(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に抗して患者が操作部を操作するようにされた運動療法機器での運動を評価する運動評価装置であって、
経過時間に応じた目標操作量を表示する目標表示部と、
前記目標表示部に対比させて設けられ、前記操作部の実際の操作量を表示するモニタ表示部と、
ティーチングモ−ドが選択されたとき、前記操作部を実際に操作したときの実際の操作量と経過時間との対応関係を記憶する記憶手段と、
ティーチングに基く運動実行の際に、前記記憶手段で記憶されている操作量を前記目標操作量として、前記記憶された経過時間の対応関係でもって前記目標表示部に表示させつつ、前記操作部の実際の操作量を前記モニタ表示部に表示するティーチング用表示制御手段と、
を備えていることを特徴とする運動療法機器のための運動評価装置。
【請求項２】
請求項１において、
経過時間に応じた目標操作量を、数値入力する数値入力モ−ドを有し、
前記ティーチングモ−ドと数値入力モ−ドとがマニュアル選択によって選択されるように設定されている、
ことを特徴とする運動療法機器のための運動評価装置。
【請求項３】
請求項１において、
ティーチングモ−ドが選択されたとき、前記記憶手段への記憶が開始されるティーチング開始時点となったことが報知される、ことを特徴とする運動療法機器のための運動評価装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記ティーチング開始時点までの準備時間が設定されて、該準備時間の経過状況が刻々と報知される、ことを特徴とする運動療法機器のための運動評価装置。
【請求項５】
請求項１において、
前記記憶手段への記憶が開始されるティーチング開始から該記憶手段への記憶終了となるティーチング終了までの所定ティーチング時間が設定され、
前記所定ティーチング時間を経過してもティーチングの終了操作がなされないときに、該記憶手段への記憶内容がキャンセルされる、
ことを特徴とする運動療法機器のための運動評価装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記記憶内容がキャンセルされたとき、ティーチングが行われることの報知がなされた後自動的にティーチングモ−ドとなって、前記記憶手段への記憶が許容される、ことを特徴とする運動療法機器のための運動評価装置。
【請求項７】
請求項５において、
前記所定ティーチング時間内に前記操作部の実際の操作量が所定時間継続して変化しないときに、前記ティーチング終了操作の有無にかかわらず自動的にティーチング終了とされて、該記憶手段へ記憶された今回の記憶内容のキャンセルが禁止される、
ことを特徴とする運動療法機器のための運動評価装置。
【請求項８】
請求項１において、
ティーチングに基づく運動実行とは無関係に、前記記憶手段に記憶されている記憶内容の確認のために該記憶内容を前記目標表示部に表示させる確認表示が可能とされている、ことを特徴とする運動療法機器のための運動評価装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記確認表示が、マニュアル操作による確認表示の要求があったときに行われる、ことを特徴とする運動療法機器のための運動評価装置。
【請求項１０】
請求項８において、
前記確認表示が、前記記憶手段への記憶が完了されたティーチング終了後に自動的に行われる、ことを特徴とする運動療法機器のための運動評価装置。
【請求項１１】
請求項１において、
ティーチングに基く運動実行の際に、前記記憶手段に記憶されている１回のティーチング分の記憶内容が、所定の休止時間を経た後繰り返し前記目標表示部に表示される、ことを特徴とする運動療法機器のための運動評価装置。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記休止時間の設定が、マニュアル操作による数値入力によって行われる、ことを特徴とする運動療法機器のための運動評価装置。
【請求項１３】
請求項３または請求項５において、
