JP2021033441A - リハビリ支援システム、リハビリ支援方法、およびリハビリ支援プログラム - Google Patents

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Abstract

【課題】ユーザのリハビリに取り組む意欲をより引き出すことができるリハビリ支援システム、リハビリ支援方法及びリハビリ支援プログラムを提供する。【解決手段】リハビリ支援システムは、センサ１０５によって計測されたユーザの生体情報を取得するセンサデータ取得部１０と、取得された生体情報に基づいてユーザの状態を推定する推定部及び推定部によって推定されたユーザの状態が、リハビリの実施に関して定義された時間帯を示す設定時間に発生したか否かを判定する第１判定部を有するデータ解析部１１と、時空間的に変化するアイテムの容態を記憶する記憶部１２と、第１判定部による判定結果に応じて、記憶部１２に記憶されているアイテムの容態を選択する選択部（データ解析部が有する）と、選択部によって選択されたアイテムの容態を提示する提示部１４とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、リハビリ支援システム、リハビリ支援方法、およびリハビリ支援プログラムに関する。
適切なリハビリテーションを行うことで、リハビリテーションが必要とされる患者や高齢者などにおける身体的な機能回復や精神的および社会的な側面における生活水準の目標が達成される。リハビリテーションが必要とされる患者は、例えば、疾病などの回復のために、生活時間全般にわたって意欲的にリハビリテーションに取り組むことが必要な場合もある。
従来から、スポーツや医療の分野において、ウェアラブルデバイスなどのセンサで計測した心拍数や活動量などの生体情報が活用されている（特許文献１、非特許文献１参照）。例えば、特許文献１は、ユーザに装着されたセンサで測定した加速度に基づいて、生活習慣に着目してより正確に患者の活動状態を解析する技術を開示している。
従来の技術では、リハビリテーション（以下、単に「リハビリ」という。）を行う患者などのユーザの身体の活動状態を把握して情報を提示を行うことは可能であるが、ユーザがリハビリに取り組む場合に能動的な情報を提示することは行われていなかった。
そこで、例えば、非特許文献２は、ユーザが特定のリハビリ訓練を実施した際の記録に基づいて、ユーザに対するリハビリへのモチベーションの喚起を行うリハビリ支援技術を提案している。
しかし、従来のリハビリ支援技術は、特定のリハビリ訓練が実施された際の記録に基づいて行われる支援であるため、リハビリが必要なユーザが、生活時間全般にわたってリハビリを行うことに対して、ユーザの意欲を引き出すことは困難な場合があった。
国際公開第２０１８／００１７４０号
河西、小笠原、中島、塚田、「着るだけで生体情報計測を可能とする機能素材"ｈｉｔｏｅ"の開発及び実用」電子情報通信学会 通信ソサイエティマガジン４１号（２０１７年６月）（Ｖｏｌ．１１ Ｎｏ．１） 山本淳一、「リハビリテーション「意欲」を高める応用行動分析：−理学療法での活用−」日本理学療法士学会 理学療法学 ４１（８），４９２−４９８，２０１４
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、ユーザのリハビリに取り組む意欲をより引き出すことができるリハビリ支援技術を提供することを目的とする。
上述した課題を解決するために、本発明に係るリハビリ支援システムは、センサによって計測されたユーザの生体情報を取得するセンサデータ取得部と、取得された前記生体情報に基づいて前記ユーザの状態を推定する推定部と、前記推定部によって推定された前記ユーザの状態が、リハビリの実施に関して定義された時間帯を示す設定時間に発生したか否かを判定する第１判定部と、時空間的に変化するアイテムの容態を記憶する第１記憶部と、前記第１判定部による判定結果に応じて、前記第１記憶部に記憶されている前記アイテムの容態を選択する選択部と、前記選択部によって選択された前記アイテムの容態を提示する提示部とを備える。
また、本発明に係るリハビリ支援システムにおいて、前記提示部は、前記選択部によって選択された前記アイテムの容態を表す画像を表示する表示装置を含んでいてもよい。
また、本発明に係るリハビリ支援システムにおいて、リハビリの実施に関する統計的なデータに基づいて前記設定時間をユーザごとに定義する設定部と、ユーザごとに定義された前記設定時間を記憶する第２記憶部とをさらに備え、前記第１判定部は、前記推定部によって推定された前記ユーザの状態が、前記ユーザごとに定義された前記設定時間に発生したか否かを判定してもよい。
また、本発明に係るリハビリ支援システムにおいて、さらに、ユーザごとの前記アイテムの容態を設定する操作入力を受け付ける受け付け部を備え、前記第１記憶部は、ユーザごとに設定された前記アイテムの容態を記憶してもよい。
また、本発明に係るリハビリ支援システムにおいて、前記設定時間の開始を示す通知を行う通知部をさらに備えていてもよい。
また、本発明に係るリハビリ支援システムにおいて、前記推定部は、周期的に前記ユーザの状態を推定し、前記ユーザの状態が予め設定されたユーザの状態に遷移したことを判定する第２判定部と、前記第２判定部による判定結果に応じて、前記ユーザに対するフィードバックを選択するフィードバック選択部とをさらに備え、前記ユーザの状態は、異なる運動負荷に対応する複数の異なる状態を含み、前記フィードバック選択部は、前記フィードバックとして時空間的に変化するアイテムの容態を選択してもよい。
上述した課題を解決するために、本発明に係るリハビリ支援方法は、センサによって計測されたユーザの生体情報を取得する第１ステップと、前記第１ステップで取得された前記生体情報に基づいて前記ユーザの状態を推定する第２ステップと、前記第２ステップで推定された前記ユーザの状態が、リハビリの実施に関して定義された時間帯を示す設定時間に発生したか否かを判定する第３ステップと、前記第３ステップでの判定結果に応じて、第１記憶部に記憶されている時空間的に変化するアイテムの容態を選択する第４ステップと、前記第４ステップで選択された前記アイテムの容態を提示する第５ステップとを備える。
上述した課題を解決するために、本発明に係るリハビリ支援プログラムは、センサによって計測されたユーザの生体情報を取得する第１ステップと、前記第１ステップで取得された前記生体情報に基づいて前記ユーザの状態を推定する第２ステップと、前記第２ステップで推定された前記ユーザの状態が、リハビリの実施に関して定義された時間帯を示す設定時間に発生したか否かを判定する第３ステップと、前記第３ステップでの判定結果に応じて、第１記憶部に記憶されている時空間的に変化するアイテムの容態を選択する第４ステップと、前記第４ステップで選択された前記アイテムの容態を提示する第５ステップとをコンピュータに実行させる。
本発明によれば、推定されたユーザの状態が、リハビリの実施に関して定義された時間帯に発生したか否かを判定し、判定結果に応じて時空間的に変化するアイテムの容態を選択するので、ユーザのリハビリに取り組む意欲をより引き出すことができる。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るリハビリ支援システムの機能構成を示すブロック図である。 図２は、第１の実施の形態に係るデータ解析部の構成を示すブロック図である。 図３は、第１の実施の形態に係るリハビリ支援システムを実現するコンピュータ構成の一例を示すブロック図である。 図４は、第１の実施の形態に係るリハビリ支援システムの動作を説明するフローチャートである。 図５は、第１の実施の形態に係るリハビリ支援システムの構成例の概要を説明するための図である。 図６は、第１の実施の形態に係るリハビリ支援情報の表示例を示す図である。 図７は、第１の実施の形態に係る画像の容態の一例を説明する図である。 図８は、第１の実施の形態に係るリハビリ支援システムの構成例を示すブロック図である。 図９は、第１の実施の形態に係るリハビリ支援システムの動作を説明するためのシーケンス図である。 図１０は、第２の実施の形態に係る選択部の構成を示すブロック図である。 図１１は、第２の実施の形態に係る設定時間を説明するための図である。 図１２は、第２の実施の形態に係るリハビリ支援システムの動作を説明するフローチャートである。 図１３は、第３の実施の形態に係るリハビリ支援システムの構成を示すブロック図である。 図１４は、第３の実施の形態に係るリハビリ支援システムの動作を説明するための図である。 図１５は、第３の実施の形態に係る設定時間を説明するための図である。 図１６は、第４の実施の形態に係るリハビリ支援システムの構成を示すブロック図である。 図１７は、第５の実施の形態に係る選択部の構成を示すブロック図である。 図１８は、第５の実施の形態に係るリハビリ支援システムの動作を説明するフローチャートである。
以下、本発明の好適な実施の形態について、図１から図１８を参照して詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
