(57)【要約】【課題】医療現場における触診手技、エステティックやリハビリデーションにおけるマッサージや指圧などの手技、陶芸粘土や食品生地を捏ねるなどの手技などにおける、圧力、位置、方向等の加減を効果的に訓練するための手技シミュレータを提供する。【解決手段】模擬体と、  模擬体に着脱自在に取り付けることができる位置検出部と、  訓練者の手若しくは指に着脱自在に取り付けることができるベクトル検出部と、  適正な手技を行った際に位置検出部およびベクトル検出部によって測定される模範データを保存する手段と、  訓練者が模擬体に触れた際に位置検出部およびベクトル検出部によって測定される訓練データを保存する手段と、  模範データと訓練データとを対比して、訓練者の手技の評価を表示する手段とを有する手技シミュレータを用いて手技の訓練を行うことができる。【選択図】図８
2014215563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
模擬体と、
模擬体に取り付けることができる位置検出部と、
訓練者の手若しくは指に着脱自在に取り付けることができるベクトル検出部と、
適正な手技を行った際に位置検出部およびベクトル検出部によって測定される模範データを保存する手段と、
訓練者が模擬体に触れた際に位置検出部およびベクトル検出部によって測定される訓練データを保存する手段と、
模範データと訓練データとを対比して、訓練者の手技の評価を表示する手段とを有する手技シミュレータ。
【請求項２】
模擬体と、
模擬体に着脱自在に取り付けることができるベクトル検出部と、
適正な手技を行った際にベクトル検出部によって測定される模範データを保存する手段と、
訓練者が模擬体に触れた際にベクトル検出部によって測定される訓練データを保存する手段と、
模範データと訓練データとを対比して、訓練者の手技の評価を表示する手段とを有する手技シミュレータ。
【請求項３】
模範データが接触強さ、接触方向、接触時間および接触位置に関する情報を含むものである請求項１または２に記載の手技シミュレータ。
【請求項４】
訓練データが接触強さ、接触方向、接触時間および接触位置に関する情報を含むものである請求項１〜３のいずれかひとつに記載の手技シミュレータ。
【請求項５】
ベクトル検出部が、直交座標の第一象限〜第四象限のそれぞれに一つずつ配置された圧力センサ、および直交座標の座標原点に固定された弾性体からなるベクトルセンサを有して成るものである請求項１〜４のいずれかひとつに記載の手技シミュレータ。
【請求項６】
ベクトル検出部が、起歪板、起歪板に立てて固設された柱体、および柱体の傾きによって生じる起歪体の歪み量を測定する歪みゲージからなるベクトルセンサを有して成るものである請求項１〜４のいずれかひとつに記載の手技シミュレータ。
【請求項７】
模擬体にまたは訓練者の手若しくは指に着脱自在に取り付けることができるシャツ、手袋または指サックの形状に形成された手技シミュレーション用のベクトル検出部。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手技シミュレータに関する。より詳細に、本発明は、医療現場における触診手技、エステティックやリハビリデーションにおけるマッサージや指圧などの手技、陶芸粘土や食品生地を捏ねるなどの手技などにおける、圧力、位置、方向等の加減を効果的に訓練するための手技シミュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、少子高齢化に伴って、病院での必要医師数の増加、医師の絶対数の減少、医師の地域偏在など、様々な問題が顕在化している。医師には、医療に関する高度な知識、医療現場における適格な判断能力などが要求される。触診は患者の体に触れその病態を判断する方法の一つである。また、エステティックやリハビリデーションにおいては、リラクゼーション、血行促進、関節弛緩などのために、マッサージや指圧などの手技が行われる。触診手技や、マッサージや指圧などの手技の訓練を実際の人に対して行うことはできないので、訓練のために各種のシミュレータが提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１〜４には、人体モデルなどに圧力検出器を埋め込み、訓練者が行う触診手技時の接触圧力および接触位置を検出して、触診手技の訓練を行うことができる装置が開示されている。これらの装置では圧力検出器として面接触型圧力センサが使用されている。この面接触型圧力センサ９は、図１に示すように抵抗体シート１と電極シート２との接触面積に応じて出力電圧などが変化するようになったものである。抵抗体シート１と電極シート２との接触面積は抵抗体シート１に加わる力の垂直成分のみによって決まる。抵抗体シート１に平行な方向の力成分は出力電圧として検出されない。また、圧力センサを用いたマッサージ手技の評価を行う装置が特許文献６に、曲げセンサを用いた指圧訓練用装置が特許文献８に、それぞれ記載されている。なお、図１中の(a)は無負荷の状態、(b)〜(e)は押圧力を順に強く掛けた状態をそれぞれ示しており、(a)〜(e)中の上図は圧力センサ９の側面を示し、下図は圧力センサ９における接触面積の分布を示している。
