JP2013163010A - リハビリテーション指導方法およびリハビリテーション指導システム - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザーが個人用運動リズムに基づいてリハビリ運動を行うことのできるリハビリテーション指導方法およびリハビリテーション指導システムを提供する。
【解決手段】この方法は、ユーザーの個人用運動リズムデータに基づいて運動リズムを設定することと、運動リズムを出力してユーザーにリハビリ運動を指導することとを含む。この方法は、また、ユーザーのプロフィール、リハビリ運動を行う時間および運動リズムに基づいて、総酸素消費量を獲得することと、ユーザーの安静時心拍数およびリハビリ運動中のユーザーの平均心拍数に基づいて、ユーザーの運動強度を獲得することとを含む。この指導方法は、さらに、運動強度、総酸素消費量に基づいて、推奨する運動リズムを獲得することと、推奨する運動リズムに基づいて、ユーザーの個人用運動リズムデータを更新することとを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、リハビリテーション指導方法およびそれを用いたリハビリテーション指導システムに関するものである。

一般的に、ユーザーがリハビリ運動を行う時、ユーザーは、規定の運動モードに基づいてリハビリ運動の強度を選択する。例えば、心臓のリハビリ運動を行う時、ユーザーは、最大酸素消費量（maximal oxygen consumption, VO₂Max）のノルムテーブル（norm table）のインデックスと比較して、年齢や性別に基づいてリハビリ運動に適した強度を選択する。しかしながら、最大酸素消費量のノルムテーブルは、人々の酸素消費状態をサンプリングし、分類することによって作成されるため、ユーザー個人の安静時心拍数、運動時のユーザーの平均心拍数、ユーザーの現在の心臓危険レベル等のユーザーの個人的な身体状態は反映していない。そのため、最大酸素消費量のノルムテーブルは、ユーザーの現在の身体状態に適したリハビリ運動モードをユーザーに提供することができない。

また、専門的な指導がなく、ユーザーが自己判断により運動効果が得られないリハビリ運動を行うと、リハビリ運動中のユーザー個人の身体状態に基づく判断や指導がないために、最悪の場合には、ユーザーが回復不可能な怪我をする可能性がある。したがって、ユーザーの身体状態を検出し、ユーザーの身体状態に基づいて適切なリハビリ運動モードを提供してユーザーにリハビリ運動を指導することのできるリハビリ運動方法およびシステムを開発する必要がある。

本発明は、ユーザーが個人用運動リズムに基づいてリハビリ運動を行うことによって、最適なリハビリ効果を得ることができ、誤った運動概念によりユーザーに運動障害をきたすのを防ぐことのできるリハビリテーション指導方法およびリハビリテーション指導システムを提供する。

本発明は、ユーザーのリハビリ運動を補助するためのリハビリテーション指導方法を提供する。リハビリテーション指導方法は、心電センサ（electrocardiograph sensor）でユーザーの安静時心拍数を検出することと、ユーザーの個人用運動リズムデータに基づいて運動リズムを設定することと、運動リズムを出力してユーザーにリハビリ運動を指導することとを含む。リハビリテーション指導方法は、また、ユーザーのプロフィール、リハビリ運動を行う運動時間および運動リズムに基づいて、リハビリ運動中のユーザーの総酸素消費量を獲得することを含み、上述したユーザーのプロフィールは、ユーザーの危険レベルを含む。リハビリテーション指導方法は、また、リハビリ運動中に心電センサでユーザーの平均心拍数を検出することと、ユーザーの安静時心拍数およびリハビリ運動中のユーザーの平均心拍数に基づいて、ユーザーの運動強度を獲得することとを含む。リハビリテーション指導方法は、さらに、ユーザーの運動強度、リハビリ運動中のユーザーの総酸素消費量およびユーザーの危険レベルに基づいて、推奨する運動リズムを獲得することと、推奨する運動リズムに基づいて、ユーザーの個人用運動リズムデータを更新することとを含む。

本発明は、ユーザーのリハビリ運動を補助するためのリハビリテーション指導システムを提供する。リハビリテーション指導システムは、検出信号受信機と、メモリユニットと、個人用リハビリテーション指導ユニットと、出力ユニットとを含む。検出信号受信機は、ユーザーの安静時心拍数およびリハビリ運動中のユーザーの平均心拍数を受信するよう構成される。メモリユニットは、ユーザーのプロフィールおよびユーザーの個人用運動リズムデータを保存するよう構成される。個人用リハビリテーション指導ユニットは、検出信号受信機およびメモリユニットに結合され、ユーザーの個人用運動リズムデータに基づいて、運動リズムを設定するよう構成される。出力ユニットは、個人用リハビリテーション指導ユニットに結合され、運動リズムを出力してユーザーにリハビリ運動を指導するよう構成される。ここで、個人用リハビリテーション指導ユニットは、さらに、ユーザーのプロフィール、リハビリ運動を行う運動時間および運動リズムに基づいて、リハビリ運動中のユーザーの総酸素消費量を獲得するよう構成され、上述したユーザーのプロフィールは、ユーザーの危険レベルを含む。個人用リハビリテーション指導ユニットは、さらに、ユーザーの安静時心拍数およびリハビリ運動中の平均心拍数に基づいて、ユーザーの運動強度を獲得するよう構成される。さらに、個人用リハビリテーション指導ユニットは、ユーザーの運動強度、リハビリ運動中のユーザーの総酸素消費量およびユーザーの危険レベルに基づいて、推奨する運動リズムを獲得するよう構成される。

以上のように、本発明のリハビリテーション指導方法およびリハビリテーション指導システムは、各ユーザーに適した個人用運動リズムを設定し、各ユーザーに適した運動リズムを提供することによって、ユーザーにリハビリ運動を指導し、最適なリハビリ効果を得ることができる。このようにして、誤った運動概念によりユーザーに運動障害をきたすのを防ぐことができる。

