JP2005152312A - 立位練習器 - Google Patents

Abstract

【課題】歩行障害を有する患者がリハビリを行うときの立位練習中における各種データを記録するとともに、上肢と下肢の力を同時に解析して練習状況を定量的に把握することができる立位練習器を提供すること。
【解決手段】練習者１が立位でつかまる一対の支持棒３ａ、３ｂと、この支持棒３ａ、３ｂを略水平に支持する２本の支柱２と、支持棒３ａ、３ｂに加えられた力を検知する上肢力検知装置４ａ、４ｂと、支持棒３ａ、３ｂ間で床に加えられた力を検知する下肢力検知装置５ａ、５ｂと、立位練習者の姿勢や挙動を撮影するテレビカメラ９と、上肢力検知装置４ａ、４ｂ、下肢力検知装置５ａ、５ｂ及びテレビカメラ９の出力をそれぞれ同期演算する演算装置１０とを備え、下肢力検知装置５ａ、５ｂは、床にかかる力の大きさ及び／又は位置を検出するように構成し、上肢力検知装置４ａ、４ｂは、支持棒３ａ、３ｂにかかる力の大きさ及び／又は位置を検出するように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、高齢者や足腰の不自由な人等のリハビリに適した立位練習器に関し、特に、ベッドや車椅子などからの立ち上がり時や、立ち上がった後の各種データを記録して、練習状況を定量的に把握することができる立位練習器に関するものである。

この立位練習のリハビリ過程において、立位練習器でベッドや車椅子などからの立ち上がり練習を行い、次に他の歩行練習器で歩行練習を行い、やがて杖歩行に移行する過程を経る。

従来の立位練習器は、一対の支持棒を支柱により手摺り状に略水平に配設したものからなり、支持棒につかまって立位や歩行のための足踏みなどを行うことにより、足腰の訓練を行うようになっている。

このような立位練習器としては、例えば、上肢による力の信号を記録し、表示することができる平行棒型歩行練習器が本願出願人により提案されている。
この平行棒型歩行練習器は、平行棒を支持する支柱に、加えられた力を検知する力検知センサを配設するとともに、該力検知センサの出力を演算する演算装置と、該演算装置の演算結果を表示する表示装置と、該演算結果を記憶するデータ記憶装置とを設けている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−０７９１１４号公報

しかしながら、上記従来の立位練習器は、立ち上がり練習や立位練習は実施できるとしても、立位の姿勢中にどれだけの荷重が下肢にかかっているか、下肢によりどこに荷重がかかっているか、左右の力の大きさや場所の分布など、上肢と下肢の力を同時に解析する手段がなく、医者や理学療法士において、練習状況の総合的かつ定量的な把握ができない点で問題があった。

本発明は、上記従来の立位練習器が有する問題点に鑑み、脳卒中や糖尿病を患った人や膝関節の手術後の患者など、歩行障害を有する患者がリハビリを行うときの立位練習中における各種データを記録するとともに、上肢と下肢の力を同時に解析して練習状況を定量的に把握することができる立位練習器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の立位練習器は、立位でつかまる支持棒を支柱により支持せしめた立位練習器において、支持棒に加えられた力を検知する上肢力検知装置と、床に加えられた力を検知する下肢力検知装置と、前記上肢力検知装置及び下肢力検知装置の出力を同期演算する演算装置とを備え、前記下肢力検知装置が、床にかかる力の大きさ及び／又は位置を検出するとともに、前記上肢力検知装置が、支持棒にかかる力の大きさ及び／又は位置を検出することを特徴とする。

この場合において、演算装置が、同期演算結果とデータ記憶装置のデータとを、表示装置に同時又は別々に選択的に表示することができる。

また、演算処理装置が、上肢力検知装置及び下肢力検知装置の同期演算結果をそれぞれベクトルとして演算し、表示装置にベクトルの矢印として表示することができる。

また、演算処理装置が、上肢力検知装置及び下肢力検知装置の同期演算結果から、力の大きさ及び／又は位置をそれぞれ左右別に又は総合値として表示することができる。

本発明の立位練習器によれば、立位でつかまる支持棒を支柱により支持せしめた立位練習器において、支持棒に加えられた力を検知する上肢力検知装置と、床に加えられた力を検知する下肢力検知装置と、前記上肢力検知装置及び下肢力検知装置の出力を同期演算する演算装置とを備え、前記下肢力検知装置が、床にかかる力の大きさ及び／又は位置を検出するとともに、前記上肢力検知装置が、支持棒にかかる力の大きさ及び／又は位置を検出することから、立位練習中に下肢により床に加えられた力及び／又はその重心位置を解析すると同時に、上肢により支持棒にかけられた力及び／又はその重心位置を解析し、これらのデータを同期させた状態で表示装置に表示しかつ記録することができ、これにより、過去のデータとの比較等により立位練習の進捗状況や回復度などを定量的に把握するとともに、これらのデータを活用することにより、医者や理学療法士では患者の立位練習を有効に進めて短期間の立位練習を実現することができる。