【０００４】
特許文献５には、人体モデルの外形の変化を、発光素子及び受光素子を備えた反射型フォトインタラプタにて検出して、触診手技の状態を算出する手技評価システムが開示されている。フォトインタラプタは非接触で物体の位置などを検知できるので、接触式のセンサに比べて故障し難く、検出精度も高いといわれている。しかし、発光素子から受光素子に至る光路を確保しなければならないので設計自由度が低いとも言われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１２１８８９号公報
【特許文献２】特開２００７−２８６４１６号公報
【特許文献３】特開２００５−２２７５３４号公報
【特許文献４】特開２０１０−２８６５５８号公報
【特許文献５】特開２００７−１８５４００号公報
【特許文献６】特開２００８−  ８３６２４号公報
【特許文献７】特開２００９−２４８７３５号公報
【特許文献８】特開２０１０−  ２０１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
手技シミュレータは、医師、理学療法士、エステティシャンなどの専門家の養成に用いられる装置なので、その生産数が少なく、比較的に高価である。また、従来の手技シミュレータは、人体モデルに圧力検出器などのセンサを埋め込んでいるので、センサに不具合が生じても交換や修理が不可能である。触診などの手技は、皮膚に対して垂直な方向から圧迫するだけでなく、皮膚の表面を撫でるように圧迫したり、骨の裏側に潜り込ませるように圧迫したりする（図９参照）。従来の手技シミュレータでは、接触位置と接触圧力のみを検出して手技の巧拙を評価しているので、前記のような熟練者が持つ微妙な手技を訓練者に正確に伝授することが十分にできない。
さらに、陶芸粘土や食品生地を捏ねる際の力加減によって、陶芸品や食品の出来栄えに大きな差が生じることがある。このような捏ねの力加減を可視化することができれば、陶芸家やパン・ケーキ職人の技能を訓練者に伝授するためのツールとして期待される。
本発明の課題は、上記のような点を改良し、医療現場における触診手技、エステティックやリハビリデーションにおけるマッサージや指圧などの手技、陶芸粘土や食品生地を捏ねるなどの手技などにおける、圧力、位置、方向等の加減を効果的に訓練するための手技シミュレータを安価に提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは上記課題を解決するために検討した結果、着脱自在のベクトル検出部を、模擬体にまたは訓練者の手若しくは指に、取り付けることによって、ベクトル検出部に不具合が生じたときにベクトル検出部を容易に交換または修理することができ、また手技における、接触強さ、接触方向、接触時間および接触位置に関する情報を検出して、熟練者が持つ微妙な手技を訓練者に正確に伝授できることを見出した。本発明はこの知見に基づいて完成するに至ったものである。
【０００８】
すなわち、本発明は、以下の形態を包含するものである。
〔１〕  模擬体と、
模擬体に取り付けることができる位置検出部と、
訓練者の手若しくは指に着脱自在に取り付けることができるベクトル検出部と、
適正な手技を行った際に位置検出部およびベクトル検出部によって測定される模範データを保存する手段と、
訓練者が模擬体に触れた際に位置検出部およびベクトル検出部によって測定される訓練データを保存する手段と、
模範データと訓練データとを対比して、訓練者の手技の評価を表示する手段とを有する手技シミュレータ。
【０００９】
〔２〕  模擬体と、
模擬体に着脱自在に取り付けることができるベクトル検出部と、
適正な手技を行った際にベクトル検出部によって測定される模範データを保存する手段と、
訓練者が模擬体に触れた際にベクトル検出部によって測定される訓練データを保存する手段と、
模範データと訓練データとを対比して、訓練者の手技の評価を表示する手段とを有する手技シミュレータ。
【００１０】
〔３〕  模範データが接触強さ、接触方向、接触時間および接触位置に関する情報を含むものである〔１〕または〔２〕に記載の手技シミュレータ。