本発明の実施形態に係るリハビリテーション指導システムを示す概略図である。 本発明の実施形態に基づくリハビリテーション指導システムの操作方法を示す概略図である。 図２に示した個人用リハビリテーション指導ユニットを示す概略的ブロック図である。 本発明の実施形態に係るリハビリテーション指導方法を示すフローチャートである。

図１は、本発明の実施形態に係るリハビリテーション指導システムを示す概略図である。

図１を参照すると、リハビリテーション指導システム１００は、踏み台昇降機（stepping machine）、トレッドミル（treadmill）、自転車マシン（bicycle machine）等の様々なリハビリ運動機器に実装され、ユーザーのリハビリ運動を補助するが、本発明はこれらに限定されない。また、本発明の１つの実施形態に基づき、リハビリテーション指導システム１００は、リハビリ運動機器を使用しないでユーザーに踏み台昇降（stepping）、歩行、ジョギング等のリハビリ動作を指導するために使用されてもよい。

注意すべきこととして、説明しやすいよう、本実施形態では、踏み台昇降機に実装されたリハビリテーション指導システム１００を例として、以下に詳しく説明する。ここで、いわゆる踏み台昇降運動とは、ラダーペダル（ladder pedal）により上下運動を繰り返し行う運動のことを指す。踏み台昇降運動の間、ユーザーの左右両方の足は、１段目から始めるものと仮定する。まず、ユーザーの右足（または左足）で１段上に上がり、それから、左足（または右足）で同じ段に上がる。この時、ユーザーの左右両方の足は、２段目にある。その後、右足（または左足）で１段下に下がり、それから、右足（または左足）で同じ段に下がる。最後に、ユーザーの左右両方の足を元の位置（すなわち、１段目）に戻し、１回の踏み台昇降運動が完了する。

リハビリテーション指導システム１００は、生理信号検出装置１０２と、検出信号受信機１０４と、入力ユニット１０６と、個人用リハビリテーション指導ユニット１１０と、メモリユニット１０８と、出力ユニット１１２とを含む。

生理信号検出装置１０２は、ユーザーの生理信号を検出するよう構成される。検出信号受信機１０４は、生理信号検出装置１０２からユーザーの生理信号を受信するよう構成される。本実施形態において、生理信号検出装置１０２は、無線通信技術により検出した生理信号を検出信号受信機１０４に伝送するが、本発明はこれに限定されない。生理信号検出装置１０２は、有線通信技術により検出信号受信機１０４と通信してもよい。例えば、本実施形態において、生理信号検出装置１０２は、心電センサ２１０および体重センサ２３０を含む。

心電センサ２１０は、ユーザーの安静時心拍数およびリハビリ運動中のユーザーの運動平均心拍数を検出するよう構成される。例えば、心電センサ２１０は、心電図、心拍、血流を検出して、または、赤外線（Infrared Ray, IR）検出手段を用いて、ユーザーの心拍数を獲得し、ブルートゥース（Bluetooth）や無線ネットワーク（wireless network）等の無線通信技術により検出した信号を検出信号受信機１０４に伝送するが、本発明はこれに限定されない。本発明の１つの実施形態において、心電センサ２１０は、ツイストペアケーブル（twisted pair cable）、同軸ケーブル（coaxial cable）または光ファイバ（optic fiber）等の有線通信技術により、検出した信号を検出信号受信機１０４に伝送してもよい。

体重センサ２３０は、ユーザーの体重を検出するよう構成される。本発明の１つの実施形態において、体重センサ２３０は、機械体重計である。注意すべきこととして、ユーザーの体重は、体重センサ２３０により検出されるが、本発明はこれに限定されない。別の実施形態において、体重センサ２３０を省略してもよく、ユーザーの体重は、入力ユニット１０６を用いてユーザーにより入力される。

入力ユニット１０６は、ユーザーが入力した信号を受信するよう構成され、出力ユニット１１２は、関連情報を出力（または表示）するよう構成される。入力ユニット１０６は、ユーザーが関連情報（例えば、名前や年齢、病気の危険レベル等のプロフィールデータ）を入力するための複数のキーを有してもよい。また、例えば、出力ユニット１１２がモニタを有する実施形態において、入力ユニット１０６は、モニタ上に、ユーザーが関連情報を入力するためのキーを表示してもよい。あるいは、関連情報は、ジェスチャーやポーズ等のユーザーの動きを認識することによって、入力ユニット１０６で入力される。

メモリユニット１０８は、ユーザーのプロフィールを保存するよう構成される。詳しく説明すると、ユーザーが初めてリハビリテーション指導システム１００を使用する時、ユーザーは、プロフィールを入力するよう要求される。そして、ユーザーが入力ユニット１０６を用いて入力したプロフィールは、メモリユニット１０８に保存される。例えば、ユーザーのプロフィールは、ユーザーの名前、年齢、性別、体重、危険レベルを含む。ここで、上述した危険レベルは、ユーザーの健康状態に応じて、高リスクレベル、中リスクレベル、低リスクレベルに分けられる。しかしながら、本発明のリスクレベルの分類は、上述した３種類に限定されない。例えば、ユーザーの危険レベルは、心臓病の危険レベル、肺炎の危険レベル、または他の様々な病気の危険レベルを含む。

特に、本実施形態において、メモリユニット１０８は、ユーザーの個人用運動リズムデータを保存する。詳しく説明すると、ユーザーの個人用運動リズムデータは、ユーザーの身体状態に基づいて設定され、ユーザーにリハビリ運動を指導するために使用される。例えば、ユーザーが踏み台昇降リハビリ運動を行う時、ユーザーが踏み台昇降リハビリ運動を行うのに適した昇降回数は、ユーザーの個人用運動リズムデータに基づいて設定される。