前記報知が音声によって行われる、ことを特徴とする運動療法機器のための運動評価装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は運動療法機器のための運動評価装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
患者の筋機能や関接機能等の回復訓練のために、負荷を利用した運動療法機器が種々実用化されている。このような運動療法機器では、患者により操作される操作部と、操作部の操作に対して負荷を与える負荷機構とが装備される。運動療法を効果的に行うため、経過時間に応じた目標操作量を目標表示部に表示させる一方、目標表示部に隣接させてつまり対比させて、操作部の実際の操作量を表示するモニタ表示部を設けて、目標表示部の表示どおりにモニタ表示部の表示が行われるように操作部を操作させるようにすることが既に行われている。
【０００３】
経過時間に応じた前記目標操作量は、従来は、数値設定により行っていた。例えば、操作部を揺動運動させる場合、まず目標最大操作量を設定し、目標最大操作量とするための操作部の一方向（上昇方向）への操作時間（上昇時間）を設定し、目標最大操作量まで操作した後の停止時間を設定し、停止時間経過後に操作部を他方向（下降方向）へ操作して元の位置へ戻すまでの操作時間（下降時間）を設定していた。そして、上述のようにして設定された時間と操作量との対応関係が、経過時間に応じた目標操作量として目標表示部に表示されることになる（時間経過に応じて線形的に目標操作量が変化）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
目標操作量を数値設定する場合、必ずしも患者に対して最適なものとはならない場合が応々にして生じる。例えば、実際よりも機能回復が大分進んでいるものと医師等の訓練士により判断されて、目標操作量がかなり大きな運動量となるように設定された場合、患者にとっては運動が厳し過ぎるものとなる。また、この反対に、運動が軽すぎる場合も生じる。
【０００５】
以上に加えて、例えば関接機能の障害のときに、関節自体の最大可動範囲は大きいが、最大可動範囲に至るまでの途中で関節の動きに障害がある場合、時間の経過に応じて線形的に変化される目標操作量に追従して操作部を操作することに苦痛を感じる場合も生じる。
【０００６】
本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、患者毎により適切な目標操作量を与えることのできるようにした運動療法機器のための運動評価装置を提供することにある。
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明にあっては次のような解決手法を採択してある。すなわち、特許請求の範囲における請求項１に記載のように、
負荷に抗して患者が操作部を操作するようにされた運動療法機器での運動を評価する運動評価装置であって、
経過時間に応じた目標操作量を表示する目標表示部と、
前記目標表示部と対比されるように設けられ、前記操作部の実際の操作量を表示するモニタ表示部と、
ティーチングモ−ドが選択されたとき、前記操作部を実際に操作したときの実際の操作量と経過時間との対応関係を記憶する記憶手段と、
ティーチングに基く運動実行の際に、前記記憶手段で記憶されている操作量を前記目標操作量として、前記記憶された経過時間の対応関係でもって前記目標表示部に表示させつつ、前記操作部の実際の操作量を前記モニタ表示部に表示するティーチング用表示制御手段と、
を備えたものとしてある。上記解決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項２以下に記載のとおりである。
【０００８】
【発明の効果】
請求項１によれば、目標表示部には、患者自身が行ったティーチングに基いて得られる無理のない適切な目標操作量が表示されるので、患者のモチベーションを十分高めつつ運動療法をより効果的に行うことができる。
【０００９】
請求項２によれば、従来の数値入力をも合せて選択することができ、患者に応じて適切な目標操作量表示を行うことができる。
