JPWO2019189306A1 - 振動刺激付与システム、振動刺激条件決定システム、振動刺激条件決定支援サーバ、およびデータ構造 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、実施形態1に係る外部刺激付与システム1を示すブロック図である。
以下、図1を参照して本実施形態に係る外部刺激付与システム1について説明する。外部刺激付与システム1は、外部刺激付与装置10およびサーバ11を有する。
まず、外部刺激付与装置10について説明する。本実施形態に係る外部刺激付与装置10は、ユーザ2(図2、図6参照)の動作中、ユーザ2の体の対象部位(たとえば、内側広筋203、図2参照)に外部刺激を付与する。なお、一例として、本実施形態に係る外部刺激付与システム1は、外部刺激として振動刺激を付与する外部刺激付与装置10を有する。ただし、外部刺激付与システム1は、外部刺激として電気刺激をユーザ2の体の対象部位に付与して筋肉を収縮させる電気刺激付与装置(電気刺激部)または電極部(図示せず)を代替的または追加的に有することもできる。また、本明細書において、外部刺激付与装置10は、振動刺激付与装置と読み替えられてもよい。また、本明細書において、外部刺激付与装置10は、電気刺激付与装置または電極部と適宜読み替えることができる。さらに、本明細書において、外部刺激は、振動刺激または電気刺激と適宜読み替えることができる。
外部刺激部101は、後述する制御部103の制御下で、ユーザ2の体の対象部位に外部刺激を付与する。外部刺激部101は、後述する装着部108により保持される。使用時において、外部刺激部101は、ユーザ2の対象部位の表面(以下、「被外部刺激付与面」という。)に直接的または間接的に当接した状態で配置される。
図3Aは、外部刺激部の第1例を示す模式図である。図3Aに示される外部刺激部101Aは、ユーザ2の被外部刺激付与面209に沿う形状のハウジング101aを有する。ハウジング101aには、偏心モータ(不図示)が収納されている。従って、本例の場合、外部刺激は、振動刺激である。本例の外部刺激部の第1例は、振動刺激部の第1例と捉えてもよい。なお、本例のハウジング101aの構成を採用しつつ、電極部を設けることにより、外部刺激を電気刺激にすることもできる。この場合には、本例の外部刺激部の第1例は、電気刺激部の第1例と捉えてよい。後述の外部刺激部の第2例〜第7例についても同様である。
図3Bは、外部刺激部の第2例を示す模式図である。図3Bに示される外部刺激部101Bは、ハウジング101bを有する。ハウジング101bには、偏心モータ(不図示)が収納されている。
なお、図3Cは、外部刺激部の第3例を示す模式図である。図3Cに示される外部刺激部101Cは、ハウジング101cの他側面(換言すれば、外部刺激付与面101b1と対向する面)の形状が、図3Bに示される外部刺激部101Bと異なる。
図3Dは、外部刺激部の第4例を示す模式図である。図3Dに示される外部刺激部101Dは、ハウジング101dを有する。ハウジング101dは、第一ハウジング要素1011d、第二ハウジング要素1012d、および第三ハウジング要素1013dを有する。
図3Eは、外部刺激部の第5例を示す模式図である。図3Eに示される外部刺激部101Eは、ハウジング101eおよび外部刺激伝達部材101mを有する。
図3Fは、外部刺激部の第6例を示す模式図である。図3Fに示される外部刺激部101Fは、ハウジング101fおよび外部刺激伝達部材101nを有する。ハウジング101fには、偏心モータ(不図示)が収納されている。
図3Gは、外部刺激部の第7例を示す模式図である。図3Gに示される外部刺激部101Gは、ハウジング101gおよび外部刺激伝達部材101pを有する。
外部刺激部101は、使用時において、被外部刺激付与面と対向する外部刺激付与面を有する。外部刺激付与面は、外部刺激部101の一部の面により構成されてよい。
図4Aは、図3AのA1矢視図である。図4Bは、図4AのA2矢視図である。
つぎに、図5Aを参照して、外部刺激付与面の第2例について説明する。図5Aは、図4Aに対応する図である。図5Aに示される外部刺激付与面101a1の場合、凸部101x1が、外部刺激付与面101a1の全面にわたり千鳥配置されている。
つぎに、図5Bを参照して、外部刺激付与面の第3例について説明する。図5Bは、図4Aに対応する図である。図5Bに示される外部刺激付与面101a1の場合も、凸部101x1が、千鳥配置されている。ただし、図5Bに示される外部刺激付与面101a1の場合、第一方向(図5Bの矢印X1の上下方向)における中央部を含む所定範囲(第一方向の全長に対する約1/3の範囲)に、凸部101x1が形成されいない平坦面部101y1を有する。
