JP2008125888A - 感覚検出呈示装置及び歩行リハビリ支援装置 - Google Patents

感覚検出呈示装置及び歩行リハビリ支援装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 視覚や聴覚等の特殊感覚を使わずに、所定の体表部分の体性感覚情報を理解し易くフィードバックすること。
【解決手段】 患者Ｈの足底圧を検出する感覚検出ユニット１１と、患者Ｈに対して所定の刺激を付与する感覚呈示ユニット１３と、感覚検出ユニット１１により検出された足底圧に対応した刺激が付与されるように感覚呈示ユニット１３の動作を制御する制御ユニット１５とを備えて歩行リハビリ支援装置１０が構成されている。感覚検出ユニット１１は、麻痺側の足底圧を検出可能に配置され、感覚呈示ユニット１５は、足底よりも感覚が良好となる体表部分に装着される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、感覚検出呈示装置及び歩行リハビリ支援装置に係り、更に詳しくは、所定の体表部分の体性感覚情報を当該体表部分若しくは他の体表部分に体性感覚を使ってフィードバックすることのできる感覚検出呈示装置及び歩行リハビリ支援装置に関する。
運動麻痺等の障害を抱える脳卒中患者は、早期に適切な訓練を受けなければ、誤った歩行動作を取得してしまう恐れがある。例えば、脳卒中による片麻痺患者は、歩行リハビリテーションにより、麻痺側の足底を適正に接地させる歩行動作の取得が行われる。この際、麻痺側の足底は、感覚が低下しているため、当該麻痺側の感覚を他の感覚を使って患者が知覚できるようにフィードバックし、当該知覚に基づいて正しい運動を取得するバイオフィードバックと呼ばれる療法がある。ここで、感覚としては、触覚、圧覚、温覚、冷覚、痛覚等の皮膚感覚を含む体性感覚と、視覚、聴覚、味覚、嗅覚等の特殊感覚等がある。
このようなバイオフィードバック療法を行うことのできる装置として、視覚バイオフィードバック装置（特許文献１参照）と、聴覚バイオフィードバック装置（特許文献２参照）とが開示されている。前記視覚バイオフィードバック装置は、足底圧の分布変化を表示器（モニタ）に表示させることにより、患者の視覚を使って正しい状態を認識させる装置である。また、聴覚バイオフィードバック装置は、足底圧の分布変化を音に変換し、患者の聴覚を使って正しい状態を認識させる装置である。
特開平７−２０４２３５号公報 特開２００４−１４１２７５号公報
しかしながら、前記特許文献１の視覚バイオフィードバック装置にあっては、例えば、片麻痺患者の歩行訓練を行う場合、患者がモニタを注視していなければならず、安全面上、また、システム構成面上、広範囲での歩行訓練は無理がある。更に、前記特許文献２の聴覚バイオフィードバック装置にあっては、足底領域内での経時的な足圧の変化を音の強さやメロディー等で表現する方式を採っており、負荷の高い情報変換を要することから、患者はその状態を正確に理解することが難しいという不都合がある。
本発明は、このような不都合に着目して案出されたものであり、その目的は、視覚や聴覚等の特殊感覚を使わずに、所定の体表部分の体性感覚情報を理解し易くフィードバックすることができる感覚検出呈示装置及び歩行リハビリ支援装置を提供することにある。
（１）前記目的を達成するため、本発明は、使用者の第１の体表部分の体性感覚情報を検出する感覚検出手段と、前記第１の体表部分若しくは当該第１の体表部分と異なる使用者の第２の体表部分に対し、前記感覚検出手段で検出された体性感覚情報に対応した体性感覚情報を呈示する感覚呈示手段とを備える、という構成を採っている。
（２）ここで、前記感覚呈示手段は、前記使用者が触圧覚、振動覚及び／又は動き覚を受けるように皮膚を機械的に刺激する刺激付与装置を備え、当該刺激付与装置は、前記感覚検出手段で検出された体性感覚の大きさに応じた強さで、前記皮膚を刺激する、という構成を採ることが好ましい。
（３）また、本発明は、歩行障害を有する患者に対して正確な歩行動作を取得するためのリハビリテーションを支援する歩行リハビリ支援装置であって、