請求項３によれば、ティーチング開始時点、つまり患者がティーチングのために操作部を実際に操作することの開始タイミングを明確にすることができる。
【００１０】
請求項４によれば、ティーチングを行うのであるという患者の心の準備を十分に与えつつ、ティーチング開始タイミングというものをも明確にさせることができる。
請求項５によれば、適切に行われなかったティーチングに基いて運動療法を行ってしまう事態を防止する上で好ましいものとなる。
【００１１】
請求項６によれば、適切に行われなかったティーチングの後に、再度ティーチングを行う機会を自動的に与えることができ、ティーチングがなされないままになってしまう事態の防止や、適切なティーチングをすみやかに行わせる上で好ましいものとなる。また、ティーチングが行われることが報知されるので、患者が再度ティーチングを行うのであるということを十分認識することができる。
請求項７によれば、操作部の実際の操作量が所定時間継続して変化しないということをティーチングの終了と自動的に判断して、ティーチングの終了操作を忘れた場合に記憶内容が不用意にキャンセルされてしまう事態を防止することができる。
【００１２】
請求項８によれば、ティーチングされた内容をあらかじめ視覚的に患者に確認させて、その後のティーチングに基づく運動療法を効果的に行わせる上で好ましいものとなる。
請求項９によれば、マニュアル操作によって、ティーチングの内容を希望したときに何時でも視覚的に確認することができる。
請求項１０によれば、ティーチングされた直後に、ティーチングされた内容を即座に視覚的に確認することができる。
【００１３】
請求項１１によれば、ティーチングに基づく運動療法を、複数回繰り返し行うことができる。
請求項１２によれば、休止時間までを含めてティーチングする必要がなくなり、ティーチングを行う時間の短縮化の上で好ましいものとなる。
請求項１３によれば、患者への報知を、音声によって明確に行うことができる。とりわけ、ティーチングのために患者の姿勢つまり視線の方向というものが制約されるので、視覚的な報知を行う場合に比してより明確な報知となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１において、１は運動療法機器（訓練器）、２は運動評価装置、３はプリンタである。運動療法機器１は、実施形態では、手首の関節訓練用とされており、ケーシング１１と、ケーシング１１に回転自在に保持された回転軸１２とを有する。回転軸１２の各端部は、ケーシング１１外に延在されて、左右一対の操作部１３とされている。ケーシング１１内には、回転軸１２の回転に対して抵抗つまり負荷を与える負荷機構が装備されている。そして、この負荷の大きさが、ケーシング１１外より操作可能な負荷調整ダイアル１４を操作することにより変更される。なお、このような運動療法機器１は従来からよく知られたものでなの、これ以上の説明は省略する。
【００１５】
ケーシング１１内には、回転軸１２の回転量つまり操作部１３の実際の操作量を検出する例えばロータリエンコーダ等のセンサ１５が装備されている。運動評価装置２は、ケーブル１６を介して、上記センサ１５からの出力信号が入力される。運動評価装置２は、センサ１５からの実際の操作量を示す信号に基いて、後述するような所定の訓練結果（のデータ）を演算する。そして、この得られた訓練結果が、運動評価装置２からケーブル１７を介してプリンタ３へ出力される。
【００１６】
運動評価装置２は、携帯可能な程度の大きさとされたケーシング２１を有し、机上に載置されて、あるいは支柱等に対して固定されて使用される。ケーシング２１の前面には、表示画面（例えば液晶画面）２２と、マニュアル操作される各種スイッチ群２３と、目標表示部としての目標バー２４と、モニタ表示部としてのモニタバー２５とが装備されている。目標バー２４とモニタバー２５とは、それぞれ直線状とされて、互いに近接した状態で、平行かつ同じ長さとなるように設けられており、その長さ方向における各端位置は一致されている。また、ケーシング２１には、報知手段（音声発生手段）としてのスピーカ２６が装備されている。
【００１７】
