JP2007526030A - リハビリテーション並びにトレーニングのための方法及び器械 - Google Patents
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Abstract
Description
以下の説明には、リハビリテーション器械及びリハビリテーション方法の双方が含まれる。本発明の一つの例示的な実施形態におけるリハビリテーション器械と、その器械を使用して行われる任意選択の方法を説明する。なお、ある方法に対する特定の器械の実施形態の使用は、その特定の方法を説明するためのものであり、その器械又は方法を器械の実施形態と方法の実施形態の特定の組み合わせに限定するものと解釈されるべきではない。
本発明の一つの例示的な実施形態において、リハビリテーション器械は椅子であるが、ワブルボードや踏み台などの他のリハビリテーション器械が任意選択的に使用される。図1は、本発明の一つの例示的な実施形態による、リハビリテーション椅子システム100の概略的な外観である。人すなわち患者104がリハビリテーション椅子110に座っている。椅子システム100は、リハビリテーションの目的及び/又は疼痛治療のために、人104の様々な体部位をトレーニングするために使用することができる。ここに記載するように、椅子システム100は、回復、及び/又はトレーニング、及び/又は、人104の腕や脚などの体部位の動きの改善を支援するために使用することができる。任意選択的に、センサ103が患者に付けられる。
図2は、本発明の一つの例示的な実施形態による、リハビリテーション椅子110を説明するものである。この椅子を構成する部品については、椅子を使用する方法を説明する際などに後述する。
図5のフローチャート500は、バランス・トレーニング及び患者の背中のリハビリテーションのために使用できる方法(「同伴」法)を表している。この方法は、図2の椅子と共に説明する。動作502にて、患者104は椅子110の上に配置される。患者はシート105の上に座り、患者の腕はアームレスト250及び252の上に置かれる。図2中のアームレスト250は、任意選択的に様々なハーネス256、258、及び各患者個人の必要に応じて任意で使用されるハーネス支持具257から構成される。アームレストは、任意選択的に、少なくとも部分的に患者の手を支持できるように、(例えば空気ばねを使用して)浮かされている。患者は、バランスを保ちながら、椅子のアームの動きと一緒に動くことが要求される。椅子は安定していても不安定であってもよく、様々なレベルの支持が提供される(例えば、高い又は低い背もたれ、椅子のアーム、フットレスト、(胴用、腕用、及び/又は脚用)ストラップ、及び/又はハーネス)。
図6は、本発明の一つの例示的な実施形態による、椅子110の一つの変形である基本的な椅子600の概略的な外観である。椅子110及び600の双方は、シート105、ベース214、任意選択のボール機構、又はシートに接続してシートの動きを制御する、別の回転可能なボールベアリングの配置(例えば、二重ジンバル)222を備える。図6は、ブレーキ機構620も示している。ブレーキ機構は、特定の軸に沿った椅子の動きを制御するために使用される。例えば、もし、X軸に沿った動きが望ましくなければ、その方向の椅子の動きを防ぐために、ボール機構222の表面にブレーキを当てることができる。一般に、ブレーキはモータほど高価ではなく、必要な電力も少ない。図6は、シート105の幾つかの可能な動きを説明するものである。X−Y方向(612)、X−Z方向(614)、及びZ方向(616)の3つのタイプのシートの動きが図示されているが、3軸全てを組み合わせた動きも可能である。更に、例えば、適当なリニア・アクチュエータを使用して、X−Y平面に沿った並進運動が提供される。
図7におけるフローチャート700は、バランス・トレーニングのために使用される方法(「前方リーチ」法)を表す。なお、「前方リーチ」とは、この方法に対する単なる名称に過ぎず、実際には、患者のリーチは任意の方向(例えば、上、横、等)で行うことができる。この方法は図2の椅子を使って説明する。動作702にて、患者104は椅子110の上に配置される。動作704にて、トレーニング・プログラムが決定される。この場合、実行されるプログラムは「前方リーチ」法である。動作706にて、椅子の各部が運動のための初期位置に移動される。例えば、患者が標的にリーチするところには、椅子のアームは、不要又は望ましくないため、取り外される。