この場合、演算装置が、同期演算結果とデータ記憶装置のデータとを、表示装置に同時又は別々に選択的に表示することにより、医者や理学療法士は、患者に応じて特に注目したい立位パラメータのみを抽出したり、拡大して見ることができるとともに、過去のデータと比較して再現したり、重ねて比較することができ、その結果、回復度の定量的な把握や支持棒歩行練習から杖歩行への練習の移行時期の正確な把握等を行うことが可能となる。また、表示装置のデータを活用することにより、練習の進捗状況や回復度などを定量的に把握することが可能となるとともに、立位練習者は、この表示装置を見ながら自らの立位姿勢や現在の立位状態、又は回復度合いなどを確認し、その結果を自らの立位姿勢にフィードバックすることにより、より高い練習の効果を得ることができる。

また、演算処理装置が、上肢力検知装置及び下肢力検知装置の同期演算結果をそれぞれベクトルとして演算し、表示装置にベクトルの矢印として表示することにより、立位練習者の立位挙動の解析結果をベクトル的に見られるとともに、立位挙動状況を視覚的又は感覚的に理解しやすく表示することができる。

また、演算処理装置が、上肢力検知装置及び下肢力検知装置の同期演算結果から、力の大きさ及び／又は位置をそれぞれ左右別に又は総合値として表示することにより、立位時の左右の荷重バランス、時間的な荷重の位置や大きさの変動量などを左右別に又は全体の値として表示することができる。

以下、本発明の立位練習器の実施の形態を図面に基づいて説明する。

以下、本発明の立位練習器の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図２に、本発明の立位練習器の一実施例を示す。
この立位練習器は、練習者１が立位でつかまる一対の支持棒３ａ、３ｂと、この支持棒３ａ、３ｂを略水平に支持する２本の支柱２とを備え、前記支持棒３ａ、３ｂに加えられた力を検知する上肢力検知装置４ａ、４ｂと、支持棒３ａ、３ｂ間で床に加えられた力を検知する下肢力検知装置５ａ、５ｂと、立位練習者の姿勢や挙動を撮影するテレビカメラ９と、上肢力検知装置４ａ、４ｂ、下肢力検知装置５ａ、５ｂ及びテレビカメラ９の出力をそれぞれ同期演算する演算装置１０とを備えている。
そして、前記下肢力検知装置５ａ、５ｂは、床にかかる力の大きさ及び位置を検出するように構成されるとともに、前記上肢力検知装置４ａ、４ｂは、支持棒３ａ、３ｂにかかる力の大きさ及び位置を検出するように構成されている。
なお、床にかかる力の大きさ及び位置の検出並びに支持棒３ａ、３ｂにかかる力の大きさ及び位置の検出のいずれかを省略するように構成することもできる。

上肢力検知装置４ａ、４ｂは、支持棒３ａ、３ｂに上肢位置接触センサ（図示省略）を設けており、この上肢位置接触センサは、支持棒３ａ、３ｂに対する上肢の接触位置を計測し、上肢力検知装置４ａ、４ｂにその信号を送る。
また、この上肢力検知装置４ａ、４ｂは、２本の支柱２の一部にそれぞれ配設されたロードセル等を備え、支持棒３ａ、３ｂから各支柱２にかかった力を電気信号に変換し、その信号を演算装置１０に送出する。
なお、支持棒３の地上からの高さは立位練習者１の体格に合わせて調節できるように構成されている。

下肢力検知装置５ａ、５ｂは、床部６の一部に配設された左右一対の床反力計からなり、この床反力計には、その上面にかかった力、又はその力の位置を電気信号に変換するロードセル等がそれぞれ配設されるとともに、ロードセルの信号は演算装置１０に導かれている。
下肢力検知装置５ａ、５ｂと床部６とは略同一平面を構成しており、これにより、立位練習者１は、違和感なく支持棒３ａ、３ｂに頼りながら左右の足７、８を下肢力検知装置５ａ、５ｂの上に立位することができる。