つぎに、図5Cを参照して、外部刺激付与面の第4例について説明する。図5Cは、図4Aに対応する図である。図5Cに示される外部刺激付与面101a1の場合も、凸部101x1が、千鳥配置されている。ただし、図5Cに示される外部刺激付与面101a1の場合、第二方向(図5Cの矢印Y1の方向)における中央部を含む所定範囲(第二方向の全長に対する約1/3の範囲)に、凸部101x1が形成されいない平坦面部101y2を有する。
つぎに、図5Dを参照して、外部刺激付与面の第5例について説明する。図5Dは、図4Aに対応する図である。図5Dに示される外部刺激付与面101a1の場合、凸部101x2が、第二方向(図5Dの矢印Y1の方向)に延在する凸条である。このような凸部101x2は、第一方向(図5Dの矢印X1の方向)において等間隔に配置されている。このような構成の場合、第一方向が、被外部刺激付与面209に対して外部刺激付与面101a1がずれ落ち易い方向(たとえば、使用状態における天地方向)であると好ましい。
つぎに、図5Eを参照して、外部刺激付与面の第6例について説明する。図5Eは、図4Aに対応する図である。図5Eに示される外部刺激付与面101a1の場合、凸部101x3が、第二方向(図5Eの矢印Y1の方向)に延在するジグザグ状(換言すれば、つづら折り状)の凸条である。このような凸部101x3は、第一方向(図5Eの矢印X11の方向)において等間隔に配置されている。このような構成の場合も、第一方向が、被外部刺激付与面209に対して外部刺激付与面101a1がずれ落ち易い方向(たとえば、使用状態における天地方向)であると好ましい。なお、外部刺激付与面に設けられる凸部の形状は、上述の第1例〜第6例の場合に限定されない。
検出部102は、ユーザ2の動作中、ユーザ2の体の変化を検出する。検出部102は、たとえば、ユーザ2の動作中、ユーザ2の対象部位(たとえば、内側広筋203、図2参照)と対応して変化する部位(たとえば、膝)の変化を物理量(変化量)として検出する。そして、検出部102は、検出した物理量を後述する制御部103に送る。検出部102は、所定間隔で上記物理量を検出し、検出した物理量を制御部103に送る。
制御部103(図1参照)は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入力ポート、および出力ポートなどを備える。
以下、図6を参照しつつ、ユーザ2の動作が歩行動作であり、被検出部位がユーザ2の膝であり、対象部位が内側広筋203である場合における、制御部103の動作例1について説明する。図6は、ユーザ2の歩行動作と、歩行動作に対応するユーザ2の各筋肉(内側広筋203、内側ハムストリング206、および大腿二頭筋長頭207、および腓腹筋外側頭208)の筋電位を示す図である。
つぎに、図6を参照して、ユーザ2の動作が歩行動作であり、対象部位が内側広筋203である場合における、制御部103の動作例2について説明する
つぎに、図6を参照して、ユーザ2の動作が歩行動作であり、対象部位が内側広筋203である場合における、制御部103の動作例3について説明する。
つぎに、図6を参照して、ユーザ2の動作が歩行動作であり、対象部位が内側広筋203である場合における、制御部103の動作例4について説明する。
つぎに、図7を参照して、ユーザ2の動作が椅子に対する起立・着席(以下、「起立・着席動作」という。)であり、対象部位が背筋(背中)、大体直筋(大腿)、前脛骨筋(下腿)である場合における、制御部103の動作例5について説明する。起立・着席動作は下肢に限らない全身運動であり、特に活動の激しい背筋(背中)、大腿直筋(大腿)、前脛骨筋(下腿)を対象部位とすることができる。
通信部104は、後述する外部装置4との間で通信を行う。通信部104は、外部装置と、WiFi(登録商標、Wireless Fidelity)、Bluetooth(登録商標)、無線LAN、NFC(Near Field Communication)などの無線通信により接続される。なお、通信部104は、外部装置とインターネットなどのネットワーク5を介して接続されてもよい。
記憶部105は、ユーザに関する情報(以下、「ユーザ情報」という。)を記憶している。ユーザ情報は、ユーザの年齢情報、性別情報、運動歴情報、ならびに、前記ユーザの身長、体重、身体の部位毎の筋肉量、筋肉密度、および皮下脂肪に関する身体情報を含む。ユーザ情報には、ユーザ2の対象部位における痛みレベルに関する情報が含まれてもよい。また、ユーザ情報には、医療従事者の指示に関する情報が含まれてもよい。
