備、 −当該センサー装置設備と接続され上記運動信号から動きの表示を生じるための処理ユニット、及び −上記処理ユニットと接続され表示の視覚的に効果を有するように表現するためのモニター。 【００１９】 センサー要素の分解度は例えば約１２００×８００画素のモニターの解像度に対応する。 運動信号はアナログ形式、あるいはデジタル形式での再生乃至選別(A
ufbereitung)にしたがって処理ユニットに供給される。 【００２０】 有利な形態は、センサー装置設備にシッティング器具が、座っている人間の動きによって生じる力をセンサー装置設備に伝えるために接続していることに特徴がある。 それで使用の際に通常の基本姿勢をとることができる。 【００２１】 シッティング器具は背もたれ椅子又は腰掛け（スツール）として形成され得る。 特に有利な形態の場合、シッティング器具としてシッティングボールが用いられる。 シッティングボールは姿勢欠陥の治療のために医学的に認知され、その上身体の動きを容易に探知されるべき回転運動に変換する。 【００２２】 更なる有利な形態の場合、センサー装置設備は、一面に配置された多数のセンサー要素を含む。 それで、その上にあるシッティングボールの動きがセンサー装置設備への当該シッティングボールの切り離し乃至押し離れ(Abdruck)の移動に よって検出され得る。 センサー要素は動きを例えば感圧的に、間隔乃至経路に反応するように、回転に反応するように、速度に反応するように又は加速度に反応するように探知する。 センサー装置設備は例えば相応する感応性のマットとして形成され得る。 センサー概念として、例えば遮光機、圧電センサー、反響センサー等のような電気式の、磁気式の、光学式の又は機械式のレセプター（感受体）
が用いられ得る。 本発明の更なる形式は従属の請求項で特徴付けられる。 【００２３】 【発明の実施の形態】 本発明の実施例を９つの図面に基づいて以下に説明する。 図１は、座った姿勢における人間又は人２の身体部位の訓練のための装置の原理原則的な配置を示す。 人２は在来の医用シッティングボール４に座っている。
そして脚で床にしっかり支えている。 空間的な座標システム５の原点は、その支持面とのシッティングボール４の接触点にある。 当該支持面はここでは本質的に座標ｘ，ｙによって広げられた面に対応する。 人２はシッティングボール４上で、矢印十字６によって明らかな３つの空間座標方向ｘ，ｙ，ｚの全てにおいて動くことができる。 この動き６は、ｚ方向の垂直の動きを除いて、シッティングボール４によってローリング運動に変換される。 当該ローリング運動はｘ軸、ｙ軸及びｚ軸回りの回転運動として表される。 これは矢印８を有した円によって象徴されている。 座り器具としてシッティングボール４が用いられる場合に回転運動８は例えば並進運動をもたらす。 シッティングボール４の位置変更は、例えば約１２００×８００を有したモニターの分解に対応した高い位置分解と精度を備えたセンサー装置設備１０によって検出される。 【００２４】 センサー装置設備１０は分析ユニット１２と接続され、当該ユニットは上記運動によって引き起こされたセンサー反応を解明し、デジタル化された信号又はアナログ信号として出力する。 場合によっては分析ユニット１２はまたセンサー装置設備１０のための電力供給を備えている。 分析ユニット１２は計算機１４と接続され、当該計算機は運動信号に基づいてモニター１６上でカーソルを制御する。 同時にカーソルでモニター１６上でカーソルのための軌跡を設定する。 人２は、以下に図１０に基づいて記載されているように、座った姿勢においてシッティングボール上の動きによってカーソルを軌跡設定に対応して動かさなければならない。 【００２５】 センサー概念の第１の実際の実現を図２に部分的に分解描写して示す。 センサー装置設備１０Ａは光格子ネット２０を備え、当該格子ネットはセンサー装置設備１０Ａの外壁２２への対応する遮光体を取り付けることによって作られる。 シッティングボールは光格子ネット２０の内側で動き、それは矢印２３によって具体的に説明されている。 シッティング器具４の位置変化及び／又は多次元の動き及び重みを生じる位置によって、相応する遮光体に濃淡（シェーディング）がつけられる。 それによって生じる信号は対応する分析ユニット１２Ａでデジタル式プロトコルフォーマットに変えられる。 シッティング器具４のｚ軸回りのねじれ
(Verdrehung)は、矢の先端を有した円２４によって象徴されているが、旋回センサーで検出され、同じく分析ユニット１２Ａを介して計算機１４に送られる。 運動訓練の間、人２はここでは補助的に入力キーボードを動かす。 【００２６】 図３に示された概念の場合、電気的な接触マトリックスがシッティング器具４
の位置及び動きの認識のために用いられる。 それと共に実現したセンサー装置設備１０Ｂは電気的な接触走査パターン乃至ラスター２６を有している。 接触走査パターン２６との接触範囲にあるシッティング器具４の表面は導電性の層２８で覆われている。 接触走査パターン２６との導電層２８の接触密着（矢印２３）によって、運動信号及び位置信号が生じ、これらは分析ユニット１２Ｂによってこれまた同様にデジタル式プロトコルフォーマットに変えられる。 垂直のｚ軸回りのシッティングボール４の回転は前述の実施の際と同じく回転センサー、例えばジャイロスコープで検出され、計算機にデジタル形式で導かれる。 【００２７】 先立って記載されたセンサー概念の場合と同じように、挿絵４に示されたセンサー概念の場合、シッティング器具４の多次元の位置及び／又は位置変化を探知するために、接触マトリックスを備えたセンサー装置設備１０Ｃが用いられる。