まず、本発明の第１の実施の形態に係るリハビリ支援システムの構成の概要を説明する。図１は、リハビリ支援システムの機能構成を示すブロック図である。リハビリ支援システムは、センサ１０５によって計測されたユーザの生体情報を取得して、ユーザが行うリハビリにともなって発生するユーザの状態を推定し、推定結果に基づいて、リハビリの進行状況に応じた、時空間的に変化するアイテムの容態を選択して提示する。
［リハビリ支援システムの機能ブロック］
リハビリ支援システムは、センサ１０５からデータを取得するセンサデータ取得部１０、データ解析部１１、記憶部１２、提示処理部１３、提示部１４、および送受信部１５を備える。
センサデータ取得部１０は、センサ１０５によって計測されたユーザの生体情報を取得する。より具体的には、センサデータ取得部１０は、センサ１０５として加速度センサがユーザに装着されている場合には、加速度センサで計測されたアナログ加速度信号を所定のサンプリングレートでデジタル信号に変換する。センサデータ取得部１０によって計測された生体情報は、計測時刻と対応付けて後述する記憶部１２に記憶される。
センサデータ取得部１０は、ユーザの生体情報として、加速度の他にも、角速度、光、電磁波、温湿度、圧力、位置情報、音声、濃度、電圧、抵抗などを取得してもよい。また、センサデータ取得部１０は、これらの物理量から得られる心電位活動、筋電位活動、血圧、呼吸で交換される体内ガス、体温、脈拍、脳波をユーザの生体情報として取得することができる。
また、センサデータ取得部１０は、ユーザの生体情報に加えて、ユーザがいる場所の外部環境データを取得してもよい。外部環境データとは、例えば、ユーザがいる場所の室温、外気温や湿度などが含まれる。なお、センサデータ取得部１０は、ユーザの生体情報を計測する複数のセンサ１０５のそれぞれからユーザの生体情報を取得してもよい。
データ解析部１１は、センサデータ取得部１０によって取得されたユーザの生体情報を解析して、ユーザの状態を推定し、推定されたユーザの状態に応じた、時空間的に変化するアイテムの容態を選択する。図２に示すように、データ解析部１１は、推定部１１０、および選択部１１１を備える。
推定部１１０は、センサデータ取得部１０によって取得されたユーザの生体情報から、ユーザの状態を算出する。ユーザの状態とは、ユーザが行うリハビリにともなって発生する姿勢、座標、速度、発話、呼吸、歩行、着座、運転、睡眠、体動、ストレスなどをいう。また、これらの大きさ、頻度、増減、継続時間、累積などの量を示す情報その他の演算結果であってもよい。
具体的には、推定部１１０は、例えば、特許文献１に記載されているユーザの加速度を用いて推定される起床状態および臥床状態を利用して、ユーザの状態を推定してもよい。推定部１１０がユーザの状態を推定することで、ユーザのリハビリの進行状況を把握することが可能となる。
推定部１１０は、ユーザにセンサ１０５が装着されて計測が開始されてから最新の計測時刻までの期間にわたって取得されたユーザの生体情報に基づいて、ユーザの状態を推定する。推定部１１０によるユーザの状態の推定結果は、時刻情報とともに記憶部１２に記憶される。
選択部１１１は、推定部１１０によって推定されたユーザの状態に応じて、記憶部１２に記憶されている時空間的に変化するアイテムの容態を選択する。より具体的には、選択部１１１は、リハビリを行うユーザの生体情報の計測開始から任意の期間までの状態の履歴を用いて、提示される時空間的に変化するアイテムの容態を表す画像を選択することができる。例えば、推定部１１０が推定した、ユーザが起床状態であった期間を示す状態の履歴を用いて、動画のシーンを選択する。
また、選択部１１１は、ユーザの状態の履歴を用いることなく、ユーザの現在の状態、例えば、現在時刻において推定されたユーザの状態に応じて、時空間的に変化する画像の容態を選択することもできる。
時空間的に変化するアイテムはリハビリ支援情報としてユーザに提示される情報である。以下、時空間的に変化するアイテムおよびこれを含む情報を、単にリハビリ支援情報という場合がある。
時空間的に変化するアイテムとして、例えば、リハビリとしてユーザが行う起床の発生頻度や起床時間に応じて設定された目標値に対するリハビリの進行状況を表す動画、音声、テキストやこれらの組み合わせを用いることができる。また、動画などに振動、熱、光、風などユーザが認知可能な形態で提示される情報を付加してもよい。また、画像はホログラムなどの立体画像を用いてもよい。
具体的には、図６および図７に示すように、リハビリ支援情報として提示される時空間的に変化するアイテムとして、宇宙を推進する宇宙船の画像を用いることができる。例えば、臥位状態の多いユーザが起床などのリハビリを行う場合に、センサ１０５による計測開始の時点では、地球を出発したことを表す宇宙船の画像およびテキスト情報が選択部１１１によって選択される。その後、起床時間が一定時間に到達するたびに、宇宙船の到達地点を、火星、木星、土星、および海王星の順に切り替えて提示し、最終的に地球から最も離れた海王星まで到達する画像の容態を選択する。
図６および図７に示されるリハビリ支援情報は一例であり、選択部１１１によって選択されるリハビリ支援情報の容態は、推進する宇宙船のアニメーションにおける各シーンに限られない。例えば、ユーザがリハビリを開始して、予め設定された目標に到達する過程を、家屋やモニュメントが建設されていく過程を表す画像、動植物が成長する過程、人物などのキャラクターが活動する様子を示す画像、楽曲の演奏、競技の開催、パズルの解決、栄誉や褒章の獲得などに例えたアニメーションなどの動画や静止画像およびこれらに付加されるテキスト情報や音声などであってもよい。
選択部１１１によって選択された時空間的に変化するアイテムの容態を示す情報は、提示処理部１３に入力される。
記憶部（第１記憶部）１２は、時空間的に変化するアイテムの容態を記憶している。より詳細には、記憶部１２は、上述したリハビリの進行状況に応じて変化する画像を予め記憶することができる。また、各画像には、リハビリの進行状況を示す情報が対応付けられている。例えば、起床状態が累積１時間生じたことと、宇宙船が月に到達した画像の容態とが対応付けて記憶されている。
記憶部１２は、センサデータ取得部１０が取得したユーザの生体情報の時系列データを記憶する。また、記憶部１２は、推定部１１０が推定したユーザの状態の履歴を記憶する。推定されたユーザの状態は、その根拠となる生体情報の測定時間とともに記憶部１２に記憶される。
提示処理部１３は、選択部１１１によって選択された時空間的に変化するアイテムの容態を示す情報に基づいて、提示部１４が提示する画像を生成する。より具体的には、提示処理部１３は、予め設定された画像の形態として、ｊｐｇ、ｐｎｇ、ｂｐｍなどの静止画像やｇｉｆ、ｆｌａｓｈ、ｍｐｇといった動画を用いてリハビリ支援情報として提示する動画を生成する。提示処理部１３は、前述したように、動画と組み合わせて提示される音やテキストなどのリハビリ支援情報についても生成することができる。
提示部１４は、提示処理部１３によって生成されたリハビリ支援情報を、後述の表示装置１０９に提示させる。提示部１４は、提示処理部１３からの信号に基づいて、表示装置１０９に提示する画像を切り替える。また、提示部１４は、センサデータ取得部１０が生体情報とともに取得した外部環境データをリハビリ支援情報とともに提示してもよい。
送受信部１５は、センサ１０５によって計測されたユーザの生体情報を示すセンサデータを受信する。また送受信部１５は、データ解析部１１によって決定されたリハビリ支援情報を示す情報を所定の通信規格に応じて変換し、通信ネットワークに接続された提示部１４に送出してもよい。
［リハビリ支援システムのコンピュータ構成］
次に、上述した機能を有するリハビリ支援システムを実現するコンピュータ構成について、図３を参照して説明する。
図３に示すように、リハビリ支援システムは、例えば、バス１０１を介して接続されるプロセッサ１０２、主記憶装置１０３、通信インターフェース１０４、補助記憶装置１０６、時計１０７、入出力装置１０８を備えるコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。リハビリ支援システムは、例えば、外部に設けられたセンサ１０５と、リハビリ支援システムの内部に設けられた表示装置１０９とがそれぞれバス１０１を介して接続されている。
主記憶装置１０３には、プロセッサ１０２が各種制御や演算を行うためのプログラムが予め格納されている。プロセッサ１０２と主記憶装置１０３とによって、図１および図２に示したデータ解析部１１を含むリハビリ支援システムの各機能が実現される。
通信インターフェース１０４は、通信ネットワークＮＷを介して各種外部電子機器との通信を行うためのインターフェース回路である。
通信インターフェース１０４としては、例えば、ＬＴＥ、３Ｇ、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの無線データ通信規格に対応した演算インターフェースおよびアンテナが用いられる。通信インターフェース１０４によって、図１で説明した送受信部１５が実現される。
