JP2017219607A - トレーニング支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 利用者が単独で認知予防などに対する有効なトレーニングを行うことができると共に、事後のケアも十分に行うことができるトレーニング支援装置を提供する。
【解決手段】 画面に表示された複数のオブジェクトを利用者に指示させることにより、当該指示されたオブジェクトに関連した処理を行うトレーニング支援装置であって、前記識別された利用者ごとの過去のトレーニングの結果情報と、近況に得られた結果情報に基づいて、前記利用者の機能に影響があるかどうかを判定し、前記利用者の機能に影響があると判断された場合は、当該利用者についての警告情報を出力する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、画面に表示された複数のオブジェクトを利用者に指示させることにより、当該指示されたオブジェクトに関連した処理をコンピュータに実行させるトレーニング支援装置に関し、医療施設、介護福祉施設、トレーニング施設、地域施設で好適に用いられるトレーニング支援装置に関する。

従来より、介護施設、精神医療施設でのトレーニング環境では、身体、筆記、会話のトレーニングは多く進められているが、特に脳神経、目、神経連動、認知予防に関するトレーニングは目に見えての変化がわからないため重要視されていないのが現状である。一方で、体が健康でも、脳機能、神経機能が衰たり疾患を患えば体と心のコントロールができなくなり、社会的参加、経済的負担、精神的負担等の問題で社会生活を営むことが難しい状況に追い込まれることとなる。

また、介護施設などでは、低賃金、重労働のため介護職員不足の問題を抱えており、優秀な介護スタッフは少なく、現状は行き届いたトレーニング、記録、ケアなどを十分に行うことは困難である。

この介護施設などでのトレーニング装置として、タッチパネル画面にマトリックス状に配置された数字ボタンを利用者に指示させる装置が知られており、例えば、特許文献１（特開２０１３−１０６９１８号公報）などに開示されている。

このタッチパネル画面を用いた装置は、視覚から得られた情報に従い、指先を特定位置に瞬時に移動させる必要があることから、認知予防・改善、反射神経向上などのトレーニング装置として有効であると考えられ、また、利用者が補助者の介添えを必要とすることなく単独で操作可能であることから、種々の施設などで使用されている。

特開２０１３−１０６９１８号公報

しかし、特許文献１の装置などを認知予防などのトレーニング装置として利用することで、利用者のトレーニングには有効であるが、当該装置は利用者が単独で行うため、データの収集及びケアが不十分になりがちであるという問題があった。

したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、利用者が単独で認知予防などに対する有効なトレーニングを行うことができると共に、事後のケアも十分に行うことができるトレーニング支援装置を提供することである。

本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下の構成のトレーニング支援装置を提供する。

本発明は、画面に表示された複数のオブジェクトを利用者に指示させることにより、当該指示されたオブジェクトに関連した処理を行うトレーニング支援装置であって、
前記利用者を識別する識別手段と、
前記画面の特定領域に複数のオブジェクトを表示させる表示手段と、
前記利用者が前記オブジェクトに対して行った指示動作について、前記画面上を指示した座標及び指示動作終了までの経過時間を特定する指示検出手段と、
前記支持検出手段によって得られた結果情報を前記識別された利用者ごとに蓄積して結果履歴情報を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に蓄積された結果履歴情報と前記指示動作により得られた結果情報に基づいて、トレーニング結果に前記利用者の機能に影響があるかどうかを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記利用者の機能に影響があると判断された場合は、当該利用者についての警告情報を出力する警告出力手段と、
を備えることを特徴とする、トレーニング支援装置を提供する。

前記表示手段は、大きさと表示個数が異なる前記オブジェクトを格子状に配列した、複数の表示パターンで表示させることが好ましい。

前記指示検出手段は、前記指示動作の正答率に加え、前記特定領域内に表示されたオブジェクトの位置及び、オブジェクト内での指示座標を統計的に記録して、オブジェクト位置情報及び指示座標の情報を記録し、
前記指示検出手段は、前記オブジェクト位置情報及び指示座標の情報に前記結果履歴情報との変化に基づいて、利用者の機能変化を判断することが好ましい。