前記患者の足底圧を検出する感覚検出ユニットと、前記患者に対して所定の刺激を付与する感覚呈示ユニットと、前記感覚検出ユニットにより検出された足底圧に対応した刺激が付与されるように前記感覚呈示ユニットの動作を制御する制御ユニットとを備え、
前記感覚検出ユニットは、麻痺側の足底圧を検出可能に配置され、前記感覚呈示ユニットは、前記足底よりも感覚が良好となる体表部分に装着される、という構成を採っている。
（４）ここで、前記感覚検出ユニットは、前記患者の麻痺側及び非麻痺側の足底圧を検出可能に配置され、前記制御ユニットは、前記麻痺側の足底圧と前記非麻痺側の足底圧との差分に応じて、前記感覚呈示ユニットの動作を制御することもできる。
（５）また、前記感覚検出ユニットは、前記患者の麻痺側及び非麻痺側の足底圧を検出可能に配置され、前記制御ユニットは、前記麻痺側の足底圧に対応した刺激と前記非麻痺側の足底圧に対応した刺激とを切り替えて前記体表部分に付与するように、前記感覚呈示ユニットの動作を制御する、という構成を採ることも可能である。
（６）更に、前記感覚検出ユニットは、足底が載るソールと、このソール内の複数領域毎に患者Ｈの足底圧を検出する圧力センサとを備え、当該圧力センサは、前記複数領域の各足底圧をそれぞれ検出可能に配置され、
前記感覚呈示ユニットは、前記使用者が触圧覚、振動覚及び／又は動き覚を受けるように皮膚を刺激する刺激付与装置を備え、当該刺激付与装置は、前記複数領域に対応して設けられた複数の押圧体を含み、当該押圧体は、対応する領域の足底圧の大きさに応じた強さで皮膚を刺激する、という構成を採ることが好ましい。
前記（１）の構成によれば、使用者が環境に対して行った力学的作用を自身の肢体（体表部分）に体性感覚でバイオフィードバックすることで、前記力学的作用の妥当性を検証できるとともに、使用者が意識しながら自己の環境への働きかけ方の調整を行うことを支援可能となる。この際、所定の体表部分の体性感覚情報が、同一若しくは他の体表部分に対して体性感覚情報でフィードバックされることになるため、視覚や聴覚のような特殊感覚でフィードバックされる場合よりも、使用者は、フィードバックされた情報を格段に理解し易くなる。また、モニタ等の装置や画像変換や音変換等の処理が不要になって、情報の変換に際する構成や処理を簡素化することができ、装置のコンパクト化、携帯化に寄与することができる。
前記（２）及び（６）の構成によれば、所定の体表部分の体性感覚情報が機械的刺激を使って体表部分にフィードバックされるため、温熱的刺激、化学的刺激及び電気的刺激によるフィードバックに比べ、簡単な構成で、体性感覚をより細かく且つ分かり易くフィードバックさせることができる。
前記（３）の構成によれば、特別な機構や装置が不要となり、動作に関する処理も簡単に行えることから、装置全体を簡素化且つ小型化することができ、装置全体の持ち運びを容易にすることができる。従って、場所を選ばず歩行リハビリテーション訓練を行うことができる。
また、基本的な感覚の学習を行えば、理学療法士の付き添いがなくても、足底よりも感覚の良好な体表部分で受けた体性感覚情報に基づき、麻痺側の肢体の正しい動作を得る訓練を患者のみで行うことができる。従って、患者個人の自立リハビリテーションが十分に可能になり、理学療法士の付き添いによる訓練時間に制約が課されることなく、リハビリテーションに非常に有用となる。
ここで、本発明に係る歩行リハビリテーション装置を装着した片麻痺患者は、麻痺側の足底の感覚が足底よりも感覚の良好な体表部分で得られることから、片麻痺患者特有の内反接地や外反接地が改善された安定歩行のための運動イメージを取得し易くなるとともに、歩行を安定化させるための自らの体姿勢や運動パターンを調整し易くなり、転倒への恐怖心を早期に緩和できる効果が期待できる。
また、麻痺側の足底の触覚が、当該足底よりも感覚の良好な体表部分にフィードバックされるため、認知運動療法で最も本質的とされる知覚と運動の組織化を飛躍的に促進させるという効果もある。
前記（４）のように構成することにより、片麻痺患者に特有となる起立時の非麻痺側と麻痺側の左右バランスの悪さを改善し、患者を直立させるリハビリテーションも可能となる。