演算装置１０は、上肢力検知装置４ａ、４ｂや下肢力検知装置５ａ、５ｂの各出力信号を演算するものであり、本実施例では、各検知装置４、５の演算結果を同期するように演算処理する同期演算処理装置１２と、表示装置１３及びデータ記憶装置１４等とを備えた、例えば、パソコン等により構成されている。
同期演算処理装置１２は、支柱２にかかる上肢荷重、下肢力検知装置５ａ、５ｂによる下肢荷重などのアナログ信号を取り込むことができる。これらの取り込んだ信号は、Ａ／Ｄ又はＤ／Ａ変換ボードを介して演算／記録装置に送られ、力の信号などに変換処理が行われる。また、この同期演算処理装置１２は、各信号、又は信号間のデータの演算により、力の統計処理や、力のかかっている向きと大きさのベクトル演算、力のかかっている位置なども演算することができる。

表示装置１３には、同期演算処理装置１２による演算結果が送られ、必要な情報がオペレータの操作によって選択的に表示される。この表示装置１３では、演算結果の時間的な変動値の表示だけではなく、フロッピディスク等の記録媒体から読み出した過去の練習データとの比較表示なども行うことができる。
また、表示装置１３が内蔵するスピーカ等からなる音出力装置１５により、必要に応じて警告音や音声を発生することができる。
データ記憶装置１４は、パソコン等を用いて得られた練習データを、フロッピディスク等の記録媒体に記録することができる。また、このデータ記憶装置１４は、過去の練習結果との比較や再生などを行うことも可能であり、その結果は表示装置１３に送られ表示される。

立位練習者１は、この表示装置１３を見ながら、自らの立位バランスや現在の回復度合い等を確認し、その結果を自らの立位姿勢にフィードバックすることにより、より高い練習の効果を得ることができる。
音出力装置１５からは、上肢力検知装置４ａ、４ｂや下肢力検知装置５ａ、５ｂに加えられた力の大きさや、左右の上肢にかかっている力のバランス具合等を音声出力することが可能であり、これにより、練習者は、自分の欠点や練習状況を目で確認する以外に、耳で聞きながら練習に励むことができる。

次に、本実施例の立位練習器の使用方法を説明する。
立位練習者１は、立位練習器の入り口に位置した後、左上肢１ａで支持棒３ａを、右上肢１ｂで支持棒３ｂをつかんで立ち上がり動作を行う。このとき、左足７は下肢力検知装置５ａの上に、右足８は下肢力検知装置５ｂの上に位置するようにし、体重の一部を支持棒３ａ、３ｂに預けながら立位動作を行う。
この場合、左右の上肢でつかんだ支持棒３ａ、３ｂの位置における力を、演算装置１０により演算する。
また、立位練習者１の左下肢７が下肢力検知装置５ａ上に、右下肢８が下肢力検知装置５ｂ上に位置するように立位したときに、下肢にかかった力や位置などを演算装置１０により演算する。
このとき、同期演算処理装置１２により、上肢にかかる力やその各方向毎の分力からそのベクトル方向を演算するとともに、下肢にかかる力やその各方向毎の分力からそのベクトル方向を演算することができる。
また、この同期演算処理装置１２により、左下肢７や右下肢８の位置及びその時間変化から、立位時の力のバランスや、重心の移動状況などを演算することができる。
これらの演算結果は、表示装置１３に表示され、また、音出力装置１５などにより音声出力することも可能である。

図３に、演算装置１０の表示装置１３における表示結果の一例を示す。
ここで、ボタン２０をクリックすれば、表示は棒グラフモードとなる。
図において、２１は支持棒３からの前後方向の上肢荷重を示す棒グラフで、２１ａは左上肢、２１ｂは右上肢に関するデータを示している。また、２２は支持棒３からの上下方向の上肢荷重を示す棒グラフで、２２ａは左上肢、２２ｂは右上肢に関するデータを示している。さらに、２３は下肢力検知装置５ａ、５ｂの荷重を示す棒グラフで、２３ａは左下肢、２３ｂは右下肢に関するデータを示している。
この場合、縦軸は、マーカー２５に黒マークが付されているので体重比％を示しており、最大値はボタン２６をクリックすることにより変更することができる。ボタン２７をクリックすれば荷重の大きさをキログラム単位で示すことも可能であり、その場合の最大値はボタン２８をクリックすることにより変更することができる。