接触マトリックスはここでは、圧力の作用する際に相応する接触を締める圧力接触マトリックスとして作り上げられている。 分析ユニット１２Ｃを用いて相応するプロトコルフォーマットが算出される。 【００２８】 挿絵５に示された概念は、少なくとも３つの固定点に（ここではセンサー装置設備１０Ｄの４つの角の頂点に）固定されるネット３０を有したセンサー装置設備１０Ｄを用いる。 相応する分析ユニット１２Ｄを利用して、上に置かれたシッティング機器４の運動・重量のもととなる多次元な位置及び／又は位置変化を、
計算機１４で判読可能なプロトコルフォーマットに変換する送出センサー(Wegse
nsor)及び／又は圧力センサーが固定点３１に配置されている。 ここにおいても 補助的に、ｚ軸回りの回転運動の検出のために回転センサー２４が備えられている。 【００２９】 図６に示されたセンサー概念の場合、センサー装置設備１０Ｅは、少なくとも３つの個所３４に弾力的に支持されている剛性のプレート３２を有する。 シッティング器具４のための支え台面として用いられるプレート表面は平坦に又は凹面にも形成され得る。 凹面な調整は、縁に対する動きを安定する利点を有する。 プレートの横転運動は２つの回転センサー３６で検出される。 補助的に垂直なｚ軸回りのシッティング器具４の回転運動の検出のために回転センサー２４が備えられている。 回転運動は分析ユニット１２Ｅによって相応するデジタル式で計算機に適合したフォーマットに変換される。 【００３０】 挿絵７は、動きの変化を相応する感応式マット３８によって得るセンサーマットを有したセンサー装置設備１０Ｆを示す。 マット３８によって与えられた信号は分析ユニット１２Ｆによって計算機に適合したフォーマットに変換される。 【００３１】 挿絵８にスケッチされた身体部位の訓練のための装置の実施では、シッティングボール４の動き及び／又は動きの変化をボール内に又はボール表面に接して取り付けられたセンサー装置設備１０Ｇによって検出する。 ここではセンサー装置設備１０Ｇはシッティングボール２の内部に固定されており、その際、シッティングボール４は部分的に切り開いて示されている。 相応して配置されたガラス繊維導管を通る光の相対論的効果及び／又は動きと動き変化の際に生じるコリオリの力をセンサー装置設備１０Ｇは利用する。 動き及び／又は動き変化のザグナック効果(Sagnak−Effekt)の従属関係も動きの測定のために用いられ得る。 例えば修正された揺動二股センサー(Scwinggabelsensoren)又は修正されたジャイロス コープが使用される。 空間におけるシッティング機器４の傾き及び／又は捩じりは上記効果に影響を及ぼし、相応する信号を生じる。 当該信号は分析装置１２Ｇ
によって動きに比例した信号に変換される。 【００３２】 図９にスケッチされたセンサー概念は同じく、シッティングボール表面に接し又は当該ボール内に配置されたセンサー１０Ｇを用いるが、当該センサーは分析ユニット１２Ｈへのセンサー反応の無線信号伝達のために発信機４２と連結している。 電流供給は例えばシッティング器具４の外側表面に配置されている太陽電池４４を介して行われ得る。 【００３３】 図１０は、計算機１４によって生じモニター１６上に表されるグラフィックを示す。 当該グラフィックは迷路の形状をした第１運動有効範囲５０を含む。 当該運動有効範囲５０と同時に示されたカーソル又は可動性のサイト（視覚）マーク５２は、治療すべき人２によってシッティング器具４上の相応する動きを介して迷路５０を通って導かれなければならない。 シッティング器具４の動きはセンサーユニット１０によって検出され、計算機１４によってカーソル５２のための相応する制御信号に変換される。 カーソル５２が誤りなく、例えば軌跡乃至ルートを限定する側壁に接することなくゴールに達する場合、結果信号がモニター１６
に現れる。 運動訓練を実施すべき人２に、代替のスパイラル形状をした第２運動有効範囲５４が提供される。 ここではカーソル５２Ａは設定されたルート範囲において中心点に導かれなければならない。 迷路５０とは対照的に、この運動有効範囲５４の場合、訓練の中心点において回転する動きの状態にある。 【００３４】 訓練する人２がビデオカメラでも録画される場合、付加的に運動有効範囲５０
又は５４のために相応する活発な描写のフェードイン画像５６がモニター１６に再生され得る。 【図面の簡単な説明】 【図１】 座った姿勢における人間の身体部位の訓練のための装置の本質的なユニットの概略図である。 【図２】 センサーユニットとして光格子ネットを備えた身体部位の訓練のための第１装置の図である。 【図３】 センサーユニットとして電気接触マトリックスを備えた身体部位の訓練のための第２装置の図である。 【図４】 センサーユニットとして圧接触マトリックスを備えた身体部位の訓練のための第３装置の図である。 【図５】 知覚概念において少なくとも３つの固定点に固定されたネットを備えた身体部位の訓練のための第４装置の図である。 【図６】 知覚概念の範囲内での可動支承されたプレートを備えた身体部位の訓練のための第５装置の図である。 【図７】 センサーユニットとして感応式マットを備えた身体部位の訓練のための第６装置の図である。 【図８】 センサーユニットとしてジャイロスコープを備えた身体部位の訓練のための第７装置の図である。 【図９】 運動信号のワイヤレス伝送を備えた第８装置の図である。 【図１０】 目標乃至予定運動の視覚上の有効範囲乃至設定を備えたモニター画像の図である。 ───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ベッカー マルクス ドイツ連邦共和国 デー・57076 ジーゲ ン ハールトシュトラーセ 37 Ｆターム(参考） 4C038 VA04 VB31 VC01 |