前記（５）の構成により、先ず、非麻痺側の足底圧に対応した刺激を体表部分に付与することで、目標となる適切な呈示刺激が自身の体表部分に与えられることになり、患者自身で目標となる呈示刺激（教師データ）を作り出すことができる。そして、麻痺側の足底圧に対応した刺激が体表部分に付与されるように切り替えることで、前記教師データを基に前述したリハビリテーションを行うことができる。つまり、患者自身の非麻痺側の足を使って、目標とする適正な接地状態（例えば踵接地）のときの呈示刺激を確認することができ、当該呈示刺激を麻痺側のリハビリテーション時の教師データにするように自己形成できるため、自立的なリハビリテーションに一層寄与することができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１には、本実施形態に係る歩行リハビリ支援装置の概略構成図が示されている。この図において、歩行リハビリ支援装置１０（感覚検出呈示装置）は、左右何れか一方に運動障害のある片麻痺患者Ｈ（使用者）に対し、正確な歩行動作を取得するためのリハビテーションを支援する装置である。本実施形態では、患者Ｈの左側を麻痺側とし、患者Ｈの右側を非麻痺側とする。
この歩行リハビリ支援装置１０は、患者Ｈの麻痺側の足底圧を検出する感覚検出ユニット１１と、患者Ｈの非麻痺側の前腕部Ａに装着され、前腕部Ａに所定の刺激を与える感覚呈示ユニット１３と、感覚検出ユニット１１による検出に対応して感覚呈示ユニット１３の動作を制御する制御ユニット１５とを備えて構成されている。
前記感覚検出ユニット１３は、図示省略した靴やサンダル等の履物の内底に敷かれて足底が載るソールＳと、このソールＳの表面の複数箇所に設けられて患者Ｈの足底圧を検出可能に配置された複数の圧力センサ１８とを備えている。
前記圧力センサ１８は、特に限定されるものではないが、薄型となる公知のＦＳＲ（Ｆｏｒｃｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｒｅｓｉｓｔｅｒ）センサが用いられている。当該圧力センサ１８は、図２（Ａ）に示される各領域Ｐ１〜Ｐ５にほぼ相対するソールＳの部分に設けられている。具体的には、同図（Ｂ）に示されるように、患者Ｈの足底における母趾領域Ｐ１、拇指球領域Ｐ２、小趾球領域Ｐ３、中央外側領域Ｐ４、及び踵部領域Ｐ５に、それぞれ複数個の圧力センサ１８が設けられている。これら圧力センサ１８では、患者Ｈの足底圧をそれぞれ検出できるようになっており、後述するように、制御ユニット１５で、各圧力センサ１８の検出結果を領域Ｐ１〜Ｐ５毎に合算して、当該各領域Ｐ１〜Ｐ５に作用している足底圧がそれぞれ求められる。
前記感覚呈示ユニット１３は、図３に示されるように、前腕部ＡにベルトＶ（図１参照）で固定されるカバー２０と、このカバー２０の内部に配置され、患者Ｈが触圧覚を受けるように前腕部Ａの皮膚を刺激する刺激付与装置２２とを備えている。
前記カバー２０は、前腕部Ａの前後二箇所で当該前腕部Ａに対して起立配置されるアーチ型の端壁２５，２５と、これら端壁２５，２５の図３中下部側方に配置された側壁２６と、当該周壁２６の図３中上端部分に連なって端壁２５，２５の間に配置される湾曲面状の内壁２８と、側壁２６の図３中下端側に連なる外壁２９とにより構成されている。これら端壁２５、側壁２６、内壁２８及び外壁２９で囲まれる部分が、前記刺激付与装置２２が収容される内部空間となる。
前記端壁２５は、図３中上側部分がほぼ半円弧状に切り欠かれた切り欠き部分Ｃとなっており、当該切り欠き部分Ｃに前腕部Ａが受容される。
前記内壁２８は、切り欠き部分Ｃに受容された前腕部Ａの外周にほぼ沿うような湾曲形状となっている。
前記刺激付与装置２２は、後述するように、患者Ｈの足底における各領域Ｐ１〜Ｐ５に対応して五個設けられている。これら各刺激付与装置２２は、それぞれ同一の構造となっており、図４及び図５に示されるように、箱型のカバー３０と、このカバー３０の図４中上側に表出する押圧体３２と、カバー３０の内側に配置され、押圧体３２を図４中上下方向に動作させる動作機構３４（図５参照）とを備えて構成されている。