例えば、本実施形態において、メモリユニット１０８は、フラッシュメモリモジュールである。しかしながら、本発明はこれに限定されないことを理解されたい。例えば、メモリユニット１０８は、不揮発性メモリモジュール、光記録媒体、磁気記憶媒体、または他の種類の記憶媒体であってもよい。

個人用リハビリテーション指導ユニット１１０は、検出信号受信機１０４、入力ユニット１０６、出力ユニット１１２およびメモリユニット１０８に結合され、個人用リハビリテーション指導ユニット１１０の操作全体を制御するよう構成される。

図２は、本発明の実施形態に基づくリハビリテーション指導システムの操作方法を示す概略図である。

図２を参照すると、まず、心電センサ２１０を着用したユーザーが体重センサ２３０を設置したラダーペダルに上がり、リハビリテーション指導システム１００を開始した時、個人用リハビリテーション指導ユニット１１０は、入力ユニット１０６を用いてユーザーのプロフィールを入力するようユーザーをガイドし、検出信号受信機１０４が心電センサ２１０および体重センサ２３０から受信したユーザーの心拍数と体重に関する信号に基づいて、メモリユニット１０８にユーザーの安静時心拍数と体重を保存する。詳しく説明すると、ユーザーが踏み台昇降リハビリ運動を行う前に、個人用リハビリテーション指導ユニット１１０は、検出信号受信機１０４および心電センサ２１０を用いて検出した心拍数をユーザーの安静時心拍数とすることによって、ユーザーの心拍数を検出する。

次に、個人用リハビリテーション指導ユニット１１０は、ユーザーの個人用運動リズムデータに基づいて、運動リズムを設定する。ここで、運動リズムは、１分以内にユーザーが踏み台昇降運動を行う回数を意味し、リハビリ運動をユーザーに指導するために使用される。例えば、ユーザーは、一定期間内に特定の回数の踏み台昇降運動を完了するよう指示されるが、本発明はこれに限定されない。例えば、他のリハビリ運動を行っている時、運動リズムは、一定期間内に特定の周の数（またはトレッドミルでシミュレーションした特定のメートル数）を走るまたは歩くようユーザーに指示するか、あるいは、一定期間内に特定の周の数を自転車で走るようユーザーに指示してもよい。

特に、本実施形態において、個人用リハビリテーション指導ユニット１１０は、出力ユニット１１２を介して運動リズムに基づく感知信号を出力することによって、ユーザーに踏み台昇降リハビリ運動を指導する。例えば、出力ユニット１１２のモニタは、現在の踏み台昇降リハビリ運動の昇降回数（例えば、１分につき２５．１４回）を表示するか、あるいは、モニタに踏み台昇降リハビリ運動を行っている人のアニメーションを表示してユーザーに指導するが、本発明はこれに限定されない。例えば、本発明の別の実施形態において、ユーザーに踏み台昇降リハビリ運動を指導するために使用される感知信号は、音（例えば、言語音、音楽等）、画像、バイブレーション、またはこれらの組合せであってもよい。

また、個人用リハビリテーション指導ユニット１１０は、出力ユニット１１２のモニタにユーザー個人の生理情報を表示する。例えば、個人用リハビリテーション指導ユニット１１０は、検出信号受信機１０４および心電センサ２１０を用いてユーザーの心拍数の信号を継続的に受信し、受信した心拍信号に基づいて、出力ユニット１１２のモニタにユーザーの情報（例えば、ユーザーの心電図、心拍、心拍リズム変動等）を表示する。また、例えば、個人用リハビリテーション指導ユニット１１０は、ユーザーのカロリー消費量を計算し、出力ユニット１１２のモニタにそれを表示する。さらに、例えば、個人用リハビリテーション指導ユニット１１０は、ユーザーの実際の動きを検出して、踏み台昇降リハビリ運動を行っているユーザーの達成度を判別し、検出した達成度をモニタに表示する。

特に、本実施形態において、ユーザーが踏み台昇降リハビリ運動を完了する最後の１分間に、個人用リハビリテーション指導ユニット１１０は、検出信号受信機１０４および心電センサ２１０を用いてユーザーの心拍数を継続的に測定し、踏み台昇降リハビリ運動中の平均心拍数や心拍リズム変動、心拍が安静時心拍数に戻るまでの合計時間、心拍が安静時心拍数に戻るまでの速度等のユーザー情報を計算する。

その後、個人用リハビリテーション指導ユニット１１０は、ユーザーの生理状態（例えば、ユーザーの年齢）や踏み台昇降リハビリ運動中のユーザーの状態（例えば、踏み台昇降リハビリ運動中の平均心拍数）に基づいて個人用ノルム計算（norm calculation）を行うことによって、ユーザーに適した推奨する運動リズムを獲得し、推奨する運動リズムに基づいてメモリユニット１０８に保存されたユーザーの個人用運動リズムデータを更新する。そして、ユーザーが再び踏み台昇降リハビリ運動を行う時、個人用リハビリテーション指導ユニット１１０は、更新された個人用運動リズムデータに基づいて、運動リズムを設定する。

以下に、個人用リハビリテーション指導ユニット１１０を示す概略的ブロック図を用いて、ユーザーのプロフィールおよび受信した生理信号に基づいて推奨する運動リズムのフィードバックを返信するメカニズムについて詳しく説明する。

図３は、本発明の１つの実施形態に係る個人用リハビリテーション指導ユニットを示す概略的ブロック図である。

図３を参照すると、個人用リハビリテーション指導ユニット１５０（若しくは図面３の符号１５０を符号１１０に変更する。）は、運動リズム設定モジュール１５１と、運動酸素消費量計算モジュール１５３と、運動強度計算モジュール１５５と、カロリー消費量計算モジュール１５７と、個人用ノルム計算モジュール１５９とを含む。