また、前記指示検出手段は、利用者が連続して指示した指示座標の移動方向と移動速度を、前記画面を複数に分割した領域ごとに記録し、前記判定手段は、当該分割領域と移動速度の情報に基づいて利用者の機能変化を判定することが可能である。

また、トレーニング支援装置は、管理者端末と接続されてネットワークシステムを構成し、
前記警告出力手段は、前記警告情報を管理者端末に送信することが好ましい。

本発明によれば、画面に表示されたオブジェクトを利用者に指示させることにより、利用者が単独でトレーニングを行うことができる。また、当該トレーニング結果の履歴を利用者毎に格納することにより、トレーニングの成績などの履歴を取ることができ、利用者に変化が生じたか否かを判断することができ、当該変化が生じたときは、警告情報を出力することで、例えば、介護施設などにおいて、当該利用者に対して注意喚起を行なうことができる。

また、利用者に対する変化は、大きさの異なる複数の表示パターンを備えることで、利用者の変化の種類を判定しやすくすることができる。また、オブジェクトの位置及びオブジェクト内の指示座標を変化の指標とすることで、より細かな利用者の変化を判断することができる。

本発明の実施形態に係るトレーニング支援装置のシステム構成を示す図である。 図１のトレーニング支援装置の処理演算装置の機能ブロック図である。 図１のトレーニング支援装置の処理の流れを示すフローチャートである。 図１のトレーニング支援装置に表示されるトレーニング画面の一例を示す図である。 図１のトレーニング支援装置の目と手のトレーニングの画面表示例を示す図である。 図１のトレーニング支援装置の目と手のトレーニングの他の画面表示例を示す図である。 オブジェクトの支持領域について説明する模式図である。 図１のトレーニング支援装置の色彩対話トレーニングの画面表示例を示す図である。 機能判定部が行う指示の方向による判定を説明する概念図である。 機能判定部が行う指示座標の移動速度判定に用いる画面の分割領域を説明する概念図である。

以下、本発明の一実施形態に係るトレーニング支援装置について、図面を参照しながら説明する。

本実施形態のトレーニング支援装置１は、医療施設、介護福祉施設、トレーニング施設、地域施設などの各種施設内に配置され、当該施設利用者が反射神経や判断能力などの視覚を通じて得られた情報に基づいて迅速に適切な動作を行うことをトレーニングするために使用される。

トレーニング支援装置１は、汎用コンピュータなどが用いられる処理演算装置２と、タッチパネル画面３と、利用者認証装置４とを備えるシステムであり、ネットワークＮＴを介して管理者端末５と接続されている。ここで、管理者端末５は、当該施設の管理者などが使用する端末であり、例えば、介護補助者などが使用する。

処理演算装置２は、本実施形態では、汎用コンピュータに後述する処理動作を行うアプリケーションプログラムをインストールすることにより、後述するトレーニング支援処理を行う。なお、処理演算装置２としては、汎用コンピュータではなく、専用の処理装置で構成されていてもよい。

タッチパネル画面３は、液晶表示装置の表面にタッチパネルが配置された構成である。液晶表示装置の表面に配置されたタッチパネルに利用者が指や指示棒などを用いて、触れることで、タッチパネルが当該接触位置の座標情報が処理演算装置２に出力されるように構成されている。なお、タッチパネル画面は、液晶表示装置に限定されるものではなく、ＥＬディスプレイやプラズマディスプレイなど、タッチパネルと組み合わせが可能で、後述するオブジェクトを適切な解像度で表示可能なものであれば使用可能である。また、タッチパネルは、静電容量型又は感圧型のものを使用することが可能である。

本実施形態では、タッチパネル画面３は、２７インチサイズのものを利用しているがこれに限定されるものではない。ただし、比較的大きい画面を用いることで腕の動作範囲が広くなることから、認知予防などの効果の点から好ましい。

利用者認証装置４は、本発明の識別手段の一例に相当するものであり、本実施形態では、利用者の生体照合により利用者を特定するための装置が用いられている。生体照合の例としては、指紋認証、顔認証、静脈認証、瞳孔認証などが例示される。利用者認証装置４は、利用者自身を特定することができれば、特に構成は問わず、カードリーダーなどを用いて利用者カードを読み取らせたり、利用者ＩＤとパスワードなどで利用者を特定したりすることも可能である。ＩＤとパスワードを用いるような場合は、処理演算装置のプログラムに利用者認証の処理を含めればよく、処理演算装置２とは別構成としての利用者認証装置４は不要である。