前記カバー３０は、特に限定されるものではないが、図４中上側に位置する平面視ほぼ方形状の頂壁３６と、この頂壁３６の周縁から図４中下側に垂下する側壁３７と、この側壁３７の同図中下端側に連なる底壁３９とからなる。
前記押圧体３２は、ゴム等の弾性体によって中央が図４中上方に膨出する笠状に形成されたパッド４１と、このパッド４１の図４中下端側に固定されて、頂壁３６を貫通してカバー３０内に延びるピン４２とからなる。
前記動作機構３４は、ピン４２に巻回されたコイルばね４５と、ピン４２の図４中下端側に固定されたプレート４６と、側壁３７に回転可能に固定されたプーリ４７〜５１と、プーリ４７に一端側が固定されて他のプーリ４８〜５１に掛け回された形状記憶ワイヤＢと、この形状記憶ワイヤＢの他端側が固定される第１の動滑車５２と、この第１の動滑車５２の図５中上方に位置する第２の動滑車５３と、第２の動滑車５３の同図中上方の二箇所で側壁３７に回転可能に固定されたプーリ５４，５５と、第１及び第２の動滑車５２，５３とプーリ５４，５５に掛け回されたワイヤＷとを備えている。
前記コイルばね４５は、ピン４２を図５中上下方向に付勢するように、その一端側が頂壁３６に固定され、他端側がプレート４６に固定されている。
前記形状記憶ワイヤＢは、例えば、特開２００５−１９３５８３号公報、特開昭５７−１４１７０４号公報等に開示されているように、電流が流れると発熱により収縮可能となるＴｉ−Ｎｉ系若しくはＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系等の形状記憶合金により形成されている。また、この収縮状態から、電流の流れが停止すると、元の状態に伸長するようになっている。なお、図示省略しているが、この形状記憶ワイヤＢには、電気的な接続がなされており、前記制御ユニット１５の制御に基づき、付与される電流量が変化し、これによって、ワイヤＢの収縮量が任意に変更されることになる。
前記ワイヤＷは、外力による伸縮変形が不能となる材質で形成されており、その一端側が第２の動滑車５３に固定され、そこから第１の動滑車５２、プーリ５４、第２の動滑車５３、プーリ５５の順で巻回されて、他端側がプレート４６に固定されている。
以上のように構成された動作機構３４は、次のようにして、押圧体３２を上下方向に動作させる。まず、図５に示される初期状態から、制御ユニット１５で制御された大きさの電流が形状記憶ワイヤＢに流されると、当該形状記憶ワイヤＢがその特性により収縮する。これにより、第１の動滑車５２が図５中下方に引っ張られ、これに伴い、第２の動滑車５３が下方に移動しながら、ワイヤＷが動き、プレート４６がコイルばね４５の付勢力に抗して図５中上方に持ち上げられる。その結果、同図中上方にピン４２が移動し、パッド４１が突出することになる。このとき、形状記憶ワイヤＢに付加される電流の大きさに応じて当該形状記憶ワイヤＢの収縮量が変化し、それによって、図５中上方への押圧体３２の移動量が変わることになる。つまり、制御ユニット１５によって、パッド４１の突出量が制御される。そして、形状記憶ワイヤＢへの電流の供給が停止すると、元の長さに伸長しながら、コイルばね４５の付勢力によって、前述と逆の動作がなされ、プレート４６とともにパッド４１及びピン４２が図５中下方に移動する。
前記各刺激付与装置２２は、図３に示されるように、それら五個の各パッド４１が圧力センサ１８を含む各領域Ｐ１〜Ｐ５（図２参照）に相応する位置関係となるように配置されており、前記切り欠き部分Ｃに前腕部Ａが受容されたときに、当該前腕部Ａが前記初期状態の各パッド４１に接触しないようになっている。そして、前述したように、制御ユニット１５によって各刺激付与装置２２の動作機構３４（図５参照）の動作が制御されることで、所定のパッド４１が突出して前腕部Ａを押圧することで、患者Ｈの非麻痺側の前腕部Ａの皮膚が刺激され、患者Ｈは触圧覚を受けることになる。なお、各領域Ｐ１〜Ｐ５（図２参照）に対応してパッド４１を配置したが、各圧力センサ１８それぞれに対応してパッド４１を配置してもよい。また、各刺激付与装置２２の並びは、麻痺側の足跡が非麻痺側の前腕部Ａに転写したかのような刺激を受けることができる限り、種々の態様を採ることができる。例えば、各領域Ｐ１〜Ｐ５の並びを左右上下方向に拡大或いは縮小するように、各刺激付与装置２２を配置してもよい。この際の拡大・縮小の比率は、必ずしも等比率でなくても良い。