運動リズム設定モジュール１５１は、ユーザーの個人用運動リズムデータをメモリユニット１０８から読み込んで、運動リズムを設定するよう構成される。詳しく説明すると、運動リズム設定モジュール１５１は、保存されたユーザーの個人用運動リズムデータをメモリユニット１０８から読み込んで、個人用運動リズムデータに基づいて踏み台昇降リハビリ運動を行うための運動リズムを設定する。例えば、運動リズム設定モジュール１５１は、踏み台昇降リハビリ運動を行うための運動リズムを１分につき２５回と設定する。

注意すべきこととして、本発明の１つの実施形態において、ユーザーがリハビリ運動をしようとするたびに、運動リズム設定モジュール１５１は、ユーザーに対応するプロフィールがメモリユニット１０８に保存されているかどうかを判断する。ユーザーに対応するプロフィールがメモリユニット１０８に保存されている場合、運動リズム設定モジュール１５１は、ユーザーの個人用運動リズムデータを読み込み、個人用運動リズムデータに基づいて運動リズムを設定する。ユーザーに対応するプロフィールがメモリユニット１０８に保存されていない場合、運動リズム設定モジュール１５１は、出力ユニット１１２を介してインターフェースを表示し、プロフィールを入力するようユーザーに要求する。ユーザーが、名前、年齢、性別、心臓病の危険レベル等のプロフィールデータを入力し終わった後、運動リズム設定モジュール１５１は、まず、踏み台昇降リハビリ運動の標準運動リズムデータをユーザーの個人用運動リズムデータとして使用する。ここで、踏み台昇降リハビリ運動の標準運動リズムデータは、年齢と性別に基づいて分類された固定の運動回数データである。本発明の１つの実施形態において、運動リズム設定モジュール１５１は、さらに、ユーザーの体重および危険レベル（例えば、心臓病の危険レベル）に基づいて、異なる標準運動リズムデータを選択する。

運動酸素消費量計算モジュール１５３は、ユーザーの体重に基づくリハビリ運動中のユーザーの総酸素消費量、およびリハビリ運動中のユーザーの運動時間および運動リズムを計算するよう構成される。本発明の１つの実施形態において、総酸素消費量は、ユーザーの体重、ユーザーがリハビリ運動を行う時間、運動中のユーザーの酸素消費量、および休憩中のユーザーの酸素消費量（例えば、総酸素消費量＝ユーザーの体重×運動時間×（運動中の酸素消費量＋休憩中の酸素消費量））に基づいて計算される。例えば、踏み台昇降リハビリ運動を例とした場合、運動酸素消費量計算モジュール１５３は、下記の式（１）によって、ユーザーの総酸素消費量を推定することができる。

［数式（１）］
TVO2=W×T×((0.2×f)+(1.33×1.8×H×f)+3.5×RVO2)

ここで、ＴＶＯ２はユーザーの総酸素消費量であり、Ｗはユーザーの体重であり、Ｔは踏み台昇降リハビリ運動を行う時間であり、ｆは踏み台の昇降回数であり、Ｈはラダーペダルの高さ（単位：ｍ、メートル）であり、ＲＶＯ２は休憩中の酸素消費量である。例えば、ユーザーの体重が７５ｋｇで、踏み台昇降リハビリ運動を行う運動時間が３分で、ラダーペダルの高さが０．３５ｍで、踏み台の昇降回数が１分につき２４回であると仮定すると、踏み台昇降リハビリ運動を行うユーザーの酸素消費量は、６３９２．１６ｍｌである。なお、上述した総酸素消費量の計算方法は単なる例であり、本発明はこれに限定されないことを理解されたい。本発明は、総酸素消費量を計算することのできる他の方法を適用してもよい。

運動強度計算モジュール１５５は、ユーザーの年齢に基づいて、ユーザーの最大心拍数を推定し、最大心拍数および検出した安静時心拍数に基づいて、ユーザー専用の心拍数を計算するよう構成される。また、運動強度計算モジュール１５５は、さらに、リハビリ運動中のユーザーの平均心拍数、安静時心拍数およびユーザー専用の心拍数に基づいて、ユーザーの運動強度を計算するよう構成される。

例えば、本実施形態において、運動強度計算モジュール１５５は、下記の式（２）〜（４）により、ユーザーの最大心拍数、ユーザー専用の心拍数および運動強度を計算することができる。

［数式（２）］
MHR=220-Age

［数式（３）］
HRR=MHR-RHR

［数式（４）］
ES=(AHR-RHR)/HRR

ここで、ＭＨＲはユーザーの推定最大心拍数であり、Ａｇｅはユーザーの年齢であり、ＨＲＲはユーザーの専用心拍数であり、ＲＨＲはユーザーの安静時心拍数であり、ＥＳはユーザーの運動強度であり、ＡＨＲはリハビリ運動中のユーザーの平均心拍数である。しかしながら、本発明はこれに限定されないことを理解されたい。推定最大心拍数は、入力ユニット１０６を用いてユーザーが入力してもよい。例えば、ユーザーの安静時心拍数が７０で、踏み台昇降リハビリ運動中の平均心拍数が１６０である場合、ユーザーの運動強度は７２％である。なお、運動強度の計算方法は単なる例であり、本発明はこれに限定されないことを理解されたい。本発明は、上述した運動強度を計算することのできる他の方法を適用してもよい。

カロリー消費量計算モジュール１５７は、リハビリ運動中のユーザーの総酸素消費量に基づいて、リハビリ運動中のユーザーの総カロリー消費量を獲得するよう構成される。例えば、カロリー消費量計算モジュール１５７は、下記の式（５）に基づいて、リハビリ運動中のユーザーの総カロリー消費量を計算することができる。