センサ１０５は、例えば、心拍計、心電計、血圧計、脈拍計、呼吸センサ、体温計、脳波センサなどで構成される。より具体的には、センサ１０５は、３軸加速度センサ、マイクロ波センサ、圧力センサ、電流計、電圧計、温湿度計、濃度センサ、フォトセンサやこれらの組み合わせによって実現される。
補助記憶装置１０６は、読み書き可能な記憶媒体と、その記憶媒体に対してプログラムやデータなどの各種情報を読み書きするための駆動装置とで構成されている。補助記憶装置１０６には、記憶媒体としてハードディスクやフラッシュメモリなどの半導体メモリを使用することができる。
補助記憶装置１０６は、センサ１０５により計測された生体情報を記憶する記憶領域や、リハビリ支援システムが生体情報の解析処理を行うためのプログラムを格納するプログラム格納領域を有する。補助記憶装置１０６によって、図１で説明した記憶部１２が実現される。さらには、例えば、上述したデータやプログラムやなどをバックアップするためのバックアップ領域などを有していてもよい。
時計１０７は、コンピュータに内蔵されている内蔵時計などで構成され、時刻を計時する。あるいは時計１０７は、図示されないタイムサーバから時刻情報を取得してもよい。時計１０７によって得られた時刻情報は、推定されたユーザの状態と対応付けて記録される。また、時計１０７によって得られた時刻情報は、生体情報のサンプリングなどに用いられる。
入出力装置１０８は、センサ１０５や表示装置１０９など外部機器からの信号を入力したり、外部機器へ信号を出力したりするＩ／Ｏ端子により構成される。
表示装置１０９は、液晶ディスプレイなどによって実現される。また、表示装置１０９は、図１で説明した提示部１４を実現する。
［リハビリ支援方法］
次に、上述した構成を有するリハビリ支援システムの動作について、図４のフローチャートを用いて説明する。まず、例えば、センサ１０５がユーザに装着された状態で以下の処理が実行される。
センサデータ取得部１０は、センサ１０５で計測されたユーザの生体情報を送受信部１５を介して取得する（ステップＳ１）。取得された生体情報は記憶部１２に蓄積される。なおセンサデータ取得部１０は、取得した生体情報のノイズの除去を行い、また、アナログ信号の生体情報をデジタル信号に変換する処理を行うことができる。
次に、推定部１１０は、センサデータ取得部１０によって取得されたユーザの生体情報に基づいて、ユーザの状態を推定する（ステップＳ２）。例えば、推定部１１０は、センサデータ取得部１０によって取得されたユーザの加速度を示すデータから、ユーザが起床状態にあることを推定する。推定部１１０による推定結果は、時刻情報とともに記憶部１２に記憶される（ステップＳ３）。
その後、選択部１１１は、推定部１１０によって推定されたリハビリを行うユーザの状態の根拠であるセンサデータの測定開始から任意の期間までの履歴を用いて、リハビリ支援情報として提示する時空間的に変化するアイテムの容態を選択する（ステップＳ４）。例えば、図６および図７に示すように、臥位状態であることが多いユーザが、起床のリハビリを行う場合を考える。この場合、リハビリ支援情報としては、ユーザが起床状態であった時間の長さを、地球を出発して宇宙を推進する宇宙船が海王星まで到達する様子に例えた動画を用いる。選択部１１１は、記憶部１２に記憶されているユーザの状態の履歴を用いて、ユーザが起床状態であった時間に対応する宇宙船の通過地点となる惑星を表す画像を選択する。
次に、提示部１４は、選択部１１１によって選択された時空間的に変化するアイテムの容態をリハビリ支援情報として表示装置１０９に表示させる（ステップＳ５）。より詳細には、提示処理部１３は、選択部１１１によって選択された時空間的に変化する画像の容態に対応する画像および音声やテキストを生成する。提示処理部１３によって生成された容態の画像は、リハビリ支援情報として提示部１４が出力する。
［リハビリ支援システムの具体的構成］
次に、本発明に係るリハビリ支援システムの具体的な構成例について図５から図８を参照して説明する。
リハビリ支援システムは、例えば、図５に示すように、リハビリを行うユーザに装着されるセンサ端末２００ａと、ユーザがいる場所の外部環境データを計測するセンサ端末２００ｂと、中継端末３００と、外部端末４００とを備える。センサ端末２００ａ、２００ｂ、中継端末３００、外部端末４００のすべてもしくはいずれかは、図１および図２で説明したデータ解析部１１などのリハビリ支援システムに含まれる各機能を備える。なお、以下においては、中継端末３００が図１で説明したデータ解析部１１を備え、外部端末４００にリハビリ支援情報が提示されるものとする。
［センサ端末の機能ブロック］
センサ端末２００ａ、２００ｂは、図８に示すように、センサ２０１、センサデータ取得部２０２、データ記憶部２０３、および送信部２０４を備える。センサ端末２００ａは、例えば、ユーザの体の体幹に配置されて加速度や体温などの生体情報を計測する。また、センサ端末２００ｂは、ユーザのいる場所の湿度や温度などの外部環境データを計測する。センサ端末２００ａ、２００ｂは、計測したユーザの生体情報および外部環境データを通信ネットワークＮＷを介して中継端末３００に送信する。
センサ２０１は、例えば、３軸加速度センサなどで実現される。センサ２０１が備える加速度センサの３軸は、例えば、図５に示すように、Ｘ軸は体の左右方向、Ｙ軸は体の前後方向、Ｚ軸は体の上下方向に平行に設けられる。センサ２０１は、図１で説明したセンサ１０５に対応する。
センサデータ取得部２０２は、センサ２０１によって計測された生体情報や外部環境データを取得する。センサデータ取得部２０２は、取得した生体情報のノイズの除去やサンプリング処理を行い、デジタル信号の生体情報などにおける時系列データを求める。センサデータ取得部２０２は、図１で説明したセンサデータ取得部１０に対応する。
データ記憶部２０３は、センサ２０１によって計測された生体情報や外部環境データ、センサデータ取得部２０２によって処理されて得られたデジタル信号による生体情報などの時系列データを記憶する。データ記憶部２０３は、記憶部１２（図１）に対応する。
送信部２０４は、データ記憶部２０３に記憶されている生体情報や外部環境データを、通信ネットワークＮＷを介して中継端末３００に送信する。送信部２０４は、例えば、ＬＴＥ、３Ｇ、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線データ通信規格に対応した無線通信を行うための通信回路を備える。送信部２０４は、送受信部１５（図１）に対応する。
［中継端末の機能ブロック］
中継端末３００は、受信部３０１、データ記憶部３０２、データ解析部３０３、および送信部３０４を備える。中継端末３００は、センサ端末２００ａから受信した、ユーザの生体情報を解析する。さらに、中継端末３００は、ユーザの生体情報に基づいてリハビリを行うユーザの状態を推定する。また、中継端末３００は、推定されたユーザの状態に基づいて、対応するリハビリ支援情報を選択および決定する。決定されたリハビリ支援情報を示す情報は、外部端末４００に送信される。
中継端末３００は、スマートフォン、タブレット、ノートパソコン、ゲートウェイなどによって実現される。
受信部３０１は、通信ネットワークＮＷを介してセンサ端末２００ａ、２００ｂから生体情報および外部環境データを受信する。受信部３０１は、送受信部１５（図１）に対応する。
データ記憶部３０２は、受信部３０１が受信したユーザの生体情報や外部環境データ、データ解析部３０３によって推定された測定期間にわたるユーザの状態の履歴を記憶する。データ記憶部３０２は、記憶部１２（図１）に対応する。
データ解析部３０３は、受信部３０１によって受信されたユーザの生体情報を解析し、ユーザが行うリハビリにともなって発生するユーザの状態を推定し、推定結果に基づくリハビリの進行状況に応じた動画のシーンなどの時空間的に変化するアイテムの容態を選択する。データ解析部３０３は、図１および図２で説明した推定部１１０および選択部１１１を備えるデータ解析部１１に対応する。
送信部３０４は、データ解析部３０３によって選択された時空間的に変化するアイテムの容態を示す情報を、通信ネットワークＮＷを介して外部端末４００に送信する。送信部３０４は、送受信部１５（図１）に対応する。
［外部端末の機能ブロック］
外部端末４００は、受信部４０１、データ記憶部４０２、提示処理部４０３、および提示部４０４を備える。外部端末４００は、中継端末３００から通信ネットワークＮＷを介して受信した情報に基づいてリハビリ支援情報を生成して提示する。
外部端末４００は、中継端末３００と同様に、スマートフォン、タブレット、ノートパソコン、ゲートウェイなどによって実現される。外部端末４００は受信したリハビリ支援情報の画像の容態に応じた画像を生成して表示する表示装置１０９を備えている。なお、表示装置１０９の他にも、図示されない音声出力装置、光源などを用いてリハビリ支援情報を提示してもよい。
受信部４０１は、通信ネットワークＮＷを介して中継端末３００からリハビリ支援情報として提示する時空間的に変化する画像の容態を示す情報を受信する。受信部４０１は、送受信部１５（図１）に対応する。
データ記憶部４０２は、時空間的に変化するアイテムの容態を記憶している。データ記憶部４０２は、記憶部１２（図１）に対応する。
