JP2006296714A - 立位練習器 - Google Patents

Abstract

【課題】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時の立位練習中における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を提供すること。
【解決手段】立位でつかまる支持棒３ａ、３ｂを支柱４により支持せしめた立位練習器２において、支柱４に加えられた力を検知する支柱力検知装置４ａ、４ｂと、床に加えられた力を検知する床反力検知装置５ａ、５ｂと、支柱力検知装置４ａ、４ｂ、床反力検知装置５ａ、５ｂ及び杖力検知装置７ａ、７ｂの出力をそれぞれ演算する演算装置１０とを備え、演算装置１０に、各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、同期演算処理装置の同期演算結果を表示する表示装置１３と、同期演算結果を記憶するデータ記憶装置１４と、音出力装置１５と、同期演算結果に応じて予め設定した指針を表示装置に表示する指針出力装置１６とを備える。
【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。

立位練習は、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に対して、日常動作をする上において、また社会復帰を果たすために大変重要である。
この立位練習のリハビリの過程において、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（歩行）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又は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、下記特許文献１では、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歩行練習器が開示されており、また、下記特許文献２では、下肢に関する力を記録し、表示することができる床反力計が開示されている。

しかしながら、上記従来の立位練習器には、立ち上がり練習や立位練習を実施しても、どのように力を入れて立ち上がっているか、また、下肢の回復度や左右の体のバランス、あるいは手摺りである支持棒にどれだけ依存しているか、さらに、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、健足から患足への体重の移動など、上肢や下肢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。
また、荷重のかけ方の指導を受けても体感として記憶できないため、実際の荷重のかけ方が正しく練習者に伝わらなかったり、上肢や下肢にかかっている荷重の大きさをパソコンなどの画面に表示しても理解しにくいなどの課題があった。
特開２００１−０７９１１４号公報 特開平７−２４１２８１号公報

本発明は、上記従来の立位練習器が有する問題点に鑑み、歩行障害を有する患者がリハビリを行うに際し、立位練習中における各種データを記録して練習状況を定量的に把握するとともに、荷重のかかり具合を表示した指針により視覚的に理解させるようにした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、支柱に加えられた力を検知する支柱力検知装置と、床に加えられた力を検知する床反力検知装置と、支柱力検知装置と床反力検知装置の出力をそれぞれ演算する演算装置とを備え、前記演算装置が、各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と、該同期演算処理装置の同期演算結果を表示する表示装置と、該同期演算結果を記憶するデータ記憶装置と、該同期演算結果に応じて予め設定した指針を表示装置に表示する指針出力装置とを備えたことを特徴とする。

この場合において、演算装置が、同期演算処理装置の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。

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、支柱に加えられた力を検知する支柱力検知装置と、床に加えられた力を検知する床反力検知装置と、支柱力検知装置と床反力検知装置の出力をそれぞれ演算する演算装置とを備え、前記演算装置が、各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と、該同期演算処理装置の同期演算結果を表示する表示装置と、該同期演算結果を記憶するデータ記憶装置と、該同期演算結果に応じて予め設定した指針を表示装置に表示する指針出力装置とを備えることから、立位練習中に上肢により支持棒にかけられた力と下肢により床に加えられた力とを、同期させた状態で表示装置に表示し記録するとともに、結果に応じて指針を表示することができ、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。
そして、支柱力検知結果や床反力検知結果の同期演算結果に応じて、指針出力装置が予め設定した指針を表示装置に表示することから、立位練習者の立位挙動の解析結果に基づき、理学療法士が意図した荷重条件になった時に、予め設定した演算式に基づいた指針が自動的に表示装置に表示されるので、繰り返し説明する必要もなく、荷重のかかり具合を指針により視覚的に理解させることができる。

この場合、演算装置が、同期演算処理装置の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。

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に、本発明の立位練習器の一実施例を示す。
図において、１は立位練習者、２は立位練習器を示す。
立位練習器２は、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４とを備えるとともに、支柱４に加えられた力を検知する支柱力検知装置４ａ、４ｂと、下肢７、８に加えられた力を検知する床反力検知装置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、支柱力検知装置４ａ、４ｂ、床反力検知装置５ａ、５ｂ及びテレビカメラ９の出力をそれぞれ演算する演算装置１０とを備えている。
そして、この立位練習器２は、演算装置１０に、各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、該同期演算処理装置１２の同期演算結果を表示する表示装置１３と、該同期演算結果を記憶するデータ記憶装置１４と、同期演算結果を音で出力する音出力装置１５と、同期演算結果に応じて予め設定した指針を表示装置１３に表示する指針出力装置１６とを備えている。

支柱４は、その上部に支持棒３ａ、３ｂを略平行に固定し、また、支持棒３の地上からの高さを立位練習者１の体格に合わせて調節できるように構成されている。

支柱力検知装置４ａ、４ｂは、２本の支柱４の一部にそれぞれ配設されたロードセル等からなり、各支柱４にかかった上下や前後の押し、引きの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。