［数式（５）］
TK=TVO2×4.9

ここで、ＴＫは、リハビリ運動中のユーザーの総カロリー消費量である。例えば、リハビリ運動中のユーザーの総酸素消費量が６．３９Ｌである場合、リハビリ運動中のユーザーの総カロリー消費量は、式（５）から、カロリー消費量計算モジュール１５７により３１．３２ｋｃａｌと算出される。なお、上記で計算した総カロリー消費量は単なる例であり、本発明はこれに限定されないことを理解されたい。本発明は、上述した総カロリー消費量を計算することのできる他の方法を適用してもよい。

個人用ノルム計算モジュール１５９は、ユーザーの運動強度およびリハビリ運動中のユーザーの総カロリー消費量に基づいて、推奨する運動リズムを獲得するよう構成される。詳しく説明すると、個人用ノルム計算モジュール１５９は、ユーザーの危険レベルに基づいて初期運動強度を設定し、ユーザーの危険レベル、ユーザーの運動強度およびリハビリ運動中のユーザーの総カロリー消費量に基づいて、ユーザーの総カロリー消費量目標値および総酸素消費量目標値を計算することによって、推奨する運動リズムを計算する。

例えば、ユーザーの心臓病の危険レベルが低い時、個人用ノルム計算モジュール１５９は、ユーザーの初期運動強度を７５％に設定する。詳しく説明すると、ユーザーの心臓病の危険レベルが高ければ高いほど、ユーザーは、リハビリ運動をより穏やかに行う必要がある。つまり、リハビリ運動中にユーザーが気分を悪くしないよう、リハビリ運動を行うユーザーの運動強度を低くする必要がある。そのため、本実施形態において、ユーザーの心臓病の危険レベルが高リスクレベルである場合、ユーザーが踏み台昇降リハビリ運動を行うのに適した初期設定運動強度は２５％である。ユーザーの心臓病の危険レベルが中リスクレベルである場合、ユーザーが踏み台昇降リハビリ運動を行うのに適した初期設定運動強度は５０％である。ユーザーの心臓病の危険レベルが低リスクレベルである場合、ユーザーが踏み台昇降リハビリ運動を行うのに適した初期設定運動強度は７５％である。しかしながら、本発明はこれに限定されない。本発明の別の実施形態において、危険レベルは、実際の要求に応じて調整可能である。

次に、個人用ノルム計算モジュール１５９は、運動強度計算モジュール１５５で計算した運動強度およびカロリー消費量計算モジュール１５７で算出した総カロリー消費量に基づいて、初期運動強度に対応する総カロリー消費量目標値および総酸素消費量目標値を計算する。例えば、踏み台昇降リハビリ運動中のユーザーの運動強度が７２％で、総カロリー消費量が３１．３２ｋｃａｌであると設定すると、個人用ノルム計算モジュール１５９により算出される初期運動強度（７５％）に対応する総カロリー消費量目標値および総酸素消費量目標値は、それぞれ３２．６２５ｋｃａｌおよび６６５８ｍｌである。そして、式（１）に基づいて、個人用ノルム計算モジュール１５９により算出される推奨する踏み台の昇降回数、すなわち推奨する運動リズムは、１分につき２５．１４回である。

特に、個人用ノルム計算モジュール１５９は、算出した推奨する運動リズムに基づいて、メモリユニット１０８に保存された個人用運動リズムデータを更新する。

注意すべきこととして、本実施形態において、運動リズム設定モジュール１５１、運動酸素消費量計算モジュール１５３、運動強度計算モジュール１５５、カロリー消費量計算モジュール１５７、および個人用ノルム計算モジュール１５９は、ハードウェア回路であるが、本発明はこれに限定されない。例えば、本発明の別の実施形態において、個人用リハビリテーション指導ユニット１１０は、プロセッサユニットおよびメモリモジュールで構成されてもよい。メモリモジュールは、プログラムコードを保存して、運動リズム設定モジュール１５１、運動酸素消費量計算モジュール１５３、運動強度計算モジュール１５５、カロリー消費量計算モジュール１５７、および個人用ノルム計算モジュール１５９の機能を実施する。そして、プロセッサユニットは、プログラムコードを実行して、個人用運動リズムを用いてユーザーにリハビリ運動を指導する。

図４は、本発明の実施形態に係るリハビリテーション指導方法を示すフローチャートである。

図４を参照すると、まず、リハビリテーション指導システム１００が使用可能になると、個人用リハビリテーション指導ユニット１１０がユーザーのプロフィールを獲得する（ステップＳ４０１）。例えば、ユーザーのプロフィールがメモリユニット１０８に保存されている場合、個人用リハビリテーション指導ユニット１１０がユーザーの名前（または、任意の識別可能なコード）に基づいて、入力ユニット１０６により入力されたユーザーの年齢データをメモリユニット１０８から読み込む。あるいは、ユーザーのプロフィールがメモリユニット１０８に保存されていない場合は、個人用リハビリテーション指導ユニット１１０がユーザーにプロフィールを入力するよう要求し、ユーザーの年齢データを獲得する。

それから、ステップＳ４０３において、心電センサ２１０がユーザーの安静時心拍数を検出する。

そして、ステップＳ４０５において、個人用リハビリテーション指導ユニット１１０は、ユーザーの年齢に基づいて、ユーザーの最大心拍数を推定し、ユーザーの最大心拍数および安静時心拍数に基づいて、ユーザー専用の心拍数を計算する。しかしながら、最大心拍数は、ユーザーの年齢に基づいて推定される場合のみに限定されず、ユーザーが手動で入力し、調整してもよい。

次に、ステップＳ４０７において、個人用リハビリテーション指導ユニット１１０は、ユーザーがリハビリテーション指導システム１００を使用して、メモリユニット１０８に保存された記録に基づいてリハビリ運動を完了したことがあるかどうかを判断する。