図２は、本実施形態に係る処理演算装置の機能ブロック図である。処理演算装置２は、上記の通り、汎用コンピュータにトレーニング支援のためのプログラムをインストールしたものであり、機能的に図４に示す各機能ブロックに分けることができる。

制御演算部１０は、トレーニング支援装置１の処理動作を司るものであり、全体的な動作制御を行う。また、制御演算部１０は、後述する各種トレーニングプログラムを実行する。

利用者ＤＢ１１は、利用者に関する情報及び利用者が行ったトレーニングの出題履歴やトレーニング結果に関する情報などを記録しており、利用者ごとに、必要な情報を関連づけて記録する。

Ｉ／Ｆ回路１２は、処理演算装置２と外部の装置であるタッチパネル画面３及び利用者認証装置４とが接続され、処理演算装置２と外部装置との間での各種の情報交信を司る。

処理演算装置２は、下記のトレーニング支援のための処理動作において、その処理動作の特徴的な機能を司る下記の機能ブロックを有する。

画像処理部１３は、タッチパネル画面３に複数のオブジェクトを含む画面表示を行なう。これらの画面表示は、後述するように、複数の表示パターンを有しており、制御演算部１０からの動作信号に応じて適切な表示パターンで画面表示を司る。

座標検出部１４は、タッチパネル画面３を利用者が指示することにより得られた、画面上を指示した座標を特定する。

経時部１５は、処理動作において、特定の処理が行われるまでの経過時間を計時するためのものである。経時部１５が行う経過時間については後述する。

機能判定部１６は、利用者ＤＢに格納されている特定の利用者のトレーニング結果に関する情報と、新しいトレーニング結果に関する情報を比較して、利用者の機能に変化がみられたかどうかについて判定する。機能判定部１６が行う利用者の機能変化を確認するための情報と処理手順については、後述する。

情報出力部１７は、利用者の機能変化がみられたと判断された場合に、ネットワークを通じて管理者端末５に発信する警告信号の作成を司る。

以上のハードウエア構成を前提に、トレーニング支援プログラムによって実行されるトレーニング支援処理動作手順について説明する。図３は、本実施形態のトレーニング支援装置の処理の流れを示すフローチャートである。

制御演算部１０は、トレーニング支援プログラムにしたがって、タッチパネル画面３で利用者が操作の開始を指示すると、利用者の認証を行う（＃１）。利用者の認証は、上記の通り、利用者認証装置４によって得られた利用者の生体認証情報であり、当該認証情報を利用者ＤＢ１１に格納されている情報と比較して、利用者を特定する。

次いで、トレーニングの選択を行う。選択可能なトレーニングは、特定された利用者に特有のものを選択可能にしてもよいし、利用者に関係なく全利用者に同じメニューを示してもよい。

図４は、トレーニングメニューの選択画面の表示例を示す図である。本実施形態では、トレーニングメニューとして５種類のトレーニングが用意されており、すべての利用者に同じメニューが表示される。トレーニング選択画面及びトレーニング画面はいずれも、画像処理部１３により、作成処理、画面への表示処理が行われる。

トレーニングの種類は、図４のメニュー選択画面２０に示すように、目と手のトレーニング２１，瞬間記憶２２，足し算トレーニング２３，かけ算トレーニング２４，色彩対話２５の５つ用意されている。

本実施形態では、選択可能なトレーニングは、いずれも、タッチパネル画面に格子状に表示された複数のオブジェクトのうち、特定の条件を満たすオブジェクトを、所定時間以内に利用者に指示することが可能かどうかで正誤を決定する点で共通するものであるが、利用者に指示させるオブジェクトを特定するための条件が異なる。これらの目で見た情報を把握して指先を特定の場所へ移動させる動作知能評価の基準となる。なお、これらのトレーニングは認知機能や前頭葉機能の改善に有効であり、トレーニングの結果を後述する機能判定における有効なパラメータの１つとして利用することができる。