目標バー２４とモニタバー２５とは、それぞれ、点灯手段としての多数のＬＥＤをその長さ方向に直列に配設することにより構成されているが、点灯時の発光色は、識別性を高めるために互いに異なるようにされている（例えば、目標バー２４は緑色で点灯、モニタバーは赤色で点灯）。
【００１８】
ケーシング２１内には、図２にブロック図的に示すように、マイクロコンピュ−タを利用して構成された制御手段としての制御ユニットが装備されている。この制御ユニットＵは、ＣＰＵと、記憶手段としてのＲＯＭ、ＲＡＭとを有し、制御ユニットＵに対する前記各種機器類の接続関係は図２に示すとおりである。
【００１９】
制御ユニットＵは、訓練結果を演算する（評価する）他、訓練中に、操作部１３をどのように操作するかのガイドを、目標バー２４とモニタバー２５とを利用して患者に示す。すなわち、目標バー２４には、経過時間に応じた目標操作量が表示される。つまり、訓練開始と共に、目標バー２４には、経過時間に応じた目標操作量が点灯表示されるが、訓練開始直後から、図１下方から順次点灯が行われて、点灯状態の棒グラブが徐々に上方へ長く伸びていくことになり、最大目標操作量となった時点で、目標バー２４がその全長に渡って点灯される。
【００２０】
一方モニタバー２５は、操作部２３の実際の操作量に応じた分だけ、図１下方から点灯されていく。すなわち、訓練開始直後から、図１下方から順次点灯が行われて、点灯状態の棒グラブが徐々に上方へ長く伸びていくことになり、実際の操作量が最大目標操作量にとなった時点で、モニタバー２５がその全長に渡って点灯される。つまり、実際の操作量が目標操作量に常に完全に一致されたときは、目標バー２４とモニタバー２５との点灯上端位置が常に一致され（点灯された棒グラフの長さが同じ）、患者はこの一致が得られるように操作部１３を操作することになる。なお、図２では、ハッチングを付した部分が点灯されている部分を示し、この図２の点灯状態では、実際の操作量が目標操作量よりも若干小さい状態を示している。
【００２１】
次に、目標操作量の設定の仕方について、図３、図４を参照しつつ説明するが、図３（の実線）は従来から行われてい数値設定の場合を示し、図４はティーチングによる設定の場合を示す。まず、図３の数値設定の場合について説明すると、最大目標操作量ＭＭが設定され、最大目標操作量ＭＭとするまでの時間（上昇時間）Ｔ１が設定され、最大目標時間となった状態で停止する停止時間Ｔ２が設定され、停止時間Ｔ２経過後に最大目標操作量から元の状態に復帰するまでの時間（下降時間）Ｔ３が設定される。以上が１サイクルの設定であり、次のサイクル開始までの休止時間が、Ｔ４として設定される。なお、時間の変化による目標操作量の変化は、線形的（単位時間当たりの操作量の変化割合が一定）に行われる。
【００２２】
一方、図４のティーチングの場合は、実際に操作部１３を操作して、このときに得られる経過時間と実際の操作量との対応関係に基いて、目標操作量が設定される。したがって、得られる目標操作量は、必ずしも直線を結んだものとはならない（単位時間当たりの操作量の変化割合が微妙に変化する）。ティーチングの場合、図３の休止時間Ｔ４に相当する時間は、別途マニュアル設定するようにしてあるが、この休止時間も含めてティーチングすることもできる（休止時間を含めて１サイクルとする）。なお、図３において、目標操作量に一致するように操作部１３を実際に操作したときの一例が、図３破線で示され、この破線で示される操作量（実際の操作量）が、モニタバー２５に点灯表示されることになる。
【００２３】
次に、図５〜図７のフロ−チャ−トを参照しつつ、制御ユニットＵの制御内容について説明するが、フロ−チャ−トは特にティーチングに関連した内容を重視したものとなっており、その他の制御内容は簡単化して示される。なお、以下の説明でＳはステップを示す。
【００２４】