提示処理部４０３は、リハビリ支援情報として提示する画像をデータ記憶部４０２から読み出して出力する。提示処理部４０３は、ユーザが行うリハビリの進行状況など、ユーザの状態に応じた容態の画像を生成し、リハビリ支援情報の表示形式を制御することができる。また、提示処理部４０３は、予め設定されている画像、動画、音声などの素材を読み込み、提示する動画と音声などの合成や、再生速度の設定、およびエフェクトフィルターなどで加工し、編集結果のエンコードを行ってもよい。提示処理部４０３は、図１で説明した提示処理部１３に対応する。
提示部４０４は、提示処理部４０３による指示に基づいて、選択された容態を有する時空間的に変化する画像をリハビリ支援情報として出力する。提示部４０４は、表示装置１０９にユーザが行っているリハビリの進行状況に対応する動画のシーンおよびテキスト情報を表示したり、外部端末４００が備える図示しないスピーカから、音声を出力してもよい。その他、提示部４０４は、振動、光、刺激などユーザが認知可能な方法によりリハビリ支援情報を提示することができる。また、提示部４０４は、センサ端末２００ｂによって計測された気温などの外部環境を示す情報を、選択された動画のシーンを表す画像とともに提示してもよい。提示部４０４は、図１で説明した提示部１４に対応する。
このように、本発明に係るリハビリ支援システムは、図１および図２に示した各機能がセンサ端末２００ａ、２００ｂ、中継端末３００、および外部端末４００に分散された構成を有し、ユーザの生体情報の取得からユーザの状態の推定、ユーザの状態に応じた時空間的に変化する画像などのアイテムの容態の選択、選択された容態の画像の生成ならびに提示に関する処理を分散して行う。
［リハビリ支援システムの動作シーケンス］
次に、上述した構成を有するリハビリ支援システムの動作について、図９のシーケンス図を用いて説明する。
図９に示すように、まず、センサ端末２００ａは、例えば、ユーザに装着されて、３軸加速度などの生体情報を計測する（ステップＳ１００ａ）。センサ端末２００ａは、計測された生体情報のデジタル信号を求め、必要に応じてノイズの除去を行う。次に、センサ端末２００ａは、通信ネットワークＮＷを介して中継端末３００に生体情報を送信する（ステップＳ１０１ａ）。
一方で、センサ端末２００ｂは、ユーザがいる場所に設置され、気温などの外部環境を示すデータを計測する（ステップＳ１００ｂ）。計測された外部環境を示す情報は、通信ネットワークＮＷを介して中継端末３００に送信される（ステップＳ１０１ｂ）。
その後、中継端末３００は、センサ端末２００ａから生体情報を受信すると、生体情報に基づいて、ユーザの状態を推定する（ステップＳ１０２）。より詳細には、中継端末３００のデータ解析部３０３は、リハビリにともなって発生するユーザの状態を生体情報から算出し、ユーザの状態の根拠となる生体情報が計測された時刻情報とともに記録する。
次に、データ解析部３０３は、ステップＳ１０２で推定されたユーザの状態に応じた時空間的に変化するアイテムの容態を選択する（ステップＳ１０３）。その後、中継端末３００は、通信ネットワークＮＷを介して、選択されたアイテムの容態を示す情報を外部端末４００に送信する（ステップＳ１０４）。このとき、センサ端末２００ｂにより計測された外部環境を示す情報についても外部端末４００に送信される。外部端末４００は、アイテムの容態を示す情報を受信すると、リハビリ支援情報として提示するアイテムの提示処理を実行する（ステップＳ１０５）。
ここで、外部端末４００におけるリハビリ支援情報の提示例について図６および図７を用いて説明する。外部端末４００において、図６に示すように、センサ端末２００ａによって計測された生体情報、例えばユーザの加速度の計測開始時刻、および最新のデータの計測時刻が表示されている。図６および図７では、ユーザが起床のリハビリに取り組む場合について例示している。また、ユーザがリハビリを開始して目標水準まで到達するまでのリハビリの進行状況を、宇宙船が地球を発射して目標地点である海王星まで到達するストーリーになぞらえた動画のシーンが切り替わって表示されている。
図６および図７に示すように、外部端末４００の表示画面には、ユーザの起床状態が記録された履歴において起床時間が１時間の場合、まず月に到達した画像が表示される。その後、ユーザの起床状態が７時間以上１４時間未満となると火星に到達した画像に切り替わり、１４時間以上２１時間未満で木星に到達した画像に切り替わり、２１時間で土星、２８時間で天王星、さらに３５時間経過で海王星に到達した画像が表示される。また、これらの到達地点を示す画像とともに、テキスト情報でリハビリの進行状況を提示している。
このように、リハビリの進行状況に応じて、ユーザの起床状態の時間が予め設定された長さを超えると、提示する動画像が次の場面に切り替わる。また、このような動画像とともに気温などの外部環境を示す情報が提示される。
以上説明したように、第１の実施の形態に係るリハビリ支援システムは、センサ１０５で計測されたユーザの生体情報に基づいて、リハビリにともなって発生するユーザの状態を推定し、推定されたユーザの状態に応じて、時空間的に変化する画像の容態を選択して提示する。そのため、ユーザはリハビリの進行状況を容易に把握することができ、リハビリに取り組むユーザの意欲をより引き出すことができる。
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、以下の説明では、上述した第１の実施の形態と同じ構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
第１の実施の形態では、データ解析部１１が、センサデータ取得部１０で取得された生体情報から、例えば、起床状態など、リハビリにともなって発生するユーザの状態を推定し、推定結果に応じて、時空間的に変化する画像の容態が選択されて、提示される場合について説明した。これに対して、第２の実施の形態では、選択部１１１Ａは、推定されたユーザの状態の発生時間に関する情報を用いて、時空間的に変化する画像の容態を選択する。
図１０に示すように、第２の実施の形態に係るリハビリ支援システムが備える選択部１１１Ａは、参照部１１２、第１設定部１１３、第１判定部１１４、および管理部（選択部）１１５を備える点において、第１の実施の形態と構成が異なる。以下、第１の実施の形態と異なる構成を中心に説明する。
参照部１１２は、現在時刻を計時する時計１０７を参照して、ユーザの状態が発生した時刻を取得する。
第１設定部１１３は、リハビリの実施に関して定義された時刻または時間帯を設定する。リハビリの実施に関して定義された時刻または時間帯としては、統計的に定められた時刻や時間帯などを用いることができる。具体的には、図１１に示すように、起床のリハビリを行うことが必要な１０６名の入院患者が２４時間（１日）の生活を行う中で、臥位状態であった人数の割合を示している。図１１の例では、１日のなかで、８：３０−９：３０の時間帯Ｔ１および１６：３０−１７：３０の時間帯Ｔ２をリハビリの実施に関して定義された時間帯として設定する。この具体例では、臥位状態の多いユーザに対して、特に起床のリハビリを促したい時間帯として、時間帯Ｔ１、Ｔ２が設定されている。
第１設定部１１３は、図１１に示すように、臥位状態が多いユーザに対して、臥位状態の生活時間を減らして、ユーザが能動的にリハビリを行うことを促すため、２４時間にわたる活動時間中（７：００−２０：００）に特に臥位状態のユーザが多い時間（例えば、全ユーザの３０％以上が臥位状態となる時間）が一定時間続く時間帯を設定時間として用いることができる。この場合、例えば臥位状態のユーザの多い時間が１時間以上続く時間帯を設定時間として用いてもよい。
第１設定部１１３によって設定される時刻または時間帯は、日、曜日、週、月、年などが用いられていてもよく、また、時刻または時間帯の数についても任意に設定することができる。第１設定部１１３は、外部からの操作入力の受け付けにより設定時間を設定することができる。あるいは、第１設定部１１３は、記憶部１２に予め記憶されているリハビリに関する統計的なデータを用いて設定時間を推定してもよい。
第１判定部１１４は、参照部１１２が時計１０７を参照して取得した時刻が、第１設定部１１３によって設定されている時刻または時間帯に含まれるか否かを判定する。例えば、図１１の例では、参照部１１２が参照して取得したユーザの状態が発生した時刻、例えば、起床状態が生じた時刻が９：００である場合、設定されている時間帯Ｔ１に含まれると判定する。
また、参照部１１２によって取得された、ユーザが起床状態となった時刻が１０：００である場合、時間帯Ｔ１、Ｔ２のいずれにも含まれないと判定する。第１判定部１１４による判定結果は、管理部１１５に送出される。
管理部１１５は、第１判定部１１４の判定結果に基づいて、時空間的に変化するアイテムの容態を選択する。より詳細には、管理部１１５は、第１判定部１１４によって、ユーザの状態が生じた時刻が、設定された時間帯に含まれると判定された場合には、ユーザが実行中のリハビリをより促すことができる時空間的に変化するアイテムの容態を選択する。