目と手のトレーニング２１は、格子状に配列された複数のオブジェクトが表示されており、その任意のオブジェクトの色彩が反転する。利用者は、当該反転したオブジェクトを瞬時に選択して指示する動作を行うものである。予め利用者が設定した時間内にオブジェクトの指示ができた場合は、当該オブジェクトの色彩が変化し、正答であったことが視認できるようになっている。

瞬間記憶トレーニング２２は、格子状に配列された複数の数字付きオブジェクトが表示されており、質問に暗記すべき数字が所定時間だけ反転表示される。反転表示されるオブジェクトの数は、１から５個程度であることが好ましい。利用者は、当該暗記すべき数字をオブジェクトから選択する動作を行う。利用者が選択したオブジェクトが正答であった場合は、オブジェクトの色彩が変化し、正答であったことが視認できる。

足し算トレーニング２３，かけ算トレーニング２４は、格子状に配列された複数の数字付きオブジェクトが表示されており、質問に足し算又はかけ算の数式が表示される。利用者は、当該数式の答えを示すオブジェクトを選択する動作を行う。利用者が選択したオブジェクトが正答であった場合は、オブジェクトの色彩が変化し、正答であったことが視認できる。

色彩対話トレーニング２５は、格子状に配列された複数のオブジェクトが表示されており、各オブジェクトの色彩が異なるように表示されている。また、問題である色彩付きオブジェクトが表示され、利用者は、当該問題と同じ色彩のオブジェクトを選択する動作を行う。

なお、これらの５つのトレーニングについては、詳細は後述する。

利用者が、トレーニング選択メニューにおいて、トレーニングを選択すると、座標検出部１４が指示された座標から、選択されたメニューを特定し、当該選択されたトレーニングが起動する（＃３）。ここでは、一例として、一例として目と手のトレーニングを選択した場合について説明する。図５に示す目と手のトレーニング画面３０は、任意の数字が中央に記載された矩形のオブジェクトが格子状に表示されるオブジェクト表示領域３１と、設定結果領域３２が表示されている。

表示領域３１に表示されているオブジェクトの数は、図５では０〜２３９までの２４０個が表示されているが、このオブジェクトの表示個数及び大きさは、複数の表示パターンから選択できるようにしてもよく、例えば、図６の例では６０個のオブジェクトが表示される。なお、図５，６において、オブジェクト内に表示されている数字の表記は一部省略している。

設定結果領域３２には、トレーニングの条件設定、開始ボタン、途中経過などが表示される。条件設定としては、上記色彩が反転してからオブジェクトを選択するまでの設定時間の上限（例えば１〜１０秒）を設定する。利用者が設定後開始ボタンを選択すると、オブジェクト表示領域３１に表示されているオブジェクトがランダムに色彩反転する。利用者が色彩反転されたオブジェクトを設定時間内に指示できれば正答であり、設定時間内に指示できなければ誤答と判断される。当該設定時間のカウント及び指示するまでのカウントは、経時部１５が行う。

なお、反転するオブジェクトについては、乱数表などを用いてランダムに決定される。また、出題されたオブジェクトの画面上での位置や変位方向などの出題に関連する情報については、出題履歴として利用者ＤＢ１１に記憶される。

出題履歴としては、反転するオブジェクトの画面上での位置情報（座標）などであり、オブジェクトごとの位置座標でもよいし、表示領域を例えば複数の領域に分割管理して、反転したオブジェクトがどの領域に属しているかを特定するものであってもよい。反転したオブジェクトの位置情報は、後述する機能判定部１６が行う機能判定に用いられる。

座標検出部１４は、図７に示すように、利用者がタッチパネルに指示した座標を特定し、当該座標がオブジェクト３１ａの範囲内に存在する場合は、目的のオブジェクトが選択されたものと判断する。なお、座標検出部１４は、オブジェクト３１ａどの部分を選択したかについても判定する。例えば、図７に示すように、オブジェクト３１ａを４つの領域（３４ａ〜３４ｄ）に分割し、タッチパネルにオブジェクト支持した領域（図７では３４ｂを選択した状態を示す。）についても、結果として記録する。