まず、図５のＳ１において、複数種の訓練器（運動療法機器）の名称が、表示画面２２に表示される。すなわち、運動評価装置２は、図１に示す手首関節訓練用の訓練器１に限らず、他の訓練器にも同様に適用できる汎用性をもたせてあり、現在制御の対象となる訓練器を選択させるためにＳ１が行われる。Ｓ２において、現在適用対象となる訓練器がマニュアル選択されると、Ｓ３において、選択された訓練器（実施形態では手首用訓練器２）の負荷に関する特性が選択される。この特性は、上記複数種の訓練器についての負荷特性を示すものであり、例えばマニュアル設定される負荷レベルの種類（数）、負荷レベルに応じた実際の負荷値、負荷レベルに対応した換算トルク値とされる。勿論、この特性は、制御ユニットＵのＲＯＭに、複数種の訓練器毎にあらかじめ記憶されている。
【００２５】
Ｓ４では、訓練の終了条件となる運動量の設定のメニューが表示画面２２に表示される（例えば、訓練での総仕事量、訓練回数、訓練時間等）。Ｓ５で運動量設定が終了されたことが確認されると、Ｓ６において、ペース設定のメニューが、表示画面２２に表示される。ペース設定は、大別して、目標操作量を、前述したように、数値設定するかティーチング設定するかであり、Ｓ７においてティーチング設定がマニュアル選択されたことが確認されると、Ｓ９において、休止時間の設定のためのメニュー表示が行われる。Ｓ１０において、マニュアル選択により休止時間の設定が行われたことが確認されると、図６のＳ２１へ移行する。
【００２６】
図６のＳ２１において、ティーチングモ−ドのスタートスイッチがＯＮされたことが確認されると、ティーチングを行うことを十分認識させるために、音声により所定時間（例えば３秒）のカウントダウンが行われる。Ｓ２３において、所定時間がカウウトダウンされたことが確認されると、Ｓ２４において、ティーチングを開始するという音声での合図がなされる。この合図を受けて、患者は、操作部１３を実際に操作することになるが、この実際の操作量（回転軸１２の操作角度）が、経過時間との対応関係をもたせつつ、制御ユニットＵのＲＡＭに記憶される。
【００２７】
Ｓ２６では、ティーチングが終了したことを示すマニュアル操作がなされたか否かが判別され、このＳ２６の判別でＮＯのときは、Ｓ２７において、Ｓ２４からの経過時間が、ティーチングに必要な十分な時間として設定された所定時間（例えば３０秒）が経過したか否かが判別される。Ｓ２７の判別でＮＯのときはＳ２５に戻る。Ｓ２７の判別でＹＥＳのときは、所定時間内にティーチングができなかったときであり、このときＮＧとして（記憶内容キャンセル）、Ｓ２２へ戻って、ティーチングのやり直しが行われる。
【００２８】
Ｓ２６の判別でＹＥＳのときは、Ｓ２９において、ティーチングされた（記憶された）操作量が、その経過時間との対応関係に基いて、目標バー２４に目標操作量として表示される。このＳ２９の処理は、ティーチングの内容を、患者に十分認識させるために行われる。Ｓ２９の後、Ｓ３０において、訓練開始を実行してもよい旨の表示が行われる。Ｓ３１において、訓練実行開始のためのスタートスイッチがマニュアル操作されたことが確認されると、図７のＳ４１へ移行する。
【００２９】
Ｓ４１では、目標バー２４に目標操作量が表示されるが、ティーチングに基づく訓練を行う場合は、ティーチングされた（記憶された）操作量が、その経過時間との対応関係に基いて、目標バー２４に目標操作量として表示される。これと同時に、モニタバー２５に、操作部１３の実際の操作量が表示される。勿論、患者は、モニタバー２５の表示が目標バー２４の表示と一致するように（ティーチングされたとおりの操作となるように）、操作部１３を操作することになる。なお、例えばＳ４での設定運動量になるまで、１回のティーチングの内容が所定の設定休止時間を経て繰り返し目標バー２４に表示されることもある。
【００３０】
Ｓ４２において、図５のＳ４で設定された訓練終了条件となったことが確認されると、Ｓ４３において、訓練結果が表示画面２２に表示される。この訓練結果は、例えば、訓練時間、訓練回数、最大目標操作量への到達回数、最大操作量（最大角度）、総操作距離（総角度）、仕事量、仕事率、アキュラシー（訓練の正確度で、目標操作量と実際の操作量との相違度合を示すもの）等とされる。Ｓ４４において、上記訓練結果をプリンタ出力することが確認されると、Ｓ４５において、訓練結果がプリントアウトされる。
【００３１】