前記制御ユニット１５は、所定のコンピュータによって構成され、感覚検出ユニット１１と感覚呈示ユニット１３との間で有線又は無線により、若しくは、所定の回線を使って接続され、それらの間でデータの送受信が行われるようになっている。なお、特に限定されるものではないが、制御ユニット１５は、前述したように簡単な処理を行えばよいため、ハンディタイプとすることができ、患者Ｈの腰部等に装着可能にしてもよい。
この制御ユニット１５は、図１に示されるように、各圧力センサ１８の検出結果を領域Ｐ１〜Ｐ５毎に合算して当該各領域Ｐ１〜Ｐ５の足底圧をそれぞれ求める圧力測定部６０と、当該圧力測定部６０で求められた各領域Ｐ１〜Ｐ５の足底圧に応じて、各領域Ｐ１〜Ｐ５に対応した各押圧体３２を動作させるように感覚呈示ユニット１３に動作指令をする動作指令部６２とを備えている。従って、感覚検出ユニット１１及び圧力測定部６０は、麻痺側の足底（第１の体表部分）の足底圧（体性感覚情報）を検出する感覚検出手段を構成する。また、感覚呈示ユニット１３と動作指令部６２は、第２の体表部分である非麻痺側の前腕部Ａに対し、前記感覚検出手段で検出された足底圧に対応した触圧覚情報（体性感覚情報）を呈示する感覚呈示手段を構成する。
前記動作指令部６２は、足底圧を所定範囲で段階的（本実施形態では３〜５段階程度）に区分し、当該区分毎に段階的に押圧体３２の移動量を変えるように設定されている。なお、本発明は、これに限らず、足底圧に対応して無段階に押圧体３２を移動させるように設定してもよい。また、動作指令部６２は、足底圧が大きくなる程、押圧体３２の移動量が大きくなるように設定されているが、逆に、足底圧が大きくなる程、押圧体３２の移動量が小さくなるように反転した設定とすることもできる。
次に、前記歩行リハビリ支援装置１０を使ったリハビリテーションの手順について説明する。
先ず、患者Ｈは、椅子等に座った状態で、付添者によって任意に動かされた麻痺側の足の接地状態を目視する。このとき、感覚呈示ユニット１３から非麻痺側の前腕部Ａに、当該接地状態に対応した押圧力が付与され、患者Ｈは、当該押圧力を皮膚感覚（触圧覚）により記憶し、このときに感じた押圧力を目視した接地状態に対応付ける学習を行う。例えば、麻痺側の踵部のみを接地したときに、患者Ｈは、踵部のみの接地状態を目視してその状態を確認する。このとき、踵部の一点に集中して荷重が掛かるため、感覚検出ユニット１１で踵部のみに高い足底圧が検出される。そして、感覚呈示ユニット１３では、踵部領域Ｐ５に対応する位置の押圧体３２が、足底圧に対応した強さで非麻痺側の前腕部Ａを押圧し、その押圧部位とその刺激の大きさを患者Ｈが記憶することで、当該押圧部位のみに触圧覚があったときには、実際には、麻痺側の踵部のみが接地している状態になっているということを学習する。なお、ここで学習する接地状態とは、接地パターン、足底圧の大きさの相違、足底圧の移動方向がある。
次に、患者Ｈは、椅子等に座った状態で、付添者によって任意に動かされた麻痺側の足の接地状態を目視せずに、先に学習した皮膚感覚を思い出しながら、感覚呈示ユニット１３で前腕部Ａに呈示された触圧覚の位置及び大きさから、接地状態を表す絵等を使って、麻痺側の足の接地状態を回答する。これによって、感覚呈示ユニット１３で前腕部Ａに呈示された触圧覚の位置及び大きさと麻痺側の足の接地状態との対応付けの学習効果が確認される。
以上の事前学習を経て、実際のリハビリテーションが行われる。すなわち、歩行時等において目標とする足の接地状態が得られるように、患者Ｈの非麻痺側の前腕部Ａに呈示された触圧覚の情報に基づいて、患者Ｈは、麻痺側の足及び／又は当該足以外の肢体の運動を調整する。例えば、麻痺側の足の全域がほぼ接地した状態では、前記各領域Ｐ１〜Ｐ５の足底圧は、弱くほぼ均一になっており、この場合、非麻痺側の前腕部Ａには、全ての押圧体３２により、弱い押圧力がほぼ均一に付与されることになる。ここで、患者Ｈは、先の事前学習で、このような触圧覚とこのときの実際の接地状態との対応関係を記憶している。このため、麻痺側の足が全域でほぼ接地した状態を目標とすると、前腕部Ａに呈示される触圧覚にばらつきがあるような場合、患者Ｈは、麻痺側の足が目標とする接地状態になっていないことが分かり、前腕部Ａに呈示される触圧覚のばらつきが無くなるように、麻痺側の足及び／又は当該足以外の肢体の運動を調整する。つまり、患者Ｈは、前腕部Ａに呈示される感覚を使って、目標とする接地状態を得るための正しい運動を自発的に取得することができる。