正答数及び誤答数はカウントされ、設定結果領域３２に正答数及び誤答数、出題ごとの経過時間と正誤の結果が表示される。

所定問題数又は所定時間が経過した時点でトレーニングが終了し、当該結果とトレーニングの日時の情報が利用者ＤＢ１１に記録される。

他のトレーニング画面の表示例として、色彩対話トレーニング２５の画面表示例を図８に示す。色彩対話トレーニング２５は、上記のように格子状に配列された色彩が異なる複数のオブジェクトが表示されたオブジェクト表示領域３６と設定結果領域３７が表示されている。

オブジェクト表示領域３６には、１０個の矩形のオブジェクト３８ａと、基準となる設問のオブジェクト３８ｂが表示され、利用者が設問のオブジェクト３８ｂと同じ色彩のオブジェクトを選択し指示することで、トレーニングを行う。また、設定時間及び経過時間については、図５に示すトレーニング画面と同様であり、設問のオブジェクト３８ｂが表示されてから、所定時間内に指示を行わなければ誤答と判断される。

このトレーニングにおいても、所定問題数又は所定時間が経過した時点でトレーニングが終了し、当該トレーニングにおける回答結果とトレーニングの日時の情報が対応づけて利用者ＤＢ１１に記録される（＃４）。当該記録されたトレーニングの結果などに関する情報は、利用者ごとに区分けされた状態に蓄積されて結果履歴情報として記憶される。

トレーニングが終了すると、処理演算装置２の機能判定部１６は、結果履歴情報を参照して、トレーニング結果から利用者の機能上に何らかの影響があるかどうかを判定する（＃５）。本実施形態では、利用者の反射神経や認知度に何らかの機能低下がみられたかどうかを判定している。

機能判定部１６が行う機能判定は、トレーニング結果の正誤率や、統計的に出力される経過時間とを過去の結果履歴情報と、現在の結果履歴情報とを比較することにより行われる。例えば、以前の正誤率と較べ、最近の正誤率が落ちてきていることが顕著な場合などは機能低下であると判断する。過去の正誤率と最近の正誤率の判断期間については、利用者が本装置を使った年数、使用頻度などによって適宜判断される。正誤率や経過時間などを用いた機能判定は、単に数字の比較ではなく、過去の数値変化の挙動なども含めて統計的に行われ、機能低下が所定の割合で確かである場合に機能低下であると判定する。

また、機能低下の判定には、当該利用者の正誤率や経過時間などの他に、指示すべきオブジェクトの画面上の位置や出題されたオブジェクトの数字や大きさ、オブジェクトの指示位置などを参照することもできる。指示すべきオブジェクトの画面上の位置については、例えば、図９に示すように、指示すべきオブジェクトの移動方向４０ａ，４０ｂ，４０ｃからの検証（例えば、左右２方向、上下２方向、斜め４方向などの移動方向ごとの正答率の変位）、オブジェクトの指示する領域（オブジェクト内での指示位置の変化）、画面上で表示されるオブジェクトの表示領域内での位置ごとの正答率などが例示できる。

上記のように、本発明のタッチパネル画面３は、２７インチサイズのものを使用しており、オブジェクト表示領域３１を左右の領域３１Ｌ，３１Ｒに分割し、さらに、その左右の分割領域を格子状に９つに分割し、これらの１８個の分割領域を管理する。この領域管理として、本実施形態にかかるは、オブジェクトの正誤を問わず、実際に指示した位置と移動方向及び距離を記録している。

例えば、２７インチの画面は、左右方向が約６０ｃｍ、上下方向が約３４ｃｍほどになり、画面と利用者との距離が５０ｃｍとすると、左右方向の画角は、左右方向約３０度になる。これらの画角内において、利用者の指示箇所について、方向と移動速度（指示点間の距離と経過時間から導かれる）を求め、これらの分割領域での移動速度などに基づいて、利用者の特徴として、移動速度が早く、俊敏に指示できている領域を記録する。これらの情報は、得意な領域における移動速度の低下が顕著な場合など、機能低下の判定にも用いられる。