本発明の一つの例示的な実施形態において、患者には、複数の体部位によってもたらされる力の測定結果、及び任意選択的にバイオフィードバックを使用して、どのように正しいバランスを達成するのかが教えられる。任意選択的に、患者は一つ以上の体肢の様々な組み合わせを使用して、バランスのとれた状態を達成するためにリハビリテーションされる。例えば、患者は、同時に両足を使わずに片足だけでバランスをとるためのバランス・リハビリテーションを受けることができる。ここに記載するように、患者の動作及び/又はバランスは、患者やその周囲、及び運動器械やその周囲に配置される複数のセンサを利用して測定可能である。任意選択的に、患者のバランスが正確にとれているかどうかを決定するために、全ての測定された力のベクトル和を計算することができる。正しいバランスと考えられるものは、既製の目標バランス・プロフィールによって、患者の健康なプロフィールとの比較によって、他人の健康なプロフィールとの比較によって、及び/又は、患者のバランスの基準を定める何らかの別の合理的な方法によって決定される。任意選択的に、経過を測定するために、及び、リハビリテーション計画で支援するために、患者のバランス・プロフィールが長期間にわたって追跡される。
上述のように、本発明の例示的な実施形態における患者のリハビリテーションの経過を正確に測定するために、様々なセンサを患者及び/又は様々な椅子の構成要素に貼り付けることができる。この目的のために、多種多様なセンサが、単独で又は組み合わせて使用される。センサは大まかに2つのタイプに分類できる。第1は患者に関連するセンサ(例えば、体部位の位置、生理学的反応)であり、もう一方のセンサは椅子の配置(椅子の構成要素の位置/向き)を測定するために使用される。
なお、本明細書に記載にリハビリテーション装置は、家庭、老人ホーム、病院、及びリハビリテーションセンターで使用することができる。本発明の一つの例示的な実施形態において、トレーニングは、ゲーム、及び/又は競争、及び/又はトーナメントを使用して行うことができる。任意選択的に、図1では、複数の椅子システムがネットワーク(例えば、LAN又はインターネット155)によって相互接続されている。
本発明の一部の実施形態は、異なるデザイン、及び/又は設定、及び/又は動作を有していてもよい。本発明の一つの例示的な実施形態において、シート105は様々な形状及び傾斜を有する。任意選択的にシートは背もたれをもつ。任意選択的に、背もたれは高さ調節可能である。任意選択的に、背もたれはシートに対して傾斜し、動く。任意選択的に、背もたれは頭部支持具を有する。任意選択的に、シートと背もたれは、独立して又は従属的に動く。本発明の一つの例示的な実施形態において、背もたれは複数のセグメントがジョイントで連結されており、前記セグメントは患者の背中の特定の部位に方向性のある支持を提供することができる。支持具は、任意選択的に、運動中の患者の動作に応じて提供される。本発明の一つの例示的な実施形態において、関節接合は椅子のセグメントの間にある動力で動くジョイントによって支持される。セグメントは、例えば、椅子の背もたれに鉛直に、及び/又は水平に配置される。本発明の一つの例示的な実施形態において、動力で動くジョイントは、ジョイントを回転するためのモータを含む。各セグメントに位置及び/又は方向センサが提供されること加えて又はその代替として、任意選択の位置エンコーダがモータに提供される。上述の例示的な実施形態は、患者が立って又は座って運動しているときに、患者を支持するために任意選択的に使用される。
本発明の一つの例示的な実施形態において、制御装置150はプログラムに従って椅子110を制御する。任意選択的に又は付加的に、制御装置はパーソナルコンピュータ又は専用の埋込式コンピュータである。本発明の一つの例示的な実施形態において、制御装置は、例えば椅子のアーム230及び/又は232などの、椅子の可動部を制御する。制御装置は、例えば、図5のフローチャート500に記載されるような、リハビリテーション方法を実行する。プログラムは予め用意されていてもよく、予備試験を実施した後で案出されてもよい。
本発明の一つの例示的な実施形態において、例えば筋肉の緊張、呼吸数又は脈拍数に基づいて自動的に、又は、例えば利用者入力(例えば、声又はスイッチなど)に基づいて手動で、椅子システムは痛みを検出することができる。本発明の一部の実施形態において、急停止及び/又は運動動作の変化は、痛みの指標として解釈される。
本発明の一つの例示的な実施形態において、患者は椅子110、600、1300の中でリハビリテーションされる。患者のバランスを改善するために、椅子は最初に、その上に椅子が載るボール機構が回転または旋回しないように構成される。患者が運動を開始し、(例えば「同伴」及び「前方リーチ」等の運動を実行しながら)リハビリテーションの予定が進捗するにつれて、椅子には徐々に広がる可動域が与えられる。理想的には、患者はリハビリテーション椅子の上で、ブレーキ又は椅子のモータからの支援無しに、バランスを保つことができる。椅子の可動域を広げることが適切かどうかを決定するために、上述の及び本文書の別の箇所に記載するタイプのセンサによって、患者は監視される。