ユーザーがリハビリテーション指導システム１００を使用してリハビリ運動を完了したことがない場合、ステップＳ４０９において、個人用リハビリテーション指導ユニット１１０が標準運動リズムデータに基づいて運動リズムを設定する。ユーザーがリハビリテーション指導システム１００を使用してリハビリ運動を完了したことがある場合は、ステップＳ４１１において、個人用リハビリテーション指導ユニット１１０がメモリユニット１０８からユーザーの個人用リズムデータを読み込んで、個人用運動リズムデータに基づいて運動リズムを設定する。

次に、ステップＳ４１３において、個人用リハビリテーション指導ユニット１１０は、運動リズムを出力して、ユーザーにリハビリ運動を指導する。例えば、上述したように、出力ユニット１１２は、モニタや音声（言語音または音楽）出力装置を使用してパターンや音等の知覚信号を表示することによって、踏み台の昇降回数、歩行速度、ジョギング速度、または自転車の回転速度を出力して、ユーザーにリハビリ運動を指導する。

ステップＳ４１５において、心電センサ２１０は、リハビリ運動中のユーザーの平均心拍数を検出する。例えば、リハビリ運動を行っている３分間に、心電センサ２１０は、ユーザーの心拍数を継続的に検出して、リハビリ運動中の平均心拍数を計算するが、本発明はこれに限定されない。本発明の１つの実施形態において、リハビリ運動中の平均心拍数は、ユーザーがリハビリ運動を始めた時間から、ユーザーがリハビリ運動を終える前の時間、例えば、ユーザーがリハビリ運動を終える１分前までの平均心拍数であってもよい。

そして、ステップＳ４１７において、個人用リハビリテーション指導ユニット１１０は、リハビリ運動中のユーザーの平均心拍数、安静時心拍数、および専用心拍数に基づいて、ユーザーに対応する運動強度を獲得する。

次に、ステップＳ４１９において、個人用リハビリテーション指導ユニット１１０は、ユーザーの体重およびリハビリ運動を行う運動時間を獲得する。詳しく説明すると、実施形態において、体重センサ２３０が装備されている場合、個人用リハビリテーション指導ユニット１１０は、体重センサ２３０および検出信号受信機１０４により、ユーザーの体重を獲得する。あるいは、実施形態において、体重センサ２３０が装備されていない場合、個人用リハビリテーション指導ユニット１１０は、ユーザーが入力ユニット１０６を使用して入力した体重データに基づいて、ユーザーの体重を獲得する。また、リハビリテーション指導システム１００は、さらに、タイマー（図示せず）を装備し、個人用リハビリテーション指導ユニット１１０は、タイマーの記録に基づいて、リハビリ運動を行う運動時間を獲得する。

次に、ステップＳ４２１において、個人用リハビリテーション指導ユニット１１０は、ユーザーの体重、ユーザーの運動時間および運動リズムに基づいて、リハビリ運動中のユーザーの総酸素消費量を獲得する。また、ステップＳ４２３において、個人用リハビリテーション指導ユニット１１０は、ユーザーの危険レベル、運動強度およびリハビリ運動中のユーザーの総酸素消費量に基づいて、ユーザーの個人用総酸素消費量目標値を計算する。例えば、ステップＳ４２１およびＳ４２３において、個人用リハビリテーション指導ユニット１１０は、ユーザーの危険レベル、運動強度およびリハビリ運動中のユーザーの総酸素消費量に基づいて、ユーザーの総カロリー消費量目標値を計算し、算出したリハビリ運動中の総カロリー消費量目標値、ユーザーの体重およびリハビリ運動を行う運動時間に基づいて、ユーザーの個人用総酸素消費量目標値を計算する。

最後に、ステップＳ４２５において、個人用リハビリテーション指導ユニット１１０は、個人用総酸素消費量目標値、ユーザーの体重およびリハビリ運動を行う運動時間に基づいて、ユーザーの推奨する運動リズムを計算する。ステップＳ４２７において、個人用リハビリテーション指導ユニット１１０は、算出した推奨する運動リズムに基づいて、ユーザーの個人用運動リズムをメモリユニット１０８に更新する。

注意すべきこととして、図４のフローチャートは単なる例であり、本発明を限定する意図はない。別の実施形態において、リハビリテーション指導方法は、実際の状況に応じて、追加、削除、または操作上の詳細やステップの順番を調整してもよい。

以上のように、本発明のリハビリテーション指導方法およびリハビリテーション指導システムは、各ユーザーの個人用運動リズムデータを継続的に設定および更新することによって、ユーザーにリハビリ運動を指導するため、最適なリハビリ効果を得ることができ、誤った運動概念によりユーザーに運動障害をきたすのを防ぐことができる。

以上のごとく、この発明を実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。

上述した説明に基づき、ユーザーがリハビリ運動を行う時、リハビリ運動に対する個人用のガイドをユーザーに提供することができる。したがって、このリハビリテーション指導方法およびリハビリテーション指導システムは、リハビリテーションの分野で大変価値がある。

１００ リハビリテーション指導システム
１０２ 生理信号検出装置
１０４ 検出信号受信機
１０６ 入力ユニット
１０８ メモリユニット
１１０ 個人用リハビリテーション指導ユニット
１１２ 出力ユニット
１５１ 運動リズム設定モジュール
１５３ 運動酸素消費量計算モジュール
１５５ 運動強度計算モジュール
１５７ カロリー消費量計算モジュール
１５９ 個人用ノルム計算モジュール
２１０ 心電センサ
２３０ 体重センサ
Ｓ４０１、Ｓ４０３、Ｓ４０５、Ｓ４０７、Ｓ４０９、Ｓ４１１、Ｓ４１３、Ｓ４１５、Ｓ４１７、Ｓ４１９、Ｓ４２１、Ｓ４２３、Ｓ４２５、Ｓ４２７ ステップ