図４は、ボタン３０をクリックして、表示を波形グラフモードとした場合であり、立ち上がり動作時の例を示している。
また、図示しないスタートキーをクリックすることにより、測定データの時間変化の記録開始時間を設定することができる。
図において、３１は支持棒３からの前後方向の上肢荷重を示す折れ線グラフであり、３１ａは左上肢、３１ｂは右上肢に関するデータを示している。また、３２は支持棒３からの上下方向の上肢荷重を示す折れ線グラフで、３２ａは左上肢、３２ｂは右上肢に関するデータを示している。さらに、３３は下肢力検知装置５ａ、５ｂの荷重を示す折れ線グラフで、３３ａは左下肢、３３ｂは右下肢に関するデータを示している。
時間の経過に伴い、上肢荷重３１、３２、床反力３３は、それぞれ右方向に波形が進行し、規定の時間経過によりデータの採取が完了すると、この波形などは自動停止する。なお、測定の途中で停止する場合は、図示しない停止キーをクリックする。

例えば、手術直後で体重の１００％を手術後の下肢にかけられない場合、立位の練習をサポートする理学療法士の指示により、仮に１０％、３０％などと徐々に体重をかけながら立位練習を行うか、又は、仮に２０％などの規定値以上体重をかけないような立位練習を行う。
この場合、表示装置１３を見ることによりその瞬間の下肢荷重の値をモニターすることができる。

手術側の下肢の体重感覚が麻痺しているような場合で、立位練習者の自覚が不十分な場合でも、この表示画面１３を見ながら立位すれば、体重のかけ方が目で見て確認でき、また、理学療法士においても常時モニターできる効果がある。
また、目の不自由な立位練習者のために、下肢荷重があらかじめ１０％、３０％などの設定値を越えた場合、スピーカ１５よりピーと警告音を発したり、下肢荷重が設定値を越えた旨の音声を出力することができる。
あるいは、２０％などの規定値を越えない場合に警告音を発し、規定値以上の十分な体重をかけるように指導を行ったり、体重のかけ方が不足している旨の音声を出力することができる。
これにより、目の不自由な立位練習者であっても、耳で音声などを聞きながら、正しい立位練習に取り組むことが可能となる。
また、車椅子などからの立ち上がり動作の場合の波形や棒グラフから、立ち上がり時の力のかけ方を定量的に把握することができる。
正しい立ち上がり動作は、できるだけ支持棒３を引かないように、なおかつできるだけ支持棒３に頼らないで立つ動作が要求される。
すなわち、できるだけ棒グラフの２１、２２や、折れ線グラフ３１、３２の波形が小さくなることが望まれる。

一方、図５は、ボタン４０のベクトルをクリックした場合の表示例を示している。
横方向からのテレビカメラ９で全体画像データを各力の信号と同時に取り込み、この挙動画面に合わせて上肢、及び下肢にかかる力のベクトル表示を示したものである。
先ず、上肢１により支持棒３にかかっている力をベクトル的に演算し、ベクトル４１にて表示している。ベクトル４１ａは左上肢、４１ｂは右上肢に関するデータを示している。
また、左右の下肢力検知装置５ａ、５ｂにかかっている力に関してもベクトル的に演算し、左下肢７によりかかっている力はベクトル４２ａとして、右下肢８によりかかっている力はベクトル４２ｂとして、それぞれ表示されている。
なお、この図によると、ベクトル４１ａから、左上肢は支持棒を若干押しながら立位していること、ベクトル４１ｂから、右上肢は支持棒を若干引きながら立位していること、ベクトル４２ａ、４２ｂの違いから右下肢に十分体重がかけられていないこと等が、目で見て感覚的に理解される。
したがって、このような場合には、できるだけ引かないような立ち上がりの練習を繰り返し指導する。
また、その一方で、左右の下肢に均等に荷重がかけられるように繰り返し指導する。
すなわち、麻痺していたり、手術した下肢に十分体重をかける練習（場合によってはかけ過ぎないような練習）を行う。
さらには、歩行のための足踏みの練習や、麻痺側の下肢の前への振出しの練習なども行うことができる。

また、図６は、ボタン５０を押した場合の重心位置の時間変化を示しており、５１ａは左側、５１ｂは右側、５２は全体の重心位置の時間変化を示している。
この場合、図示しないキーを押すことにより、不要な重心位置を画面から消したり、必要なものだけを表示したりすることができる。なお、重心位置は上肢のかかる棒３ａ、３ｂの位置及び力、下肢のかかる下肢力検知装置５ａ、５ｂによる位置及び力から容易に計算することができる。