図11及び12に、本発明の一つの例示的な実施形態による、椅子ベースのリハビリテーション装置1200を示す。装置1200は、シート201、ベース205、ボール機構203、足部支持具1220及び1222、及び膝支持具1240及び1242からなる。任意選択的に、膝支持具は一体形である。装置1200は、患者を座らせたままで、背筋のCPMを実行する。この装置は、背中の可動性を改善し、背痛を軽減し、また筋肉の緊張を緩和するために使用することができる。典型的には、座位での背中の治療は、横たわりながらの背中の治療よりも望ましい。横たわりながら(従って、姿勢を変えるときに背中により多く圧力を加えて)運動することは、更なる背中の不快症状及び/又は損傷を起こし得る。本発明の一つの例示的な実施形態において、膝支持具1240、1242及び任意選択的に足部支持具1220、1222を、一緒に又は別々に上げ降ろしすることによって、リハビリテーション装置上でCPMが行われる。支持具を上げ下ろしすることが、任意選択的に、患者のリハビリテーションが必要とするだけ、多くの回数、及び/又は、多くのセッションで繰り返される。
しばしば椅子を使って実行される活動は、起立と着席である。年を取ると、及び/又は、認知に関する及び/又は身体的な損傷を患うと、これらの課題は困難になる場合がある。本発明の一つの例示的な実施形態において、椅子リハビリテーション・システムは、着席及び起立の修正軌道を、最初から最後まで患者に案内することができる。患者が様々な物(例えば、テーブルやアームレスト等)に寄り掛かるときにも、そのような案内は、位置、速度、及び力のフィードバックを含むことができる。代替的に又は付加的に、椅子は、実際に患者を軌道に沿って移動させる、椅子のアーム、シート座部、及び背もたれ等の可動部を提供することができる。患者が痛みを訴えるために、痛みスイッチが任意選択的に提供される。例えば、アームレストを動かすこと、椅子の支援の程度を変更すること、及び/又は患者が辿ることが可能な及び/又は許される軌道に制限を設けること等によって、様々な着席及び起立運動が提供され得る。
図14A〜14Cは、本発明の一つの例示的な実施形態における、支持椅子1400を説明する。図14Aにおいて、椅子は下げられている。図14Bは、図14Aにおけるよりも高い位置にある椅子1400を示している。本発明の一つの例示的な実施形態において、椅子1400は患者の個々の必要に応じて上下に移動する。支持椅子は胴支持具1404(例えば、ストラップ)を任意選択的に備えることができる。図14Cは、椅子のシートがほとんど直立位置にあり、本発明の一部の例示的な実施形態において患者が座位から立位に移ることを支援する、支持椅子1400を説明するものである。任意選択的に、患者を半腹臥位又は横臥位で支持するために、椅子の背もたれは後ろに曲げることができる。
本発明の一つの例示的な実施形態において、リハビリテーション・椅子・システムが、テーブルでの食事、読書、歯磨き、あるいは皿洗いなどの日常生活を達成するために、患者をリハビリテーションするのを支援するために使用される。これらの活動の全てにおいて、バランス上の問題又は力を正確に加える上での問題を潜在的にもたらしながら、患者は重心から離れて力を加える。
上述のように、装置100の一部の実施は、様々なアタッチメント120を含む。アタッチメントは、例えば、ECG、カメラ、(任意選択的に圧力センサを備えた)カーペット、(任意選択的に痛みを報告するための)ハンドル、様々な操作を支援する(例えば患者が立つことを助けるための)装置、作業領域(例えば、水平なテーブルなど)、垂直方向の到達標的、人104が握るためのもので、任意選択的にリハビリテーション椅子のアームの先端240及び242に接続される、様々なタイプのハンドル及びグリップ、等の医療用の周辺装置を含む。本発明の一部の例示的な実施形態において、患者の身体の選択された部位を動かなくするために、拘束手段が用いられる。例えば、拘束手段は、患者が手首を曲げ(そして、水平位から垂直位へ手を上げ下げし)ようとしているときに、患者の腕をアームレスト250に拘束するために使用することができる。任意選択的に、固定式又はジョイントで連結されたヘッドレストが提供される。任意選択的に、ヘッドレストは東武の回転を防止及び/又は促進する手段を含んでいる。