前記Ｓ７の判別でＮＯのときは、Ｓ８において、図３の説明で行ったように上昇時間Ｔ１や下降時間Ｔ２等がマニュアル操作によって数値設定され、この後、図６のＳ３０へ移行する。なお、図示のフロ−チャ−トは簡略化のために、Ｓ８の後にＳ３０へ移行させるようにしてあるが、実際には、Ｓ８の後は、Ｓ３０〜Ｓ４５に対応したステップ（少なくともＳ４１に対応したステップ）が別途設定されていて、Ｓ４１に対応したステップでの目標操作量の表示は、数値設定されたものとされる。
【００３２】
ここで、目標バー２４への目標操作量表示とモニタバー２５への実際の操作量表示とが時間の経過と共に変化する様子を、例示的に図８〜図１０に示してある。目標バー２４、モニタバー２５への表示は、例えば目標バー２４については実施形態と同じようにする一方、モニタバー２５への表示はその長手方向に極めて短い常に同一長さのカーソル式とする等、適宜設定できるものであり（カーソルが実際の操作量を示す）、このようにした場合の表示の一例を図１１、図１２に示してある。
【００３３】
以上実施形態について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば次のような場合をも含むものである。表示部２４、２５は、横長に配設してもよく、また直線状に限らず円弧状等適宜の形状に設定することができる。両表示部２４、２５の隣接配置は、幅方向に互いに小間隔をあけて並置する場合に限らず、目標バー２４の幅を太くする一方、モニタバー２５の幅を狭くして、目標バー４内に（例えば目標バー２４の幅方向中央）に、モニタバー２５を配置するような場合をも含むものである。
【００３４】
本発明の適用対象となる運動療法機器（訓練器）は、負荷に抗して操作部を操作する適宜のものとすることができる。また、簡易型として、目標表示部とモニタ表示部とを利用した追従訓練を行わせるのみで、仕事量等の演算を行わないものであってもよい。Ｓ２２、Ｓ２４での音声による報知は、これに代えてあるいは音声報知に加えて、表示画面２２への表示による報知とすることもできる。
【００３５】
Ｓ２５を経る過程で、実際の操作量が所定時間継続して変化しないときは、ティーチング終了と自動判断してＳ２９へ移行させるようにすることもできる。Ｓ２９でのティーチングされた内容の表示は、マニュアル操作による要求に応じて行うようにすることもできる。
【００３６】
フロ−チャ−トに示す各ステップあるいはセンサやスイッチ等の各種部材は、その機能の上位表現に手段の名称を付して表現することができる。また、本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提供することをも暗黙的に含むものである。さらに、本発明は、制御方法として表現することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す接続系統図。
【図２】図１をブロック図的に示す図。
【図３】目標操作量を数値設定する場合の一例を示す図。
【図４】目標操作量をティーチングした場合の一例を示す図。
【図５】本発明の制御例を示すフロ−チャ−ト。
【図６】本発明の制御例を示すフロ−チャ−ト。
【図７】本発明の制御例を示すフロ−チャ−ト。
【図８】目標表示部とモニタ表示部との表示例を示す図。
【図９】目標表示部とモニタ表示部との表示例を示す図。
【図１０】目標表示部とモニタ表示部との表示例を示す図。
【図１１】目標表示部とモニタ表示部との表示例を示す図。
【図１２】目標表示部とモニタ表示部との表示例を示す図。
【符号の説明】
１：運動療法機器（訓練器）
２：運動評価装置
３：プリンタ
１２：回転軸
１３：操作部
１４：負荷調整ダイアル
２２：表示画面
２３：マニュアルスイッチ群
２４：目標バー（目標表示部）
２５：モニタバー（モニタ表示部）
２６：スピーカ
Ｕ：制御ユニット
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0004040752.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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