床反力検知装置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。
床反力検知装置５ａ、５ｂと床部６とは、通常時は略同一平面を形成しており、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を床反力検知装置５ａ、５ｂの上に立位することができる。なお、７は立位練習者の左足、８は右足を示している。

演算装置１０は、支柱力検知装置４ａ、４ｂ、床反力検知装置５ａ、５ｂ及び画像検知装置９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、表示装置１３、データ記憶装置１４、音声出力装置１５及び指針出力装置１６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、支柱にかかる上肢荷重、床反力検知装置５ａ、５ｂによる下肢荷重、杖力検知装置７ａ、７ｂによる杖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、力の統計処理も実施することができる。

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、フレキシブル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、フレキシブル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、支柱力検知装置４ａ、４ｂや床反力検知装置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。

指針出力装置１６は、支柱力検知装置や床反力検知装置の同期演算結果に応じて、予め設定した指針を言葉によるメッセージとして表示装置１３に表示する。
この指針出力装置１６は、同期演算処理装置の同期演算結果に基づき、荷重条件が設定条件になった場合に、予め設定した指針を自由に画面に表示できるので、例えば、棒グラフだけでは理解し辛い患者に対しても、練習の結果を目で確認しながら練習に励むことが可能となる。
すなわち、これらの演算式の組み合わせで、荷重条件と指針の関係を自由に設定し、演算式の内容を自由に組み合わせることにより、指導する理学療法士の所望通りの演算条件で、なおかつ所望通りの指針を作成し、表示することが可能となるので、指導する理学療法士が付きっきりになる必要がない。

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、車椅子１８に座った状態で立位練習器２の入り口に位置した後、左上肢１ａで支持棒３ａ（又は右上肢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は床反力検知装置５ａの上に、右足８は床反力検知装置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、左手（右手）でつかんだ支持棒３ａ（３ｂ）の力及び床反力計５ａ、５ｂに加えられた力を、演算装置１０により演算する。
また、立位練習者１の左足７が床反力検知装置５ａ上に、右足８が床反力検知装置５ｂ上に位置するように立位した時に、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。

また、この同期演算処理装置１２により、左足７や右足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は左上肢に関するデータを示している。また、２３は床反力検知装置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、縦軸は表示部２８に黒マークが付されているのでＫｇ表示を示しており、最大値はボタン２９をクリックすることにより変更することができる。なお、ボタン２６をクリックすれば荷重の大きさを体重比％で示すことも可能であり、その場合の最大値はボタン２７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、車椅子１８からの立ち上がり動作時の例を示している。
図示しないスタートキーをクリックすることにより、このように測定データの時間変化を波形で表示することができる。
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棒グラフであり、３１ａは左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棒グラフで、３２ａは左上肢に関するデータを示している。また、３３は床反力検知装置５ａ、５ｂの荷重を示す棒グラフで、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、この表示装置１３の画面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、下肢荷重が予め１０％、３０％などの設定値を越えた場合、スピーカ１５よりピーと音声を発したり、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。

また、図３において、指針４０をクリックすることにより、予め設定した荷重条件における指針のメッセージを言葉として表示することができる。その場合の設定方法を図５、図６により説明する。
図５において、４１は指針番号であり、ボタン４２により選定する。また、ボタン４３により演算式を選定する。本実施例の場合は表示部４４に示したように、
左辺の式＞右辺基本＋右辺の荷重（Ｋｇ）
の演算式を選定した場合を示している。左辺の式はボタン４５により選定し、この場合は左足荷重４６を選定している。右辺の基本は４７により選定し、右足荷重４８を選定している。右辺の荷重（Ｋｇ）は表示部４９のように数字で入力する。この場合に表示する指針内容は表示部５０のように入力する。したがって、本実施例の場合は、
左足荷重＞右足荷重＋３０Ｋｇ
の演算式が成立する場合、画面に「左足の荷重が、右足の荷重より３０Ｋｇ以上大きくなった」と表示する。
左辺の式はボタン４５により選定すると、左足荷重４６以外に例えば左手上下荷重、左手前後荷重、右足荷重、右手上下荷重、右手前後荷重などを選定できる。また、右辺の基本はボタン４７により選定すると、右足荷重４８以外に例えば左足荷重、左手上下荷重、左手前後荷重、右手上下荷重、右手前後荷重などを選定できる。