以上の手順は、患者Ｈが椅子等に座った状態で行ってもよいし、立った状態で行ってもよい。なお、動作指令部６２の設定が前述のように反転した状態、つまり、足底圧が大きくなる程、押圧体３２の移動量が小さくなる設定とした場合も同様である。
従って、このような実施形態によれば、患者Ｈ自身が、自らの身体の感覚や運動状態に留意しながら行う自立リハビリテーションを支援できるという効果を得る。
また、前記実施形態の変形例として、前記制御ユニット１５の仕様を変更することにより、他の観点からのリハビリテーションも可能である。すなわち、この場合、非麻痺側の足にも感覚検出ユニット１１を装着する。このときの前記圧力測定部６０は、前記各領域Ｐ１〜Ｐ５にそれぞれについて、非麻痺側と麻痺側の足底圧の差分をも算出可能に設定されている。また、前記動作指令部６２は、非麻痺側と麻痺側の足底圧の差分に対応して押圧体３２の移動量を段階的に変えるように設定される。つまり、ここでの動作指令部６２は、左右の足底圧の差が殆どない目標の接地状態で、押圧体６２の移動量を最小にし、非麻痺側に体重が掛かったときに、左右の足底圧の差に応じて、押圧体６２の移動量が大きくなるように設定される。従って、患者Ｈは、立った状態で、片麻痺患者Ｈに特有となる非麻痺側への偏った重心状態を感覚呈示ユニット１３による非麻痺側の前腕部Ａへの触圧覚で知覚することができ、前腕部Ａに呈示される触圧覚がほぼ無くなるように、麻痺側を含む肢体の運動を調整することで、起立時の左右のアンバランス状態を是正する動きを次第に身に付けることができる。すなわち、本変形例によれば、片麻痺患者Ｈに特有となる起立時の非麻痺側と麻痺側の左右バランスの悪さを改善し、患者Ｈを直立させるリハビリテーションを行うことが可能となる。なお、前述とは逆に、左右の足底圧の差が殆どない目標の接地状態で、押圧体６２の移動量を最大にし、非麻痺側に体重が掛かったときに、左右の足底圧の差に応じて、押圧体６２の移動量が小さくなるように動作指令部６２を設定することもできる。
更に、次のような他の変形例を採用することもできる。すなわち、麻痺側及び非麻痺側の両足に感覚検出ユニット１１を装着した上で、前記圧力測定部６０で、非麻痺側と麻痺側それぞれについて、前記各領域Ｐ１〜Ｐ５の足底圧を測定可能にする。そして、ここでの動作指令部６２は、麻痺側の足底圧に応じて押圧体３２を移動させる麻痺側刺激呈示モード（通常モード）と、非麻痺側の足底圧に応じて押圧体３２を移動させる非麻痺側刺激呈示モードとをスイッチ等で切り替え可能になっている。この場合、先ず、患者Ｈによって、非麻痺側刺激呈示モードが選択され、感覚呈示ユニット１３によって、非麻痺側の足底圧に対応した刺激を非麻痺側の前腕部Ａに付与することで、目標となる適切な呈示刺激を患者Ｈ自身の体表部分に与え、これにより、自身で目標となる呈示刺激（教師データ）を作り出す。その後、患者Ｈによって、通常モードに切り替えられ、麻痺側の足底圧に対応した刺激を患者Ｈの前腕部Ａに付与するよことで、前記教師データを基に、前記実施形態で既述した歩行リハビリテーションを行う。この変形例によれば、目標とする適正な接地状態（例えば踵接地）を再現した際の呈示刺激が、患者自身の非麻痺側の足を使って確認することができ、教師データを患者Ｈ自身で体得することができるため、自立リハビリテーションを一層促進させることができる。
なお、前記実施形態及び各変形例では、感覚検出ユニット１１で足底の触圧覚を検出してバイオフィードバックを行っているが、本発明はこれに限らず、他の体表部位、例えば、前頭部、後頭部、顔部、額部、口唇部、指先、指先以外の手指手掌、上腕側面部、肩部、背中上部、背中下部、腹部、脚部、臀部等の体性感覚情報を検出してバイオフィードバックを行うことも可能である。ここで、検出される体性感覚情報としては、前述した触圧覚の他に、振動覚、動き覚、温度感覚及び痛覚等のその他皮膚感覚と、位置感覚等の深部感覚とが挙げられる。