具体的には、リハビリ支援情報として、前述したように宇宙を推進していく宇宙船の様子を表す動画が提示される場合を考える。管理部１１５は、例えば、ユーザが起床のリハビリを実施した時刻が、設定された時間帯Ｔ１に含まれる場合に、例えば、ブースターが付加された宇宙船が進んでいる画像を選択することができる。一方、ユーザがリハビリを実施した時刻が、設定された時間帯Ｔ１、Ｔ２のいずれにも含まれない場合には、通常の宇宙船の画像を選択してもよい。また、例えば、ユーザに起床を促したい時間帯Ｔ１、Ｔ２にユーザが起床や、より運動負荷の高い歩行のリハビリを行っていた場合には、ユーザのリハビリを奨励し、さらに促す特典情報の画像の容態が選択され、リハビリ支援情報として提示される。
また、ユーザに起床のリハビリを促したい時間帯Ｔ１、Ｔ２にユーザがリハビリを行っておらず臥位状態である場合には、ユーザに対してリハビリを開始することを奨励するような画像の容態が選択されてもよい。この場合、ユーザがリハビリを開始する動機を与えることができるような容態の画像が選択される。例えば、ユーザが起床のリハビリを行えば特別な画像が表示されるような構成とすることができる。
記憶部１２には、特典画像の容態と対応付けられて、特典画像の容態が選択される条件が記憶されている。
次に、上述した構成を有する本実施の形態のリハビリ支援システムの動作について、図１２のフローチャートを用いて説明する。まず、センサ１０５がユーザに装着された状態で以下の処理が実行される。また、具体例として、臥位状態の多いユーザに対して起床のリハビリを促す場合について説明する。
センサデータ取得部１０は、センサ１０５で計測されたユーザの生体情報を送受信部１５を介して取得する（ステップＳ１０）。取得された生体情報は記憶部１２に蓄積される。なおセンサデータ取得部１０は、取得した生体情報のノイズの除去を行い、また、アナログ信号の生体情報をデジタル信号に変換する処理を行うことができる。
次に、推定部１１０は、センサデータ取得部１０によって取得されたユーザの生体情報に基づいて、ユーザの状態を推定する（ステップＳ１１）。例えば、推定部１１０は、センサデータ取得部１０によって取得されたユーザの加速度を示すデータから、ユーザが臥位状態または起床状態にあることを推定する。
推定されたユーザの状態が臥位状態である場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、ユーザの状態が時刻情報とともに記憶部１２に記憶される（ステップＳ１９）。その後、管理部１１５によって、予め記憶部１２に記憶されている特典情報に対応する時空間的に変化する画像の容態が選択される（ステップＳ１６）。より詳細には、管理部１１５は、臥位状態にあるユーザが起床などのリハビリを開始することを促す特典情報、例えば、リハビリを行えばポイントが付与されることなどを示す容態の画像を選択する。
一方において、ユーザが起床状態であることが推定されると（ステップＳ１３）、ユーザの状態が時刻情報とともに記憶部１２に記憶される（ステップＳ１４）。その後、第１判定部１１４は、ユーザにおいて起床状態が発生した時刻が、設定された時間帯に含まれる場合（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、管理部１１５は、記憶部１２に記憶されている特典情報を表す時空間的に変化する画像を選択する（ステップＳ１６）。例えば、宇宙船の推進する速度が２倍速く変化したり、特別なポイントが付与されるような特典情報が選択される。
このように、ユーザがリハビリを行っていない場合と、リハビリが特に推奨される時間帯にユーザがリハビリに取り組んでいる場合とでは特典情報として、互いに異なる容態の画像が選択される。また、設定された時間帯におけるユーザの行動によって、特別な容態の画像が選択されるとともに、内部的なゲームやストーリーの進度が変化する。設定された時間帯において推定されたユーザの状態によって、動画などで表現されるゲームやストーリーなどが通常時よりも早く進み、例えば、画像の切り替わる時間が半分となるような構成としてもよい。なお、通常時とは、設定された時間帯以外の時間帯にユーザが同様の状態である場合に、ユーザの状態に応じて画像の容態が選択される場合である。
その後、提示部１４は、表示装置１０９に、選択された特典情報を表す容態の画像をリハビリ支援情報として表示させる（ステップＳ１７）。例えば、提示部１４は、ステップＳ１５において設定時間の範囲内であった場合、宇宙船が火星に到達する画像に切り替えて表示する際に、ブースターが付加された宇宙船が火星を通過して、木星の近くまで進んでいる画像を表示させることができる。
また、ユーザがリハビリを行っていない臥位状態が推定された場合においては、提示部１４は、ユーザが起床などのリハビリを行えばポイントが付与されることなどを示す容態の画像を表示させることができる。
他方において、ステップＳ１５で、ユーザが起床状態となった時刻が設定時間の範囲内にない場合には（ステップＳ１５：ＮＯ）、選択部１１１Ａは、通常通り、ユーザの状態に応じた、時空間的に変化する画像の容態を選択する（ステップＳ１８）。その後、同様に提示部１４は画像を切り替えて表示装置１０９に表示させる（ステップＳ１８）。この場合、ユーザの起床状態の時間の長さに応じて宇宙船が推進する画像が選択および提示される。
なお、管理部１１５は、第１設定部１１３によって設定された時間帯ごとに異なる容態の画像を選択することができる。例えば、前述の時間帯Ｔ１では宇宙船の動画像の切り替え速度が２倍なのに対し、時間帯Ｔ２では、宇宙船の動画像の切り替え速度が３倍などとすることができる。このように管理部１１５は、予め設定された特典情報の発生条件に応じて異なるパターンの特典情報を表す容態の画像を選択してもよい。
なお、説明した実施の形態では、推定部１１０がユーザの臥位状態と起床状態とを推定する場合について説明したが、推定部１１０が推定するユーザの状態は歩行状態をさらに含んでいてもよい。
以上説明したように、第２の実施の形態に係るリハビリ支援システムによれば、リハビリの実施に関して定義された時刻または時間帯に、ユーザが特定の状態となった場合に、特典情報を表す時空間的に変化する画像の容態が選択される。そのため、リハビリへの取り組みを特に促したい時間帯に、ユーザに対してのリハビリへの意欲を引き出すことができる。
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、以下の説明では、上述した第１および第２の実施の形態と同じ構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
第１および第２の実施の形態では、リハビリの進行状況に応じて、予め設定されている時空間的に変化する画像の容態が対応付けて記憶部１２に記憶されている場合について説明した。これに対して、第３の実施の形態では、リハビリ支援情報として提示される画像の容態がユーザごとに設定される。
第３の実施の形態に係るリハビリ支援システムの構成は、図１３に示すように、第２設定部（設定部）１６と、受け付け部１７をさらに備える点で第１および第２の実施の形態と異なる。
第２設定部１６は、リハビリの実施に関して定義される時間帯である設定時間のユーザごとに設定する。例えば、第２設定部１６は、リハビリに関する統計的なデータやユーザの状態の記録に基づいてユーザごとの設定時間を設定することができる。また、第２設定部１６は、ユーザごとに、リハビリにともなって発生する状態に応じて選択部１１１が選択する時空間的に変化するアイテムの容態を設定する。
受け付け部１７は、ユーザごとの時空間的に変化する画像などのアイテムの容態を設定する操作入力を受け付ける。より詳細には、受け付け部１７は、第２設定部１６によって設定されたユーザごとの設定時間おいて選択されるユーザごとの時空間的に変化する画像の容態を受け付けて記憶部（第２記憶部）１２に記憶する。
例えば、第２設定部１６は、ユーザごとのリハビリの進行状況に応じて、選択部１１１によって選択される動画のシーンとユーザの状態とを予め対応付けることができる。具体的には、ユーザごとの過去の活動時間中の行動記録から、ユーザがリハビリを行っていない非アクティブな時間帯を推定し、その時間帯を特典時間（設定時間）として設定し、かつ、特典情報を表す時空間的に変化する画像の容態を定める。なお、過去の活動期間は、日ごと、週ごと、曜日ごと、月ごとなどリハビリの性質やユーザに応じて任意に設定することができる。
ここで、非アクティブな時間帯について説明する。例えば、臥位状態の多いユーザが起床や歩行など運動のリハビリを実行する場合を考える。この場合、非アクティブな時間帯とは、ユーザが活動する時間中において、ユーザの状態が臥位となる、すなわち、リハビリを行っていない時間帯である。なお、非アクティブな時間帯は、ユーザが臥位状態である時間帯に限らない。
また、別の例を挙げると、ユーザの当日の状態の履歴から、１日のある時刻（例えば正午）において、ユーザが、例えば、起床状態、歩行状態となった時間が基準より多かった場合を仮定する。この場合、その日の午後はユーザがリハビリを行わず、臥位状態など非アクティブな時間が多くなることが考えられる。そのため、第２設定部１６は、その日の午後は特典時間を増やして、特典情報を表す時空間的に変化する画像の容態がより多く選択される設定としてもよい。