また、図７は荷重分布と重心位置の両者を同時に示したもので、６１ａは左側、６１ｂは右側の荷重の大きさを棒グラフで示したものであり、また、その各棒グラフの画面上での位置は重心位置を示しており、その重心位置には十字マーク６３ａ、６３ｂを追加して表示することもできる。
この場合、棒グラフ６２は左右の合計荷重の大きさ、及びその位置を示しており、６４は同様に重心位置を十字マークで示したものである。なお、図示しないキーを押すことにより、不要な重心の表示を画面から消したり、必要なものだけを表示したりすることができる。
このように、本実施例の立位練習器では、立位練習者の立位挙動の解析結果を棒グラフ、波形、ベクトル表示、重心位置などで表示することができ、立位挙動状況を総合的かつ定量的で、さらに感覚的に理解しやすいように表示し記録することが可能である。
これにより、立位練習者に対しても、また立位練習を指導する理学療法士に対しても、この記録データは立位回復度を知るには大変重要となり、しかも、力を目で見て直接理解できることとなり、さらに、臨床現場において、理学療法士による立位練習者への正しい立位の説明や理解に大きな効果を有することとなる。
そして、これらのデータは演算装置１０のデータ記憶装置１４に記憶するとともに、過去のデータとの比較により、練習の進捗状況や回復度などを定量的に把握することができる。
また、左右の下肢荷重バランスの違いなども同様に、演算、表示、記憶することができ、これらのデータを有効に活用することにより、医者や理学療法士が患者の立位練習を有効に進めることができ、その結果、短期間に練習を実施することが可能となる。
さらに、同期演算処理装置の同期演算結果を音にて出力する音出力装置を設けることにより、練習結果を視認するだけでなく、耳で聞きながら練習を行えるため、例えば、目の不自由な人でも、練習の結果を確認しながら練習に励むことが可能となる。
また、各実施例の立位練習器は、その平面面積が大変小さいので、ベッド回りに移動しての立ち上がり練習にも適し、さらに、面積の少ないリハビリ施設などでも適用することが可能である。

以上、本発明の立位練習器について、複数の実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、各実施例に記載した構成を適宜組み合わせる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

以上、本発明の立位練習器は、立位練習中における各種データを記録するとともに、上肢と下肢の力を同時に解析して練習状況を定量的に把握することができるという特性を有していることから、高齢者や足腰の不自由な人、脳卒中や糖尿病などを患った人、膝関節の手術後の患者等が日常動作や社会復帰をするためのリハビリの用途に好適に用いることができる。

本発明の立位練習器の一実施例を示す斜視図である。 同実施例の各検知装置やテレビカメラの接続と演算装置の構成を示す図である。 演算装置の同期演算結果を棒グラフ表示した表示装置の画面を示す図である。 同、折れ線グラフ表示した表示装置の画面を示す図である。 同、ベクトル表示した表示装置の画面を示す図である。表示装置のさらに他の表示例を示す図である。 重心位置の時間変化を表示した表示装置の画面を示す図である。 荷重分布と重心位置の両者を同時に表示した表示装置の画面を示す図である。

符号の説明

１ 立位練習者
１ａ、１ｂ 上肢
２ 支柱
３ａ、３ｂ 支持棒
４ 支柱
４ａ、４ｂ 上肢力検知装置
５ａ、５ｂ 下肢力検知装置
６ 床部
７ 左下肢
８ 右下肢
９ テレビカメラ
１０ 演算装置
１２ 同期演算処理装置
１３ 表示装置
１４ データ記憶装置
１５ 音出力装置

Claims (4)

1. 立位でつかまる支持棒を支柱により支持せしめた立位練習器において、支持棒に加えられた力を検知する上肢力検知装置と、床に加えられた力を検知する下肢力検知装置と、前記上肢力検知装置及び下肢力検知装置の出力を同期演算する演算装置とを備え、前記下肢力検知装置が、床にかかる力の大きさ及び／又は位置を検出するとともに、前記上肢力検知装置が、支持棒にかかる力の大きさ及び／又は位置を検出することを特徴とする立位練習器。
2. 演算装置が、同期演算結果とデータ記憶装置のデータとを、表示装置に同時又は別々に選択的に表示することを特徴とする請求項１記載の立位練習器。
3. 演算処理装置が、上肢力検知装置及び下肢力検知装置の同期演算結果をそれぞれベクトルとして演算し、表示装置にベクトルの矢印として表示することを特徴とする請求項１又は２記載の立位練習器。
4. 演算処理装置が、上肢力検知装置及び下肢力検知装置の同期演算結果から、力の大きさ及び／又は位置をそれぞれ左右別に又は総合値として表示することを特徴とする請求項１、２又は３記載の立位練習器。

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