椅子110は、任意選択的に、安全手段(例えば、ブレーキ、ヒューズ、非常ボタン又はスイッチ等)を含んでいる。本発明の一つの例示的な実施形態において、患者を負傷させないために、一つ以上の安全機能が提供される。例えば、次の安全機構の一つ以上を使用することができる。
a)デッドマンスイッチ 患者がこのスイッチを解除する(若しくは適当なボタンを押す)と、装置100の動きが凍結し、及び/又は、全ての力と抵抗がゼロになる。代替として、別の「セーフ・ハーバー(safe harbor)」状態を定義することもできる。
b)音声起動 患者がシステムを停止できるようにするために、音声起動及び/又は音声停止が提供される。
c)分析 任意選択的に、閾値が近づいているかどうか、又は患者がストレスを受けているかどうかを決定するために、実際の動き及び/又は患者によって加えられる力が分析される。
d)機械式ヒューズ 一定の閾値を超えた力が椅子の一部に加えられると、このヒューズは、ひきちぎれるか、はじける。
本発明の一つの例示的な実施形態において、制御装置150は、力、位置、速度及び/又は加速度を表示する信号を生成する。任意選択的に、これらの信号は更に分析される。ある例では、おそらくは患者が不十分なところを示す信号が、身体の生化学モデルに提供される。別の例では、バランス喪失の周波数挙動を抽出するために、分析にはFFTその他の手段を適用することが含まれる。一部の例では、そのような周波数挙動は、問題の原因、問題の物理的位置、問題の認知に関する原因を指示する、及び/又は、克服するための運動を示唆する可能性がある。例えば、バランス喪失の原因となりうる振戦の一種は、特定の筋肉を使い過ぎることによって起こる場合がある。たとえ明確な結論が出されなくても、そのような情報は、個々の体部位又は能力の更なる調査にとって有用である。
本発明の一つの例示的な実施形態において、リハビリテーション椅子システム100は、モジュール式の部品からなる。例えば、ボール機構220及び224は、任意選択的に互換性がある。任意選択的に、リハビリテーション椅子は椅子のアームレスト250及び252が無くても使用することができる。
Claims (45)
- その上に人間が座ることに適合したシートと、
前記シートに対して動くことに適合した少なくとも一つの伸展装置と、
前記人間のバランス状態の指標を生成する少なくとも一つのセンサと、
前記少なくとも一つのセンサを使用して前記バランス状態を測定しながら前記伸展装置を動かすことに適合した制御装置と、
からなる、リハビリテーション椅子システム。 - 前記伸展装置は前記シートに機械的に連結されている、
ことを特徴とする、請求項1に記載のシステム。 - 前記制御装置は前記バランス状態に応じて前記伸展装置を動かす、
ことを特徴とする、請求項1に記載のシステム。 - 前記制御装置は前記伸展装置を動かして、バランス状態の応答する変化を測定する、
ことを特徴とする、請求項1に記載のシステム。 - 前記シートは、該シートの面外で回転することに適合している、
ことを特徴とする、請求項1に記載のシステム。 - 前記シートは背もたれを備えている、
ことを特徴とする、請求項1に記載のシステム。 - 前記背もたれはジョイントで連結されている、
ことを特徴とする、請求項6に記載のシステム。 - 前記背もたれは、その垂直軸の周りを回転する、
ことを特徴とする、請求項6に記載のシステム。 - 前記シートは前記回転に抵抗することに適合している、
ことを特徴とする、請求項1に記載のシステム。 - 前記シートは動力で少なくとも10cm持ち上がることに適合している、
ことを特徴とする、請求項1に記載のシステム。 - 少なくとも一つの人間の脚を該脚が置かれている床から持ち上げることに適合した少なくとも一つの脚移動装置を備えている、
ことを特徴とする、請求項1に記載のシステム。 - 少なくとも第2の脚を前記床から持ち上げることに適合した第2の脚移動装置を備えている、
ことを特徴とする、請求項11に記載のシステム。 - 前記複数の脚移動装置は一緒に固定されることに適合している、
ことを特徴とする、請求項12に記載のシステム。 - 前記複数の脚移動装置は独立に動くことができる、
ことを特徴とする、請求項12に記載のシステム。 - 前記少なくとも一つのバランスセンサは、前記人間の足部のための少なくとも一つの圧力マットを備えている、
ことを特徴とする、請求項1に記載のシステム。 - 前記少なくとも一つのセンサは、前記椅子のアームレストのための少なくとも一つの圧力センサを備えている、
ことを特徴とする、請求項1に記載のシステム。 - 前記少なくとも一つのセンサは、臀部用のシート上に配置される少なくとも一つの圧力センサを含む、