これに対して、当日の正午までに、ユーザが非アクティブであった時間が基準より多い場合には、その日の午後はアクティブな時間、すなわちユーザがリハビリを行い起床状態や歩行状態の時間が午前中よりも増加すると考えられる。そのため、第２設定部１６は、その日の午後においては、特典時間を増やすことはせず、ユーザがリハビリを行っていない非アクティブな時間が一定時間を超えた場合に、単に注意を促す容態の画像が選択される設定としてもよい。
なお、第２設定部１６は、ユーザが非アクティブとなる時間帯に基づいて特典時間を定めて動画のパターンなど、選択される画像の容態を設定する場合に限られない。例えば、第２設定部１６は、ユーザがアクティブとなる時間帯、すなわち、リハビリを行っている時間帯に基づいて特典時間を同様に定めてもよい。この場合には、特にユーザの起床や歩行などアクティブな行動を促し、さらには、リハビリだけでなく運動一般についての習慣化をも促すことができる。
また、第２設定部１６は、ユーザごとのリハビリ計画に応じたユーザの機能回復の度合いによって、選択される画像の容態や、特典時間の設定などを変えてもよい。例えば、図１５に、機能的自立度評価法（Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ Ｍｅａｓｕｒｅ：ＦＩＭ）の値ごとの臥位状態のユーザの割合を示している。ＦＩＭは、リハビリを行っている患者（ユーザ）が、日常生活の動作が自力でどの程度可能であるかを評価する指標である。ここでは、リハビリを行うユーザの回復度合いの評価指標の一例として用いているが、ＦＩＭの他にも心拍数や体動、経過時間、ストレス値、スクリーニングなど他の評価指標を用いてもよい。
図１５の（ｂ）は、ＦＩＭが４１以上８０以下のユーザにおける、時間ごとのユーザが臥位状態となった割合を示している。ＦＩＭが４１以上８０以下のユーザにおいては、時間帯Ｔ３、Ｔ４が特典時間として設定される。すなわち、時間帯Ｔ３、Ｔ４において、ユーザに対するリハビリの実行を促す特典情報を表す容態の画像がリハビリ支援情報として提示される。
例えば、図１５の（ｂ）において、時間帯Ｔ３、Ｔ４では、ユーザが起床状態および歩行状態となることに対して、ユーザに対して特典となる特典情報を表す容態の画像が選択および提示される。
一方、図１５の（ａ）のように、ＦＩＭの値が５０以下のユーザについては、リハビリをより積極的に行うことが望まれる。そのため、ＦＩＭが４１以上８０以下のユーザと比較してより長い時間帯Ｔ３’、Ｔ４’が特典時間として設定され、リハビリの実行を促す特典情報を表す容態の画像が選択および提示される時間がより長時間となる。
また、図１５の（ｃ）のように、ＦＩＭの値が８１以上のユーザについては、より運動負荷の高いリハビリを行うことを促す。例えば、ＦＩＭが４１以上８０以下のユーザと比較してより短い時間帯Ｔ３”、Ｔ４”を特典時間として設け、ユーザが歩行状態となるリハビリを行った場合に、ユーザに対して特典情報を表す容態の画像が提示される。
このように、ユーザの機能回復の程度に応じて、リハビリ支援情報として提示する時空間的に変化するアイテムの容態を設定すれば、ユーザに対してより効果的な機能回復を図ることができる。なお、ユーザごとのＦＩＭ値などのユーザの機能回復の程度などを示すユーザ情報は予め記憶部１２に記憶されている。
また、第２設定部１６は、前述した、室温や湿度などユーザの外部環境の情報を計測するセンサ１０５の値を参照して、選択部１１１が選択する時空間的に変化するアイテムの容態を設定してもよい。例えば、室温などの値にしきい値を設定し、しきい値を超えた場合にリハビリ支援情報として提示する画像を切り替えることができる。また、しきい値を超えた場合に上述した特典時間を増加する、減少させる、発生させる、なくす等、ユーザの機能回復の程度に応じてより効果的となる容態の画像が選択される設定とすることができる。なお、この場合、第２設定部１６は、複数のセンサ１０５のセンサデータを用いてもよく、センサデータの値から推測した値を用いてもよい。
なお、第２設定部１６は、特典時間のみをユーザごとに設定してもよい。特典時間は、例えば、前述したようにユーザに対してリハビリの実施を促す時間帯である。また、第２設定部１６は、各ユーザに共通して設定された特典時間において、ユーザがリハビリを行っている場合に選択される特典情報を表す時空間的に変化するアイテムの容態のみをユーザごとに設定してもよい。
次に、上述した構成を有するリハビリ支援システムによるリハビリ支援情報の設定処理の一例について図１４のフローチャートを用いて説明する。以下の処理は、リハビリ支援システムがユーザのリハビリにともなって発生する状態を推定して、ユーザの状態に応じた時空間的に変化する画像の容態を選択して提示する処理（例えば図４）とは独立して実行される。例えば、図４で説明した処理に先立って実行することもできる。また、図４で説明した処理の後、ユーザの機能回復の程度に応じて再度実行して設定を更新してもよい。
まず、第２設定部１６は、記憶部１２に記憶されているユーザのＦＩＭ値から、リハビリの実行に関して定義される時間帯である特典時間を設定する（ステップＳ２０）。例えば、ユーザのＦＩＭ値が４１以上８０以下である場合、図１５の（ｂ）に示すような時間帯Ｔ３、Ｔ４を特典時間として設定する。これにより、ユーザがこの時間帯Ｔ３、Ｔ４にリハビリを行い起床状態となった場合には、ユーザに対して特典となるような容態の画像が選択されることになる。
次に、第２設定部１６は、選択部１１１によって選択される、時空間的に変化するアイテムの容態を設定する（ステップＳ２１）。より詳細には、受け付け部１７が受け付けたユーザごとの時空間的に変化するアイテムの容態から、例えば、時間帯Ｔ３、Ｔ４ごとに異なる容態の画像が選択される設定としてもよい。
この場合、第２設定部１６は、特典時間として設定した時間帯Ｔ３にユーザの起床状態が推定された場合には、２倍の速さで宇宙船が惑星を通過していく画像の切り替わりのパターンとする設定を行うことができる。また、時間帯Ｔ４では、ユーザの歩行状態が推定された場合にのみ２倍の速さで宇宙船が飛行する画像の容態が選択される設定としてもよい。この場合、ユーザが特に時間帯Ｔ４でより運動負荷の高いリハビリを実行することを促すことができる。
また、午前中には、花などの植物が育つ過程を表した画像の容態がユーザのリハビリの進行状況に応じて選択される設定とし、午後には、宇宙船が宇宙を推進していく容態の画像が選択される設定としてもよい。また、このような画像の種類の設定については、ユーザからの入力に応じて変更可能とする構成としてもよい。
その後、第２設定部１６は、設定した画像の提示パターンなど、時空間的に変化する画像の容態を記憶部１２に記憶する（ステップＳ２２）。
以上の手順により設定されたユーザごとの機能回復の程度などに応じて設定されたリハビリ支援情報の提示パターンを用いて、第１の実施の形態で説明した、リハビリにともなうユーザの状態の推定、および推定結果に応じた画像の容態の選択および提示が実行される（図４、図１２）。
以上説明したように、第３の実施の形態に係るリハビリ支援システムによれば、予めユーザごとにリハビリ支援情報の提示パターンを設定するので、ユーザごとに異なる機能回復の程度や、ユーザの個性に応じてよりリハビリへの意欲を引き出すことができる。
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。なお、以下の説明では、上述した第１から第３の実施の形態と同じ構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
第４の実施の形態に係るリハビリ支援システムは、第２の実施の形態と同様の構成を有し、図１６に示すように、さらに通知部１８を備える。
通知部１８は、第１設定部１１３が設定したリハビリの実施に関して定義された時刻または時間帯の開始時に、ユーザに対してその時刻または時間帯の開始を示す通知を行う。例えば、通知部１８は、テキスト情報、光、画像の色の変化など、ユーザが視覚的に把握できる形態の通知を生成して、ユーザに通知することができる。この場合、通知部１８は、表示装置１０９にテキスト情報などを表示させることができる。
あるいは、通知部１８は、音、例えば、変化する音、ミュート等、ユーザが聴覚的に把握できる形態の通知を生成して、ユーザに通知してもよい。この場合、通知部１８は、スピーカなどから通知を出力する。その他にも、通知部１８は、振動、電流、熱など、ユーザが触覚的に把握することができる形態の通知を生成して、通知してもよい。この場合、通知部１８は、図示されない振動子などの動作装置から通知を出力する。
また通知部１８は、通信インターフェース１０４から通信ネットワークＮＷを介して接続されている図示されない端末に通知を送出してもよい。このような場合には、ユーザ以外の他者、例えば、介護者などに対して通知を行い、通知を受けた他者がユーザに開始時刻を知らせることも可能となる。
以上説明したように、第４の実施の形態に係るリハビリ支援システムによれば、特典時間など、リハビリの実行に関して定義された時刻または時間帯の開始をユーザに対して通知するので、ユーザに対するリハビリへの取り組みをより確実に支援することができる。