〔４〕  訓練データが接触強さ、接触方向、接触時間および接触位置に関する情報を含むものである〔１〕〜〔３〕のいずれかひとつに記載の手技シミュレータ。
〔５〕  ベクトル検出部が、直交座標の第一象限〜第四象限のそれぞれに一つずつ配置された圧力センサ、および直交座標の座標原点に固定された弾性体からなるベクトルセンサを有して成るものである〔１〕〜〔４〕のいずれかひとつに記載の手技シミュレータ。
〔６〕  ベクトル検出部が、起歪板、起歪板に立てて固設された柱体、および柱体の傾きによって生じる起歪体の歪み量を測定する歪みゲージからなるベクトルセンサを有して成るものである〔１〕〜〔４〕のいずれかひとつに記載の手技シミュレータ。
【００１１】
〔７〕  模擬体にまたは訓練者の手若しくは指に着脱自在に取り付けることができるシャツ、手袋または指サックの形状に形成された手技シミュレーション用のベクトル検出部。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の手技シミュレータでは、ベクトル検出部を模擬体にまたは訓練者の手若しくは指に装着でき、ベクトル検出部に不具合が生じたときに模擬体または訓練者の手若しくは指から取り外してベクトル検出部の交換若しくは修理が容易にできる。模擬体としては、人体モデル、模擬粘土、模擬生地などが挙げられる。人体モデルなどは、市販の人形や既存シミュレータの人体モデルを流用できるので、製造コストを大幅に下げることができる。
また、ベクトル検出部が、強さ、方向、時間および位置に関する情報を検出する機能を有するので、本発明の手技シミュレータによれば、医療現場における触診手技、エステティックやリハビリデーションにおけるマッサージや指圧などの手技、陶芸粘土や食品生地を捏ねるなどの手技などにおける、接触強さ、接触方向、接触時間、接触位置に関する情報を検出して、熟練者が持つ微妙な手技を訓練者に正確に伝授することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】面接触型圧力センサの動作原理を示す図である。
【図２】ベクトルセンサの動作原理を示す図である。
【図３】ベクトルセンサが配置されたベクトル検出部（シート）を示す図である。
【図４】図３に示したベクトル検出部の無負荷状態の側面図である。
【図５】図４に示したベクトル検出部からの出力電圧の可視化の一例を示す図である。
【図６】図３に示したベクトル検出部の左上から左下に圧された状態の側面図である。
【図７】図６に示したベクトル検出部からの出力電圧の可視化の一例を示す図である。
【図８】本発明の手技シミュレータの使用形態の一例を示す図である。
【図９】触診手技（(a)皮下構造物の触診手法、(b)肝臓の触診（通常法）、(c)肝臓の触診（フッキング法））の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。ただし、下記の実施形態によって本発明の技術的範囲は限定されない。また、本発明の主旨の範囲で、構成物が変更、追加または省略された実施形態も本発明の技術的範囲に包含される。
（実施形態１）
本発明に係る一実施形態の手技シミュレータは、人体モデルＡと、  人体モデルに取り付けることができる位置検出部Ｂと、  訓練者の手若しくは指に着脱自在に取り付けることができるベクトル検出部Ｃと、  適正な手技を行った際に位置検出部Ｂおよびベクトル検出部Ｃによって測定される模範データを保存する手段と、  訓練者が人体モデルに触れた際に位置検出部およびベクトル検出部によって測定される訓練データを保存する手段と、  模範データと訓練データとを対比して、訓練者の手技の評価を表示する手段とを有するものである。
【００１５】
人体モデルＡは、人体の全部若しくは一部を立体的に模して形成されたものである。人体モデルは、実際の人体の大きさとほぼ同一に形成されていることが、訓練者が人体モデルに対して違和感を覚えることを無くすために望ましい。そして、訓練者が人体モデルに対して訓練を行うときに、視覚的、触覚的な違和感を軽減するために、人体モデルの表面には人体の皮膚と同一の触感を提示する人工皮膚が配されることが好ましい。また、人体の胸部、腹部に相当する箇所は、手技の訓練による圧迫を受けた場合、加えられる圧力に応じて弾性変形することが可能なようにされていることが好ましい。人体モデルには、例えば、ウレタンやゴムなどの弾性体素材が使用される。
【００１６】