図６はボタン４２により他の指針番号５１を選定した場合において、ボタン４３により他の演算式を表示部５４に選定した場合を示している。
本実施例の場合は表示部５４に示したように、
左辺の式＜右辺基本＋右辺の荷重（Ｋｇ）
の演算式を選定した場合を示している。左辺の式はボタン４５により選定し、この場合は左足荷重４６を選定している。右辺の基本はボタン４７により選定し、右足荷重４８を選定している。右辺の荷重（Ｋｇ）は表示部５９のように数字で入力する。この場合に表示する指針内容は表示部６０のように入力する。したがって、本実施例の場合は、
左足荷重＜右足荷重−１０Ｋｇ
の演算式が成立する場合、画面に「左足の荷重が、右足の荷重より１０Ｋｇ以上小さくなった」と表示する。
左辺の式はボタン４５により選定し、右辺の基本はボタン４７により選定することは図５の場合と同様なので説明を省略する。右辺の荷重（Ｋｇ）は０を含む正負の値を入力することができる。
これらの演算式の組み合わせで、荷重条件と指針の関係を自由に設定できる。すなわち、演算式の内容を自由に組み合わせることにより、指導する理学療法士の所望通りの演算条件で、なおかつ所望の通りの指針を作成し、表示することが可能となる。

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や杖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２１、２２や、波形３１、３２が小さくなることが望まれる。

このように、この立位練習器２では、立位練習者１の支持棒に対して及ぼす上肢の力、床反力検知装置５ａ、５ｂに及ぼす下肢の力、を演算するとともに、棒グラフ表示、波形表示することができる。
そして、これらを記憶するとともに、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に基づき、荷重条件が設定条件になった場合、予め設定した指針を自由に画面に表示できるので、例えば、棒グラフだけでは理解し辛い患者に対しても、練習の結果を目で確認しながら練習に励むことが可能となる。すなわち、これらの演算式の組み合わせで、荷重条件と指針の関係を自由に設定し、演算式の内容を自由に組み合わせることにより、指導する理学療法士の所望通りの演算条件で、なおかつ所望通りの指針を作成し、表示することが可能となるので、指導する理学療法士が付きっきりになる必要はない。
この指針表示を、音声出力と合わせて実施すれば、さらに患者への理解を深めることに効果があることは言うまでもない。
また、本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。

かくして、本実施例の立位練習器は、立位でつかまる支持棒３ａ、３ｂを支柱４により支持せしめた立位練習器において、支柱４に加えられた力を検知する支柱力検知装置４ａ、４ｂと、床に加えられた力を検知する床反力検知装置５ａ、５ｂと、支柱力検知装置４ａ、４ｂと床反力検知装置５ａ、５ｂの出力をそれぞれ演算する演算装置１０とを備え、前記演算装置１０が、各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、該同期演算処理装置１２の同期演算結果を表示する表示装置１３と、該同期演算結果を記憶するデータ記憶装置１４と、該同期演算結果に応じて予め設定した指針を表示装置１３に表示する指針出力装置１６とを備えることから、立位練習中に上肢により支持棒にかけられた力と下肢により床に加えられた力とを、同期させた状態で表示装置１３に表示し記録するとともに、結果に応じて指針を表示することができ、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。
そして、支柱力検知結果や床反力検知結果の同期演算結果に応じて、指針出力装置１６が予め設定した指針を言葉によるメッセージとして表示装置１３に表示することから、立位練習者の立位挙動の解析結果に基づき、理学療法士が意図した荷重条件になった時に、予め設定した演算式に基づいた指針が自動的に表示装置に表示されるので、繰り返し説明する必要もなく、荷重のかかり具合を指針により視覚的に理解させることができる。

この場合、演算装置１０が、同期演算処理装置１２の同期演算結果とデータ記憶装置１４のデータとを、表示装置１３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１３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１３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。

以上、本発明の立位練習器について、そ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、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。

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して、練習状況を定量的に把握するとともに、荷重のかかり具合を表示した指針により視覚的に理解させるという特性を有していることから、例えば、棒グラフだけでは理解し辛い患者の立位練習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。 同実施例の各力検知センサや画像検知センサの接続と演算装置の構成を示す図である。 同実施例の表示装置の表示例を示す図である。 表示装置の他の表示例を示す図である。 本発明の指針の設定例を示す図である。 本発明の他の指針の設定例を示す図である。

符号の説明

１ 立位練習者
１ａ 上肢（左上肢）
１ｂ 上肢（右上肢）
２ 立位練習器
３ａ、３ｂ 支持棒
４ 支柱
４ａ、４ｂ 支柱力検知装置
５ａ、５ｂ 床反力検知装置
６ 床部
７ 下肢（左足）
８ 下肢（右足）
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
１６ 指針出力装置

Claims (2)

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、支柱に加えられた力を検知する支柱力検知装置と、床に加えられた力を検知する床反力検知装置と、支柱力検知装置と床反力検知装置の出力をそれぞれ演算する演算装置とを備え、前記演算装置が、各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と、該同期演算処理装置の同期演算結果を表示する表示装置と、該同期演算結果を記憶するデータ記憶装置と、該同期演算結果に応じて予め設定した指針を表示装置に表示する指針出力装置とを備えたことを特徴とする立位練習器。
2. 演算装置が、同期演算処理装置の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。

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