また、感覚呈示ユニット１３は、前腕部Ａのみならず、前頭部、後頭部、顔部、額部、口唇部、指先、指先以外の手指手掌、上腕側面部、肩部、背中上部、背中下部、腹部、脚部、臀部等、非麻痺側のその他体表部位や、麻痺の程度の少ない体表部位に装着することも可能である。
ここで、感覚検出ユニット１１で所定の複数箇所の体性感覚情報を検出し、当該検出結果に基づいて、対応する複数箇所に感覚呈示ユニット１３で体性感覚情報を呈示してもよい。また、感覚検出ユニット１１で所定の複数箇所の体性感覚情報を検出し、当該検出結果を総合して、感覚呈示ユニット１３で体性感覚情報を所定の一箇所に呈示してもよいし、逆に、感覚検出ユニット１１で所定の一箇所の体性感覚情報を検出し、当該検出結果に基づいて、感覚呈示ユニット１３で体性感覚情報を所定の複数箇所に呈示してもよい
更に、感覚呈示ユニット１３は、感覚検出ユニット１１で検出された体性感覚情報に基づいて、他の機械的刺激、温熱的刺激、化学的刺激、及び／又は電気的刺激を体表部位に付与可能な構成としてもよい。
ここで、他の機械的刺激を付与する感覚呈示ユニット１３の構成としては、前記実施形態の構成を変形し、図５の形状記憶ワイヤＢに対する電流付与のＯＮ、ＯＦＦを短時間に繰り返し行うことで、感覚検出ユニット１１で検出された体性感覚情報に対応した振動数で押圧体３２を図５中上下方向に振動させ、皮膚に振動覚を呈示する構成を例示できる。また、図３の内壁２８に沿って押圧体３２を移動可能な構成とし、当該押圧体３２は、感覚検出ユニット１１で検出された体性感覚情報に対応した距離だけ移動することで、皮膚に動き覚を呈示する構成も例示できる。その他、ソレノイド、空気圧、圧電素子等を用いて押圧刺激や振動刺激を呈示する構成を採ってもよい。つまり、刺激付与装置２２としては、機械的刺激を患者Ｈに付与する場合、当該患者Ｈが触圧覚、振動覚及び／又は動き覚を受けるように皮膚を刺激する構成であれば何でも良い。
また、温熱的刺激を付与する感覚呈示ユニット１３の構成としては、皮膚に接触するパッド４１を加温若しくは冷却可能とし、感覚検出ユニット１１で検出された体性感覚情報に対応した温度でパッド４１を皮膚に接触させ、皮膚に温覚や冷覚を呈示する構成を例示できる。但し、温冷覚は、刺激面積、温度変化速度、順応状態等によって感覚が変化し、また、温度制御を高速で行うことは困難で、且つ、装置全体が大型化することから、前述した機械的刺激を付与する構成を採用するのが好ましい。
更に、化学的刺激を付与する感覚呈示ユニット１３の構成としては、皮膚に触れたときに清涼感覚や痛覚を呈示する液体を皮膚に噴射可能にし、当該噴射量を感覚検出ユニット１１で検出された体性感覚情報に対応させる構成を例示できる。
また、電気的刺激を体表部分に付与する感覚呈示ユニット１３の構成としては、皮膚に近接する複数の部位に電極を配置し、当該電極に対し、感覚検出ユニット１１で検出された体性感覚情報に対応した大きさの電流を与えることで、皮膚に電気的な痛覚や触覚を呈示する構成を例示できる。但し、電気刺激を利用するには、刺激を感じない強さと、痛みを感じる強さとの間の刺激強度範囲が極めて狭く、発汗等によって刺激中の閾値変動も大きいことから、前述した機械的刺激を付与する構成を採用するのが好ましい。
更に、前記実施形態及び各変形例では、本発明の感覚検出呈示装置が歩行リハビリ支援装置１０として適用された場合を図示説明したが、本発明はこれに限らず、第１の体表部分の体性感覚情報を他の部分である第２の体表部分に呈示することが要請される他の装置にも適用可能である。
例えば、感覚検出ユニット１１で検出された左右一方の手指の皮膚感覚情報を感覚呈示ユニット１３で他方の手指等に呈示する触覚呈示装置としても本発明を適用可能である。これにより、麻痺手での掴み具合や力加減等、物体操作に必要となる情報が得られ、これらの情報を基に、麻痺手の動かし方の調整を行うことが可能になる。つまり、麻痺手における指先の力加減等を具体的にイメージしながらリハビリテーションを行えることから、巧みさを向上させるリハビリテーション効果を生み出し得る。