機能低下の判定には、過去の他人の臨床データなども含めた、標準データとの比較で行われてもよい。標準データは、トレーニング支援装置の他の利用者の結果履歴情報などの大量の情報から機能低下とみられる過去の例などに基づいて作成することができる。また、他の利用者の結果履歴情報は、ネットワークを通じて他の装置からも収集し、例えば、標準データを管理する他の管理サーバなどに集積するようにしてもよい。この場合、トレーニング支援装置は、他の管理サーバから標準データを適宜のタイミングで受信し、装置内に記憶しておくことが好ましい。

機能判定の結果、機能低下がないと判断された場合は、処理を終了する。一方、機能低下の可能性があると判断された場合は、警告信号を出力する処理を行う（＃６）。当該処理は、情報出力部１７により実行される。

警告信号には氏名など当該利用者を特定する情報と機能低下に関する情報が含まれ、トレーニング支援装置１から管理者端末５に送信される。管理者端末５は、上記のように介護補助者などが使用する端末であるため、当該利用者に注意を向けるようにすることで、利用者の症状を事前に確認することが可能となる。

以上説明したように、上記各実施形態に係るトレーニング支援装置１によれば、利用者が単独でトレーニングを行うことができ、当該トレーニング結果の履歴を利用者毎に格納することにより、トレーニングの成績などの履歴を取ることができる。また、機能判定部により、利用者に変化が生じたか否かを判断することができ、当該変化が生じたときは、警告情報を出力することで、例えば、介護施設などにおいて、当該利用者に対して注意喚起を行なうことができ、トレーニングの事後ケアも行うことができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施可能である。上記実施形態では、本発明に係るトレーニング支援装置が行う、機能判定については、上記実施形態に係る情報をすべて使用する必要はなく、判定したい機能に応じて適宜選択して使用することができる。

１ トレーニング支援装置
２ 処理演算装置
３ タッチパネル画面
４ 利用者認証装置
５ 管理者端末
１０ 制御演算部
１１ 利用者ＤＢ
１２ Ｉ／Ｆ回路
１３ 画像処理部
１４ 座標検出部
１５ 経時部
１６ 機能判定部
１７ 情報出力部
２０ メニュー選択画面
３０ トレーニング画面

Claims (5)

1. 画面に表示された複数のオブジェクトを利用者に指示させることにより、当該指示されたオブジェクトに関連した処理を行うトレーニング支援装置であって、
   前記利用者を識別する識別手段と、
   前記画面の特定領域に複数のオブジェクトを表示させる表示手段と、
   前記利用者が前記オブジェクトに対して行った指示動作について、前記画面上を指示した座標及び指示動作終了までの経過時間を特定する指示検出手段と、
   前記支持検出手段によって得られた結果情報を前記識別された利用者ごとに蓄積して結果履歴情報を記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に蓄積された結果履歴情報と前記指示動作により得られた結果情報に基づいて、トレーニング結果に前記利用者の機能に影響があるかどうかを判定する判定手段と、
   前記判定手段により前記利用者の機能に影響があると判断された場合は、当該利用者についての警告情報を出力する警告出力手段と、
   を備えることを特徴とする、トレーニング支援装置。
2. 前記表示手段は、大きさと表示個数が異なる前記オブジェクトを格子状に配列した、複数の表示パターンで表示させることを特徴とする、請求項１に記載のトレーニング支援装置。
3. 前記指示検出手段は、前記指示動作の正答率に加え、前記特定領域内に表示されたオブジェクトの位置及び、オブジェクト内での指示座標を統計的に記録して、オブジェクト位置情報及び指示座標の情報を記録し、
   前記指示検出手段は、前記オブジェクト位置情報及び指示座標の情報に前記結果履歴情報との変化に基づいて、利用者の機能変化を判断することを特徴とする、請求項１又は２に記載のトレーニング支援装置。
4. 前記指示検出手段は、利用者が連続して指示した指示座標の移動方向と移動速度を、前記画面を複数に分割した領域ごとに記録し、前記判定手段は、当該分割領域と移動速度の情報に基づいて利用者の機能変化を判定することを特徴とする、請求項１から３のいずれか１つに記載のトレーニング支援装置。
5. 管理者端末と接続されてネットワークシステムを構成し、
   前記警告出力手段は、前記警告情報を管理者端末に送信することを特徴とする、請求項１から４のいずれか１つに記載のトレーニング支援装置。

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