ことを特徴とする、請求項1に記載のシステム。 - 前記少なくとも一つのセンサは、前記椅子の近くにあるテーブルの上に配置される少なくとも一つの圧力センサを含む、
ことを特徴とする、請求項1に記載のシステム。 - 前記少なくとも一つのセンサは、前記椅子に座っている人に対して対称的に配置される少なくとも2つの圧力センサを含む、
ことを特徴とする、請求項1に記載のシステム。 - 前記少なくとも一つのセンサは、少なくとも4つの空間的に分離した圧力センサを含む、
ことを特徴とする、請求項1に記載のシステム。 - 前記制御装置は、該制御装置内に記憶されたリハビリテーション計画に従って前記伸展装置を駆動する、
ことを特徴とする、請求項1に記載のシステム。 - 前記制御装置は、該制御装置内に記憶されたリハビリテーション計画に従って前記シートを駆動する、
ことを特徴とする、請求項1に記載のシステム。 - 回転角(φ)及び仰角(θ)に対する共通の回転中心をもつジョイントと、
前記ジョイント上に備え付けられたシートと、
リハビリテーション計画に従って前記シートを駆動することと、前記シートの回転を測定することと、のうち少なくとも一つを実行することに適合している制御装置と、
からなる、リハビリテーション・システム。 - その上に人間が座ることに適合した椅子と、
前記椅子に座っている人間の少なくとも一つの脚を持ち上げることに適合している脚リフト機構と、
前記人間の脊柱をマニピュレーションするように、前記人間の前記少なくとも一つの脚を繰り返し持ち上げるよう前記脚リフト機構を制御することに適合した制御装置と、
からなる、リハビリテーション・システム。 - ロボット支援装置に連結された椅子に人を座らせることと、
前記装置のロボット支援を伴って、前記人に対して少なくとも一つのリハビリテーション運動を実行することと、
からなり、
前記運動はバランスをリハビリテーションするようにデザインされており、前記ロボット支援は、前記ロボット支援によって原動力を提供することと、前記ロボット支援によって動作に障害を提供すること、のうち少なくとも一つを含む、人のリハビリテーション方法。 - 前記運動は1つ以上の手をリーチすることを含む、
ことを特徴とする、請求項25に記載の方法。 - 前記運動は、物を持ち上げて置くことを含む、
ことを特徴とする、請求項25に記載の方法。 - 前記運動は、身体から離れて伸展した手のマニピュレーションを含む、
ことを特徴とする、請求項25に記載の方法。 - 前記運動は、運動の複雑さが増すときに、フィードバックを使用した対話型運動を含む、
ことを特徴とする、請求項25に記載の方法。 - 前記実行は複数の体部位を監視することを含む、
ことを特徴とする、請求項25に記載の方法。 - 前記運動を実行しながら、前記人の体側間のバランスを監視することを含む、
ことを特徴とする、請求項25に記載の方法。 - 前記人の器官の位置を監視することと、
前記人のバランスへの前記器官の支援を決定するために該位置を分析することと、
を含む、
ことを特徴とする、請求項25に記載の方法。 - 前記器官は腕を含む、
ことを特徴とする、請求項32に記載の方法。 - 前記器官は胴を含む、
ことを特徴とする、請求項32に記載の方法。 - 前記器官は脚を含む、
ことを特徴とする、請求項32に記載の方法。 - 前記器官の位置を監視することは、前記器官の運動を監視することを含む、
ことを特徴とする、請求項32に記載の方法。 - 前記器官の位置を監視することは、別の体部位の動作に対する前記器官の抵抗を監視することを含む、
ことを特徴とする、請求項32に記載の方法。 - 前記ロボット支援は、体部位を動かすことを含む、
ことを特徴とする、請求項25に記載の方法。 - 前記ロボット支援は、体部位の動作に抵抗することを含む、
ことを特徴とする、請求項25に記載の方法。 - 前記ロボット支援は、バランスの喪失を防ぐことを含む、
ことを特徴とする、請求項25に記載の方法。 - 前記ロボット支援は、バランスの喪失を誘発することを含む、
ことを特徴とする、請求項25に記載の方法。 - 前記運動は立ち上がりを含む、
ことを特徴とする、請求項25に記載の方法。 - 前記ロボット支援は前記人を持ち上げる、
ことを特徴とする、請求項42に記載の方法。 - 前記運動は胴トレーニングを含む、
ことを特徴とする、請求項25に記載の方法。 - バランス保持を要求する課題を人が実行することと、
少なくとも一つの足部以外の荷重領域を含むんだ、前記人が力を加える複数の空間的に分離した荷重領域における力を測定することによって、前記課題の実行を監視することと、
からなる、バランス・リハビリテーション方法。
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