また、麻痺側の足底圧を検出し、当該麻痺側の足底に圧刺激を呈示することで、麻痺側の足裏刺激を増幅するリハビリシューズ装置としても本発明を適用可能である。この装置によれば、麻痺側の足裏の接地に合わせて、実際の足底圧を増幅した圧刺激が足裏に与えられ、感覚麻痺のリハビリテーションが可能となる。
更に、義足の足底圧や義手の指先圧覚刺激に関する体性感覚情報を検出し、当該情報に基づく刺激を義足や義手以外の部位に呈示する装置として本発明を適用することも可能である。
その他、本発明における装置各部の構成は図示構成例に限定されるものではなく、実質的に同様の作用を奏する限りにおいて、種々の変更が可能である。
本発明の実施形態に係る歩行リハビリ装置の概略構成図。 （Ａ）は、足底圧を検出する領域を説明するための足裏を表す図であり、（Ｂ）は、感覚検出ユニットの概略平面図である。 感覚検出ユニットの概略斜視図。 刺激付与装置の概略斜視図。 刺激付与装置の概略縦断面図。
符号の説明
１０ 歩行リハビリ支援装置（感覚検出呈示装置）
１１ 感覚検出ユニット（感覚検出手段）
１３ 感覚呈示ユニット（感覚呈示手段）
１５ 制御ユニット
１８ 圧力センサ
２２ 刺激付与装置
３２ 押圧体
６０ 圧力測定部（感覚検出手段）
６２ 動作指令部（感覚呈示手段）
Ａ 前腕部（体表部分）
Ｈ 患者（使用者）
Ｐ１ 母趾領域
Ｐ２ 拇指球領域
Ｐ３ 小趾球領域
Ｐ４ 中央外側領域
Ｐ５ 踵部領域
Ｓ ソール

Claims (6)

  1. 使用者の第１の体表部分の体性感覚情報を検出する感覚検出手段と、前記第１の体表部分若しくは当該第１の体表部分と異なる使用者の第２の体表部分に対し、前記感覚検出手段で検出された体性感覚情報に対応した体性感覚情報を呈示する感覚呈示手段とを備えたことを特徴とする感覚検出呈示装置。
  2. 前記感覚呈示手段は、前記使用者が触圧覚、振動覚及び／又は動き覚を受けるように皮膚を機械的に刺激する刺激付与装置を備え、当該刺激付与装置は、前記感覚検出手段で検出された体性感覚の大きさに応じた強さで、前記皮膚を刺激することを特徴とする請求項１記載の感覚検出呈示装置。
  3. 歩行障害を有する患者に対して正確な歩行動作を取得するためのリハビリテーションを支援する歩行リハビリ支援装置であって、
    前記患者の足底圧を検出する感覚検出ユニットと、前記患者に対して所定の刺激を付与する感覚呈示ユニットと、前記感覚検出ユニットにより検出された足底圧に対応した刺激が付与されるように前記感覚呈示ユニットの動作を制御する制御ユニットとを備え、
    前記感覚検出ユニットは、麻痺側の足底圧を検出可能に配置され、前記感覚呈示ユニットは、前記足底よりも感覚が良好となる体表部分に装着されることを特徴とする歩行リハビリ支援装置。
  4. 前記感覚検出ユニットは、前記患者の麻痺側及び非麻痺側の足底圧を検出可能に配置され、前記制御ユニットは、前記麻痺側の足底圧と前記非麻痺側の足底圧との差分に応じて、前記感覚呈示ユニットの動作を制御することを特徴とする請求項３記載の歩行リハビリ支援装置。
  5. 前記感覚検出ユニットは、前記患者の麻痺側及び非麻痺側の足底圧を検出可能に配置され、前記制御ユニットは、前記麻痺側の足底圧に対応した刺激と前記非麻痺側の足底圧に対応した刺激とを切り替えて前記体表部分に付与するように、前記感覚呈示ユニットの動作を制御することを特徴とする請求項３記載の歩行リハビリ支援装置。
  6. 前記感覚検出ユニットは、足底が載るソールと、このソール内の複数領域毎に患者Ｈの足底圧を検出する圧力センサとを備え、当該圧力センサは、前記複数領域の各足底圧をそれぞれ検出可能に配置され、
    前記感覚呈示ユニットは、前記使用者が触圧覚、振動覚及び／又は動き覚を受けるように皮膚を刺激する刺激付与装置を備え、当該刺激付与装置は、前記複数領域に対応して設けられた複数の押圧体を含み、当該押圧体は、対応する領域の足底圧の大きさに応じた強さで皮膚を刺激することを特徴とする請求項３、４又は５記載の歩行リハビリ支援装置。
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