［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。なお、以下の説明では、上述した第１から第４の実施の形態と同じ構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
第１の実施の形態では、推定部１１０がユーザの状態、例えば、起床状態などを推定し、選択部１１１が推定結果に応じて時空間的に変化する画像の容態を選択する場合について説明した。これに対して、第５の実施の形態では、選択部１１１Ｂは、リハビリにともなって発生するユーザの複数の異なる状態に応じて、予め設定されたフィードバックを選択する。
図１７は、本実施の形態に係るリハビリ支援システムが備える選択部１１１Ｂの構成を示すブロック図である。本実施の形態に係るリハビリ支援システムが備えるその他の構成は第１の実施の形態と同様である。
推定部１１０は、リハビリにともなって発生するユーザにおける複数の異なる状態を推定する。例えば、臥位状態の多いユーザが起床や歩行のリハビリを行う場合、推定部１１０は、ユーザの臥位状態、起床状態、および歩行状態を推定することができる。いずれのユーザの状態も、例えば、センサデータ取得部１０が加速度センサを有するセンサ１０５で計測されたユーザの加速度データに基づいて推定される。推定部１１０は、一定周期でユーザの状態を推定することができる。
選択部１１１Ｂは、推定部１１０によって推定されたユーザの状態に応じて、時空間的に変化する画像などのアイテムの容態を選択する。選択部１１１Ｂは、第２判定部１１６およびフィードバック選択部１１７を備える。
第２判定部１１６は、推定部１１０によって推定されたユーザの状態が、予め設定されたユーザの状態に遷移したことを判定する。例えば、第２判定部１１６は、ユーザの状態がリハビリの効果に関して予め設定された状態に遷移したことを判定する。より詳細には、推定部１１０によって推定される臥位状態、起床状態、および歩行状態について、予め設定された状態遷移が生じたこと、例えば、臥位状態から起床状態、あるいは、起床状態から臥位状態に遷移したことなどを判定する。
例えば、臥位状態の多いユーザが起床や歩行のリハビリを行う場合に、ユーザに対してよりリハビリ効果が高い行動を促したい。第２判定部１１６は、例えば、ユーザがリハビリ効果の低い行動から、よりリハビリ効果の高い行動を開始したこと、または、ユーザが、よりリハビリ効果の高い行動からリハビリ効果の低い行動をとったことを判定する。
具体的には、推定部１１０によって推定される上記３つの異なる状態、すなわち臥位状態、起床状態、および歩行状態は、この順に運動負荷が高く、リハビリ効果もこの順に高いと期待される。そのため、第２判定部１１６は、推定部１１０によって推定されたユーザの状態について、例えば、一定周期で推定される場合に、第２判定部１１６は、直前のユーザの状態と現在のユーザの状態とを運動負荷に基づいて比較し、比較した結果を出力する。この場合、第２判定部１１６は、ユーザの状態がよりリハビリ効果の低い状態に遷移したこと、および、ユーザの状態がよりリハビリ効果の高い状態に遷移したことを判定することができる。
フィードバック選択部１１７は、第２判定部１１６による判定結果に基づいて、ユーザに対して予め設定されたフィードバックを選択する。フィードバック選択部１１７は、例えば、ユーザの状態がよりリハビリ効果の高い状態に遷移した場合には、予め記憶部１２に記憶されているフィードバックのうち肯定的なフィードバックを選択する。一方、ユーザの状態がリハビリ効果の高い状態から低い状態に遷移した場合には、フィードバック選択部１１７は、記憶部１２から否定的なフィードバックを選択する。
フィードバック選択部１１７が、第２判定部１１６による判定結果に応じてどのようなフィードバックを選択するかについては、リハビリを行うユーザに対して促したい行動に応じて設定することができる。例えば、上記のように、より運動負荷の高い行動をユーザに促し、より高いリハビリ効果を図る場合の他にも、ユーザに安静な状態を促したい場合などにおいて、より運動負荷の高い状態に遷移した場合には、否定的なフィードバックを選択することができる。
ここで、フィードバック選択部１１７が選択するフィードバックについてより詳細に説明する。フィードバックは、ユーザの行動変容に対する評価を、ユーザに対して返して、ユーザのリハビリにおける状況を好転させる動機となる情報である。また、フィードバックは、時空間的に変化するアイテムの容態である。フィードバック選択部１１７は、時空間的に変化する画像が切り替わる時間の長さを調整したり、特別な画像、音、テキスト、振動、熱、光、風、刺激などを選択することができる。
肯定的あるいはポジティブなフィードバックとは、リハビリを取り組むユーザに対してユーザの現在の取り組みが正しいことを知らせる情報であり、ユーザの行動、すなわち、ユーザのリハビリの取り組み努力を称賛して背中を押すことが可能な情報である。フィードバック選択部１１７は、肯定的なフィードバックとして、例えば、時空間的に変化する画像が切り替わる時間を短くすることができる。
また、フィードバック選択部１１７は、例えば、テキスト情報や音声「〇〇さん素晴らしい！この調子で頑張りましょう。」などを肯定的なフィードバックとして選択することができる。
他方において、否定的、すなわちネガティブなフィードバックとは、リハビリを取り組むユーザに対してユーザの取り組みがリハビリ効果の観点から望ましくないことを知らせて注意を促す情報である。このような否定的なフィードバックは、例えば、リハビリに取り組んでいない、あるいはリハビリへの意識が低下しているユーザに対してリハビリを取り組むように注意して促すような情報である。
例えば、フィードバック選択部１１７は、否定的なフィードバックとして、時空間的に変化する画像の切り替え時間を長くすることができる。
また、フィードバック選択部１１７は、例えば、テキスト情報や音声「〇〇さんもっと頑張りましょう。」などを否定的なフィードバックとして選択することができる。なお、否定的なフィードバックであっても、ユーザのリハビリへの取り組みをかえって阻害するような容態の画像は選択されるべきではない。
フィードバック選択部１１７によって選択されるフィードバックは、第２判定部１１６による判定結果に加えて他の条件を満たす場合に選択される構成としてもよい。例えば、時間的な条件をさらに設けてもよい。この場合、フィードバック選択部１１７は、ユーザの状態が遷移してから１分以上など一定期間ユーザの状態が続いた場合に、肯定的または否定的なフィードバックを選択してもよい。これにより、ユーザの状態が頻繁に遷移する場合にも、ユーザは煩わしさを感じることなくフィードバックを受け取ることができる。
次に、上述した構成を有する本実施の形態に係るリハビリ支援システムの動作について、図１８のフローチャートを用いて説明する。まず、センサ１０５がユーザに装着された状態で以下の処理が実行される。また、具体例として、臥位状態が多いユーザに対して起床や歩行のリハビリを促す場合について説明する。
センサデータ取得部１０は、センサ１０５で計測されたユーザの生体情報を送受信部１５を介して取得する（ステップＳ３０）。取得された生体情報は記憶部１２に蓄積される。なおセンサデータ取得部１０は、取得した生体情報のノイズの除去を行い、また、アナログ信号の生体情報をデジタル信号に変換する処理を行うことができる。
次に、推定部１１０は、センサデータ取得部１０によって取得されたユーザの生体情報に基づいて、ユーザの状態を推定する（ステップＳ３１）。具体的には、推定部１１０は、センサデータ取得部１０によって取得されたユーザの加速度を示すデータから、ユーザが臥位状態、起床状態、または歩行状態のいずれかにあることを推定する。また、推定部１１０は、設定された時間周期でユーザの状態を推定する。推定されたユーザの状態は、時刻情報とともに記憶部１２に記憶される。
次に、第２判定部１１６は、ユーザの状態が遷移したことを検出し、直前のユーザの状態から、より高い運動負荷を要する状態に遷移したか、あるいは、直前のユーザの状態から、より運動負荷が低いユーザの状態に遷移したことを判定する（ステップＳ３２）。
より詳細には、直前のユーザの状態が起床状態であった場合に、ユーザの状態が臥位状態に遷移した場合、より運動負荷が低くなったことを判定結果として出力し（ステップＳ３３：ＹＥＳ）、現在のユーザの状態を記憶部１２に記憶する（ステップＳ３４）。
次に、フィードバック選択部１１７は、記憶部１２に記憶されているフィードバックのうち、否定的なフィードバックを選択する（ステップＳ３５）。例えば、フィードバック選択部１１７は、時空間的に変化する画像の切り替わりの時間が長く表示される容態を選択することができる。
その後、選択部１１１Ａは、ユーザの起床状態の履歴に応じて、時空間的に変化する画像の容態を選択する（ステップＳ４１）。具体的には、選択部１１１Ａは、ユーザの起床状態の履歴に応じて、例えば、宇宙船が地球を発射して惑星を通過して推進する画像の容態を選択する。