実施形態１では人体モデルに取り付けることができる位置検出部Ｂを有する。位置検出部には従来の圧力センサを用いることができる。位置検出部Ｂは人体モデルにおける皮膚を模した部分の直下、肋骨を模した部分の下、臓器を模した部分などに取り付けることができるが、人体モデルからの取り外し易さから人体モデルの表面に取り付けることが好ましい。
【００１７】
ベクトル検出部Ｃは、力の強さと方向を測定することができるベクトルセンサを少なくとも一つ備えるものである。ベクトルセンサから出力される信号を解析することによって押圧力をベクトルとして表現することができる。
【００１８】
ベクトルセンサの一例としては、直交座標の第一象限〜第四象限のそれぞれに一つずつ配置された圧力センサ４、および直交座標の座標原点に固定された弾性体３からなるもの（図２参照）が挙げられる。圧力センサ４は少なくとも電極シート２と抵抗体シート１とから成るものである。抵抗体シート１が圧されると抵抗体シート１が電極シート２に接触する。抵抗体シート１と電極シート２との接触面積に応じて電気特性値（例えば、出力電圧）が変わる。この電気特性値によって押圧力の大きさを算出できる。
このベクトルセンサにおいて、弾性体３は直交座標の座標原点に固定されているので、図２に示すように弾性体３を左上から右下に向かって圧すと弾性体３が右方向に変形し、第一象限〜第四象限それぞれの圧力センサの抵抗体シート１が弾性体３によって圧される。弾性体３によって圧される面積は左側が狭く（すなわち押圧力が弱く）、右側が広く（すなわち押圧力が強く）なる。この押圧面積（押圧力）の分布から弾性体に加わった押圧力の強さおよび方向を算出することができる。図２中の(a)は無負荷の状態、(b)〜(e)は押圧力を順に強く掛けた状態をそれぞれ示しており、(a)〜(e)中の上図は圧力センサ４の側面を示し、下図は圧力センサ４における接触面積の分布を示している。
【００１９】
また、ベクトルセンサの別の一例としては、起歪板、起歪板に立てて固設された柱体、および柱体の傾きによって生じる起歪体の歪み量を測定する歪みゲージからなるもの（特許文献７参照）が挙げられる。歪みゲージを、例えば、直交座標軸上に４つ配置すれば直交座標における歪み量分布が測定できる。そしてこの歪み量分布から柱体の傾き方向および傾き度合いが算出され、さらにそれから柱体に加わった押圧力の強さおよび方向を算出することができる。
【００２０】
ベクトル検出部Ｃは、訓練者の手若しくは指に着脱自在に取り付けることができる。実施形態１における好ましいベクトル検出部は、通常、シート形状を成していて、そのシートに前記のようなベクトルセンサが少なくとも１個、好ましくは複数個配置されている（例えば、図３、図４）。該シート状ベクトル検出部は、訓練者の手若しくは指にフィットして覆い被せることができるような、また押した時に適度な変形をするような、柔軟性や伸縮性を有することが好ましい。ベクトル検出部は、例えば、訓練者の指若しくは手にフィットするように指サックや手袋に形成されていることが好ましい。また、ベクトル検出部は訓練者の手若しくは指から取り外すことができる。手袋や指サックに形成されたベクトル検出部は、患者に対するハラスメントの防止、菌やウイルスの感染の防止にも役立つ。手袋や指サックに形成されたベクトル検出部の場合、ベクトルセンサを訓練者の指先、手のひらまたは指の付根を覆う部分に配置することが好ましい。
【００２１】
ベクトル検出部および位置検出部から出力される電圧をＡ／Ｄ変換器などのインターフェースＤによってデジタル信号に変換し、該デジタル信号をパーソナルコンピュータや携帯情報端末（ＰＤＡ）やスマートフォンなどの情報処理機器Ｅに取り込む。信号の送受信は有線または無線にて行うことができる。このデジタル信号を予め設定された計算式に従って解析し、押圧力の大きさおよび方向を算出して、そのデータをメモリ装置に保存する。ベクトル検出部および位置検出部の出力電圧は所定の時間間隔でサンプリングすることができるので、押圧力の大きさおよび方向の時間変化もデータとしてメモリ装置に保存することができる。ベクトル検出部に配置された複数のベクトルセンサの位置情報を予め情報処理機器に入力しておくことによって押圧された位置のデータをメモリ装置に保存することができる。
【００２２】
本発明に係る手技シミュレータを用いて、まず熟練者が手技を模範実施する。そのときに検出したデータをメモリ装置に模範データとして保存する。模範データには接触強さ、接触方向、接触時間および接触位置に関する情報が含まれる。データを複数人の熟練者から採取し、癖などの偏りの無い模範データを作成することが好ましい。また、手技の対象部位ごとに模範データを保存することが好ましい。
【００２３】