Claims (20)

1. ユーザーにリハビリ運動を指導するためのリハビリテーション指導方法であって、
   心電センサでユーザーの安静時心拍数を検出することと、
   前記ユーザーの個人用運動リズムデータに基づいて運動リズムを設定することと、
   前記運動リズムを出力して、前記ユーザーに前記リハビリ運動を指導することと、
   前記心電センサで前記リハビリ運動中の前記ユーザーの平均心拍数を検出することと、
   前記ユーザーのプロフィール、前記リハビリ運動を行う運動時間および前記運動リズムに基づいて、前記リハビリ運動中の前記ユーザーの総酸素消費量を獲得し、前記ユーザーの前記プロフィールが、前記ユーザーの危険レベルを含むことと、
   前記ユーザーの前記安静時心拍数および前記リハビリ運動中の前記ユーザーの前記平均心拍数に基づいて、前記ユーザーの運動強度を獲得することと、
   前記ユーザーに対応する前記運動強度、前記リハビリ運動中の前記ユーザーの前記総酸素消費量および前記ユーザーの前記危険レベルに基づいて、推奨する運動リズムを獲得することと、
   前記推奨する運動リズムに基づいて、前記ユーザーの前記個人用運動リズムデータを更新することと
   を含むリハビリテーション指導方法。
2. 前記ユーザーの前記プロフィールが、前記ユーザーの体重を含み、
   前記ユーザーの前記プロフィール、前記運動時間および前記運動リズムに基づいて、前記リハビリ運動中の前記ユーザーの前記総酸素消費量を獲得するステップが、
   前記ユーザーの前記体重、前記運動時間および前記運動リズムに基づいて、前記リハビリ運動中の前記ユーザーの前記総酸素消費量を計算すること
   を含む請求項１に記載のリハビリテーション指導方法。
3. 前記ユーザーの前記プロフィールが、前記ユーザーの年齢を含み、
   前記ユーザーの前記安静時心拍数および前記リハビリ運動中の前記ユーザーの前記平均心拍数に基づいて、前記ユーザーに対応する前記運動強度を計算する前記ステップが、
   前記ユーザーの前記年齢に基づいて、前記ユーザーに対応する最大心拍数を推定することと、
   前記最大心拍数および前記安静時心拍数に基づいて、前記ユーザーに対応する専用心拍数を計算することと、
   前記リハビリ運動中の前記ユーザーの前記平均心拍数、前記安静時心拍数および前記ユーザーに対応する前記専用心拍数に基づいて、前記ユーザーに対応する前記運動強度を計算することと
   を含む請求項１または２に記載のリハビリテーション指導方法。
4. 前記リハビリ運動中の前記ユーザーの前記総酸素消費量に基づいて、前記リハビリ運動中の前記ユーザーの総カロリー消費量を獲得すること
   をさらに含み、前記ユーザーに対応する前記運動強度および前記リハビリ運動中の前記ユーザーの前記総酸素消費量に基づいて、前記推奨する運動リズムを獲得する前記ステップが、前記ユーザーに対応する前記運動強度および前記リハビリ運動中の前記ユーザーの前記総カロリー消費量に基づいて、前記推奨する運動リズムを獲得することを含む請求項１〜３のいずれか１項に記載のリハビリテーション指導方法。
5. 前記ユーザーに対応する前記運動強度および前記リハビリ運動中の前記ユーザーの前記総酸素消費量に基づいて、前記推奨する運動リズムを獲得する前記ステップが、
   前記ユーザーの前記危険レベル、前記ユーザーに対応する前記運動強度および前記リハビリ運動中の前記ユーザーの前記総カロリー消費量に基づいて、前記ユーザーの総カロリー消費量目標値を計算することと、
   前記総カロリー消費量目標値、前記ユーザーの前記体重および前記運動時間に基づいて、前記ユーザーの個人用総酸素消費量目標値を計算することと、
   前記個人用総酸素消費量目標値に基づいて、前記推奨する運動リズムを計算することと
   を含む請求項４に記載のリハビリテーション指導方法。
6. 前記運動リズムを出力して、前記ユーザーの前記個人用運動リズムデータに基づいて、前記ユーザーに前記リハビリ運動を指導する前記ステップが、
   前記ユーザーに対応する前記個人用運動リズムデータがメモリユニットに保存されているかどうかを判断すること
   を含み、前記ユーザーに対応する前記個人用運動リズムデータが前記メモリユニットに保存されている時、前記ユーザーに対応する前記個人用運動リズムデータを前記メモリユニットから読み込んで、前記個人用運動リズムデータに基づいて前記運動リズムを設定し、
   前記ユーザーに対応する前記個人用運動リズムデータが前記メモリユニットに保存されていない時、標準運動リズムデータに基づいて前記運動リズムを設定する請求項１〜５のいずれか１項に記載のリハビリテーション指導方法。
7. 前記運動リズムを出力して、前記ユーザーに前記リハビリ運動を指導する前記ステップが、
   前記運動リズムに基づいて感知信号を出力し、前記感知信号に基づいて前記ユーザーに前記リハビリ運動を指導すること
   を含む請求項１〜６のいずれか１項に記載のリハビリテーション指導方法。
8. 前記感知信号が、音、画像、バイブレーション、またはそれらの組合せである請求項７に記載のリハビリテーション指導方法。
9. ユーザーにリハビリ運動を指導するためのリハビリテーション指導システムであって、
   前記ユーザーの安静時心拍数および前記リハビリ運動中の前記ユーザーの平均心拍数を受信する検出信号受信機と、
   前記ユーザーのプロフィールおよび前記ユーザーに対応する個人用運動リズムデータを保存するメモリユニットと、
   前記検出信号受信機および前記メモリユニットに結合され、前記ユーザーに対応する前記個人用運動リズムデータに基づいて運動リズムを設定する個人用リハビリテーション指導ユニットと、