その後、提示部１４は、選択部１１１Ａによって選択された容態の画像および、フィードバック選択部１１７によって選択された否定的なフィードバックを表示装置１０９に表示させる（ステップＳ４２）。例えば、提示部１４は、宇宙船が火星に到達する画像とともに、次の惑星である木星に到達するのに必要な時間がより長くなった容態の画像を表示させることができる。
一方、第２判定部１１６は、ステップＳ３１で推定された、直前のユーザの状態から、より高い運動負荷を要する状態に遷移した場合（ステップＳ３３：ＮＯ、ステップＳ３６：ＹＥＳ）、推定結果を時刻情報とともに記憶部１２に記憶する（ステップＳ３７）。その後、フィードバック選択部１１７は、記憶部１２に記憶されているフィードバックから肯定的なフィードバックを選択する（ステップＳ３８）。
例えば、直前にユーザが臥位状態であった場合に起床状態または歩行状態に遷移した場合、フィードバック選択部１１７は、肯定的なフィードバックとして、時空間的に変化する画像の切り替わり時間がより短い容態を選択することができる。
その後、選択部１１１Ｂは、ユーザの起床状態の履歴に応じて時空間的に変化する画像の容態を選択する（ステップＳ４１）。その後、提示部１４は、ステップＳ４１で選択された容態の画像およびステップＳ３８で選択された肯定的なフィードバックを表示装置１０９に表示させる（ステップＳ４２）。例えば、提示部１４は、宇宙船が火星から木星に到達する容態の画像において、宇宙船が木星に到達するまでに必要な時間がより短くなっている画像の容態を表示することができる。
また、ユーザの状態の遷移がない場合（ステップＳ３３：ＮＯ、ステップＳ３６：ＮＯ）、推定結果は記憶部１２に記憶されて（ステップＳ４０）、選択部１１１Ａは、特典情報を表す時空間的に変化する画像の容態を選択する（ステップＳ４０）。選択部１１１Ａは、ユーザに対し、より運動負荷の高い行動変容を促すために、ユーザにとって特典となる容態の画像を選択する。例えば、ユーザがより運動負荷の高いリハビリを行った場合にはポイントが付与されることを示す容態の画像が選択されてもよい。
その後、選択部１１１Ｂは、ユーザの起床状態の履歴に応じて、時空間的に変化する画像の容態を選択する（ステップＳ４１）。続いて、提示部１４は、選択された時空間的に変化する容態の画像とともに、特典情報を表す容態の画像を表示装置１０９に表示させる。
以上説明したように、本実施の形態に係るリハビリ支援システムによれば、ユーザの状態の遷移に応じて肯定的あるいは否定的なフィードバックを選択して提示するので、ユーザに対してより細やかな行動設定を取ることができ、より運動負荷の高い行動変容を促すことができる。
なお、説明した実施の形態は、それぞれ組み合わせて実現することが可能である。例えば、第２の実施の形態と第５の実施の形態とを組み合わせてもよい。例えば、リハビリの実施に関して定義された時間帯である設定時間に、ユーザにおける特定の状態が推定された場合を考える。この場合、運動負荷ごとに、異なる容態の時空間的に変化する画像が特典情報として選択される構成としてもよい。例えば、設定された時間帯にユーザが初めて歩行状態となった場合には、特典情報を表す時空間的に変化する画像の容態として、画像の切り替え速度が２倍速くなる容態が選択される。さらに、より運動負荷の高い状態である、歩行状態の時間が増加するにしたがって、画像の切り替え速度が３倍、４倍などと徐々に早くなる容態が選択されてもよい。
また、説明した第２から第５の実施の形態に係るリハビリ支援システムについても、第１の実施の形態と同様に、図５、図８および図９に示したセンサ端末２００ａ、２００ｂ、中継端末３００、および外部端末４００で実現することができる。
また、センサ端末２００ａ、２００ｂ、中継端末３００、および外部端末４００で実現されるリハビリ支援システムにおいて、中継端末３００がデータ解析部１１を備える場合について説明した。しかし、データ解析部１１は、センサ端末２００ａ、２００ｂまたは外部端末４００が備える構成であってもよい。
また、データ解析部１１が有する各機能（推定部１１０、選択部１１１）をセンサ端末２００ａ、２００ｂ、中継端末３００、および外部端末４００にそれぞれ分散して実現してもよい。
以上、本発明のリハビリ支援システム、リハビリ支援方法、およびリハビリ支援プログラムにおける実施の形態について説明したが、本発明は説明した実施の形態に限定されるものではなく、請求項に記載した発明の範囲において当業者が想定し得る各種の変形を行うことが可能である。
１０、２０２…センサデータ取得部、１１、３０３…データ解析部、１２…記憶部、１３、４０３…提示処理部、１４、４０４…提示部、１５…送受信部、１１０…推定部、１１１…選択部、１０１…バス、１０２…プロセッサ、１０３…主記憶装置、１０４…通信インターフェース、１０５、２０１…センサ、１０６…補助記憶装置、１０７…時計、１０８…入出力装置、１０９…表示装置、２００ａ、２００ｂ…センサ端末、３００…中継端末、４００…外部端末、２０３、３０２、４０２…データ記憶部、２０４、３０４…送信部、３０１、４０１…受信部。

Claims (8)

  1. センサによって計測されたユーザの生体情報を取得するセンサデータ取得部と、
    取得された前記生体情報に基づいて前記ユーザの状態を推定する推定部と、
    前記推定部によって推定された前記ユーザの状態が、リハビリの実施に関して定義された時間帯を示す設定時間に発生したか否かを判定する第１判定部と、
    時空間的に変化するアイテムの容態を記憶する第１記憶部と、
    前記第１判定部による判定結果に応じて、前記第１記憶部に記憶されている前記アイテムの容態を選択する選択部と、
    前記選択部によって選択された前記アイテムの容態を提示する提示部と
    を備えるリハビリ支援システム。
  2. 請求項１に記載のリハビリ支援システムにおいて、
    前記提示部は、前記選択部によって選択された前記アイテムの容態を表す画像を表示する表示装置を含む
    ことを特徴とするリハビリ支援システム。
  3. 請求項１または請求項２に記載のリハビリ支援システムにおいて、
    リハビリの実施に関する統計的なデータに基づいて前記設定時間をユーザごとに定義する設定部と、
    ユーザごとに定義された前記設定時間を記憶する第２記憶部と
    をさらに備え、
    前記第１判定部は、前記推定部によって推定された前記ユーザの状態が、前記ユーザごとに定義された前記設定時間に発生したか否かを判定する
    ことを特徴とするリハビリ支援システム。
  4. 請求項３に記載のリハビリ支援システムにおいて、
    さらに、ユーザごとの前記アイテムの容態を設定する操作入力を受け付ける受け付け部を備え、
    前記第１記憶部は、ユーザごとに設定された前記アイテムの容態を記憶する
    ことを特徴とするリハビリ支援システム。
  5. 請求項１から４のいずれか１項に記載のリハビリ支援システムにおいて、
    前記設定時間の開始を示す通知を行う通知部をさらに備えることを特徴とするリハビリ支援システム。
  6. 請求項１から５のいずれか１項に記載のリハビリ支援システムにおいて、
    前記推定部は、周期的に前記ユーザの状態を推定し、
    前記ユーザの状態が予め設定されたユーザの状態に遷移したことを判定する第２判定部と、
    前記第２判定部による判定結果に応じて、前記ユーザに対するフィードバックを選択するフィードバック選択部と
    をさらに備え、
    前記ユーザの状態は、異なる運動負荷に対応する複数の異なる状態を含み、
    前記フィードバック選択部は、前記フィードバックとして時空間的に変化するアイテムの容態を選択する
    ことを特徴とするリハビリ支援システム。
  7. センサによって計測されたユーザの生体情報を取得する第１ステップと、
    前記第１ステップで取得された前記生体情報に基づいて前記ユーザの状態を推定する第２ステップと、
    前記第２ステップで推定された前記ユーザの状態が、リハビリの実施に関して定義された時間帯を示す設定時間に発生したか否かを判定する第３ステップと、
    前記第３ステップでの判定結果に応じて、第１記憶部に記憶されている時空間的に変化するアイテムの容態を選択する第４ステップと、
    前記第４ステップで選択された前記アイテムの容態を提示する第５ステップと
    を備えるリハビリ支援方法。
  8. センサによって計測されたユーザの生体情報を取得する第１ステップと、
    前記第１ステップで取得された前記生体情報に基づいて前記ユーザの状態を推定する第２ステップと、
    前記第２ステップで推定された前記ユーザの状態が、リハビリの実施に関して定義された時間帯を示す設定時間に発生したか否かを判定する第３ステップと、
    前記第３ステップでの判定結果に応じて、第１記憶部に記憶されている時空間的に変化するアイテムの容態を選択する第４ステップと、
    前記第４ステップで選択された前記アイテムの容態を提示する第５ステップと
    をコンピュータに実行させるリハビリ支援プログラム。
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