次に、本発明に係る手技シミュレータを用いて、訓練者が手技を実施する。そのときに検出したデータをリアルタイムで訓練データとしてメモリ装置に保存する。訓練者は希望する手技訓練の対象部位を選択することができる。選択された対象部位を手技するときの模範データがメモリ装置から呼び出される。訓練データと模範データとを対比して、訓練者の手技の評価を行い、評価結果を表示する。訓練データと模範データとを時間同期させて対比することもできる。そして、訓練データと模範データとの差異をディスプレイなどに表示して訓練者に注意を喚起することができる。このようにして、訓練者に熟練者が持つ微妙な手技を伝授することができる。訓練データおよび模範データをフーリエ変換などの手法によって別の数値データに変換するなどして、データに含まれるノイズを除去してデータの対比を行うこともできる。
【００２４】
（実施形態２）
本発明に係る別の一実施形態の手技シミュレータは、人体モデルと、  人体モデルに着脱自在に取り付けることができるベクトル検出部と、  適正な手技を行った際にベクトル検出部によって測定される模範データを保存する手段と、  訓練者が人体モデルに触れた際にベクトル検出部によって測定される訓練データを保存する手段と、  模範データと訓練データとを対比して、訓練者の手技の評価を表示する手段とを有するものである。実施形態２は、位置検出部の代わりにベクトル検出部を人体モデルに取り付け、訓練者の手若しくは指にベクトル検出部を取り付けない以外は実施形態１と同じである。人体モデルに取り付けることができるベクトル検出部は人体モデルにおける皮膚を模した部分の直下、肋骨を模した部分の下、臓器を模した部分などに取り付けることができるが、人体モデルからの取り外し易さから人体モデルの表面に取り付けることが好ましい。
【００２５】
実施形態２における好ましいベクトル検出部は、シート形状を成していて、そのシートに前記のようなベクトルセンサが少なくとも１個、好ましくは複数個配置されている（例えば、図３、図４）。図３および図４に示すベクトル検出部は２枚の柔軟性シートの間にベクトルセンサが複数個配置されている。また、該シートは、人体モデルにフィットして覆い被せることができるような柔軟性や伸縮性を有することが好ましい。ベクトル検出部は、例えば、人体モデルに着せることができるシャツに形成されていることが好ましい。また、ベクトル検出部は人体モデルから取り外すことができる。また、ベクトル検出部に人の皮膚の触感を再現するために皮膚を模した表面を設けることができる。皮膚を模した表面には脂肪や筋肉などを模してポリウレタンなどの硬質材料とシリコーンなどの軟質材料とを組み合わせてなるものを用いることができる。なお、ベクトル検出部に皮膚を模した表面を設けた場合には、人体モデルは皮膚を模した表面を有する必要がないので、安価な人体モデルに本発明に係るベクトル検出部を被せて取り付けることによって、人体の皮膚感触を再現した本発明に係る手技シミュレータを安価に製造することができる。
【００２６】
訓練データや模範データは可視化してディスプレイに表示することができる。例えば、ベクトル検出部が無負荷の状態にあるときには図５のように点だけが表示される。そして、図６に示すように指８で押したときに、その押圧力の水平方向成分の大きさおよび方向を図７に示すようなベクトル（矢印の長さと方向）で表示することができる。押圧力の垂直方向成分の大きさは矢印の太さや色、点の大きさや色などで表示することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１：抵抗体シート    ２：電極シート    ３：弾性体    ４：圧力センサ（４区画）
５，６：ベクトル検出部のシート    ７：押し圧力    ８：訓練者若しくは熟練者の指
９：面接触型圧力センサ    Ａ：人体モデル    Ｂ：位置検出部    Ｃ：ベクトル検出部    Ｄ：インタフェース    Ｅ：情報処理機器
【図１】
2014215563.tif 000003
【図２】
2014215563.tif 000004
【図３】
2014215563.tif 000005
【図４】
2014215563.tif 000006
【図５】
2014215563.tif 000007
【図６】
2014215563.tif 000008
【図７】
2014215563.tif 000009
【図８】
2014215563.tif 000010
【図９】
2014215563.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成25年4月26日(2013.4.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2014215563.tif 000012