   前記個人用リハビリテーション指導ユニットに結合され、前記運動リズムを出力して前記ユーザーに前記リハビリ運動を指導する出力ユニットと
   を含み、前記個人用リハビリテーション指導ユニットが、さらに、前記ユーザーの前記プロフィール、前記リハビリ運動を行う運動時間および前記運動リズムに基づいて、前記リハビリ運動中の前記ユーザーの総酸素消費量を獲得し、前記ユーザーの前記プロフィールが、前記ユーザーの危険レベルを含み、
   前記個人用リハビリテーション指導ユニットが、前記ユーザーの前記安静時心拍数および前記リハビリ運動中の前記ユーザーの前記平均心拍数に基づいて、前記ユーザーに対応する運動強度を獲得し、
   前記個人用リハビリテーション指導ユニットが、前記ユーザーに対応する前記運動強度、前記リハビリ運動中の前記ユーザーの前記総酸素消費量、および前記ユーザーの前記危険レベルに基づいて、推奨する運動リズムを獲得し、
   前記個人用リハビリテーション指導ユニットが、前記推奨する運動リズムに基づいて、前記ユーザーに対応する前記個人用運動リズムを更新するリハビリテーション指導システム。
10. 前記個人用リハビリテーション指導ユニットが、
    前記ユーザーに対応する前記個人用運動リズムデータを前記メモリユニットから読み込んで、前記運動リズムを設定する運動リズム設定モジュール
    を含む請求項９に記載のリハビリテーション指導システム。
11. 前記ユーザーの前記プロフィールが、前記ユーザーの体重を含み、
    前記個人用リハビリテーション指導ユニットが、さらに、
    前記ユーザーの前記体重、前記運動時間および前記運動リズムに基づいて、前記リハビリ運動中の前記ユーザーの前記総酸素消費量を計算する運動酸素消費量計算モジュール
    を含む請求項１０に記載のリハビリテーション指導システム。
12. 前記ユーザーの前記プロフィールが、前記ユーザーの年齢を含み、
    前記個人用リハビリテーション指導ユニットが、さらに、
    前記ユーザーの前記年齢に基づいて、前記ユーザーに対応する最大心拍数を推定し、前記最大心拍数および前記安静時心拍数に基づいて、前記ユーザーに対応する専用心拍数を計算する運動強度計算モジュール
    を含み、前記運動強度計算モジュールが、前記リハビリ運動中の前記ユーザーの前記平均心拍数、前記安静時心拍数および前記ユーザーの前記専用心拍数に基づいて、前記ユーザーに対応する前記運動強度を計算する請求項１１に記載のリハビリテーション指導システム。
13. 前記個人用リハビリテーション指導ユニットが、さらに、
    前記リハビリ運動中の前記ユーザーの前記総酸素消費量に基づいて、前記リハビリ運動中の前記ユーザーの総カロリー消費量を獲得するカロリー消費量計算モジュールと、
    前記ユーザーに対応する前記運動強度および前記リハビリ運動中の前記ユーザーの前記総カロリー消費量に基づいて、前記推奨する運動リズムを獲得する個人用ノルム計算モジュールと
    を含む請求項１２に記載のリハビリテーション指導システム。
14. 前記個人用ノルム計算モジュールが、前記ユーザーの前記危険レベル、前記ユーザーに対応する前記運動強度および前記リハビリ運動中の前記ユーザーの前記総カロリー消費量に基づいて、前記ユーザーの総カロリー消費量目標値を計算し、
    前記個人用ノルム計算モジュールが、前記総カロリー消費量目標値、前記ユーザーの前記体重および前記運動時間に基づいて、前記ユーザーの個人用総酸素消費量目標値を計算し、
    前記個人用ノルム計算モジュールが、前記ユーザーに対応する前記個人用総酸素消費量目標値に基づいて、前記推奨する運動リズムを計算する請求項１３に記載のリハビリテーション指導システム。
15. 前記運動リズム設定モジュールが、前記ユーザーに対応する前記個人用運動リズムデータが前記メモリユニットに保存されているかどうかを判断し、
    前記ユーザーの前記個人用運動リズムデータが前記メモリユニットに保存されている時、前記運動リズム設定モジュールが、前記ユーザーに対応する前記個人用運動リズムデータを読み込んで、前記個人用運動リズムデータに基づいて前記運動リズムを設定し、前記ユーザーに対応する前記個人用運動リズムデータが前記メモリユニットに保存されていない時、前記運動リズム設定モジュールが、標準運動リズムデータに基づいて前記運動リズムを設定する請求項１０〜１４のいずれか１項に記載のリハビリテーション指導システム。
16. 前記出力モジュールが、前記運動リズムに基づいて感知信号を出力し、前記感知信号に基づいて前記ユーザーに前記リハビリ運動を指導する請求項９〜１５のいずれか１項に記載のリハビリテーション指導システム。
17. 前記感知信号が、音、画像、バイブレーション、またはそれらの組合せである請求項１６に記載のリハビリテーション指導システム。
18. 前記ユーザーの前記安静時心拍数を検出し、前記リハビリ運動中の前記ユーザーの前記平均心拍数を検出する心電センサ
    をさらに含む請求項９〜１７のいずれか１項に記載のリハビリテーション指導システム。
19. 前記ユーザーの前記体重を検出する体重センサ
    をさらに含む請求項１１〜１４のいずれか１項に記載のリハビリテーション指導システム。
20. 前期ユーザーの前記体重および前記ユーザーの前記危険レベルを入力する入力ユニット
    をさらに含む請求項１４に記載のリハビリテーション指導システム。

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