入力部106は、外部刺激付与装置10の動作に必要な入力情報を取得する。入力部106は、入力情報を、たとえば、スマートフォンなどの外部装置4から通信部104を介して受け取る。そして、入力部106は、受け取った入力情報を制御部103に送る。なお、入力部106は、電気刺激部(不図示)の動作に必要な入力情報を取得してもよい。
電源部107は、外部刺激付与装置10を構成する各部に電力を供給する。電源部107は、後述する装着部108に保持される。電源部107は、たとえば、充電式バッテリー、乾電池などである。電源部107が充電式の場合には、充電方式は、接触式でもよいし、非接触式でもよい。
装着部108は、ユーザ2の体における対象部位の周囲に装着される。装着状態において、装着部108は、被外部刺激付与面に対する適切な位置に外部刺激部101を保持する。また、装着状態において、装着部108は、被検出部位に対する適切な位置に検出部102を保持する。なお、装着部108が保持する外部刺激部101は、振動刺激部であってもよいし、電気刺激部であってもよい。
外部刺激付与装置10は、外部刺激付与装置10の状態に関する情報を表示する表示部(図示省略)を有してもよい。表示部は、たとえば、外部刺激条件などを表示する。なお、表示部は、たとえば、外部刺激付与装置10が電気刺激部を有する場合には、電気刺激付与条件などを表示してよい。
サーバ11(図1参照)は、外部サーバであって、たとえば、外部刺激付与装置10とインターネットなどのネットワーク5を介して接続されている。このようなサーバ11は、外部刺激付与装置10からの要求に応じて外部刺激条件を返送する外部刺激条件決定システムおよび外部刺激条件決定装置でもある。
サーバ側通信部11aは、通信回線(たとえば、インターネット)や電話回線などのネットワーク5に接続されるアンテナやルータなどの通信装置(図示せず)に接続されるインターフェースである。
サーバ側記憶部11bは、ユーザ2に関する情報(以下、「ユーザ情報」という。)を記憶している。ユーザ情報は、ユーザの年齢情報、性別情報、運動歴情報、ならびに、ユーザの身体の部位毎の筋肉量、筋肉密度、および皮下脂肪に関する身体情報を含む。ユーザ情報には、ユーザ2の対象部位における痛みレベルに関する情報が含まれてもよい。また、ユーザ情報には、医療従事者の指示に関する情報が含まれてもよい。このようなサーバ側記憶部11bが記憶するユーザ情報は、上述の記憶部105とほぼ同様である。
サーバ側制御部11cは、サーバ側通信部11aから、外部刺激付与装置10または外部装置4からの要求情報を受け取る。要求情報には、ユーザ情報およびユーザの動作に関する情報が含まれる。
外部装置4は、たとえば、コンピュータ、スマートフォン、ウェアラブル端末、サーバなどである。このような外部装置4は、外部刺激付与装置10の通信部104に接続されている。外部装置4は、通信部104と、WiFi、Bluetooth、無線LAN、NFCなどの無線通信により接続される。なお、通信部104は、外部装置とインターネットなどのネットワーク5を介して接続されてもよい。
医療従事者などのサーバユーザは、端末6を介して、サーバ11にアクセスできる。このような端末6は、たとえば、コンピュータ、スマートフォン、またはウェアラブル端末などである。このような端末6は、インターネットなどのネットワーク5を介してサーバ11に接続されてもよい。
以下、図8を参照して、外部刺激付与システム1および外部刺激付与装置10の動作について説明する。図8は、本実施形態に係る外部刺激付与システム1および外部刺激付与装置10の動作を説明するためのフローチャートである。なお、以下の外部刺激付与システム1および外部刺激付与装置10の動作は、振動刺激付与システムおよび振動刺激付与装置、ならびに、電気刺激付与システムおよび電気刺激付与装置(いずれも図示せず)の動作として適宜読み替えることができる。
以上のような構成を有する本実施形態によれば、動作中のユーザに対して適切なタイミングで外部刺激を付与できる。また、リハビリ効果を確認するための情報を検出し記憶できるため、ユーザおよび医療従事者は、リハビリの進行状況に応じた治療計画を立てることができる。
図12を参照して、本実施形態の実施形態2に係る外部刺激付与システム1Aについて説明する。外部刺激付与システム1Aは、外部刺激付与装置10Aの構造が前述した実施形態1に係る外部刺激付与システム1と異なる。以下、外部刺激付与システム1Aについて、外部刺激付与システム1と異なる部分の構造を中心に説明する。
10 外部刺激付与装置
101、101A〜101G 外部刺激部
101a〜101g ハウジング
1011d、1011g 第一ハウジング要素
1012d、1012g 第二ハウジング要素
1013d、1013g 第三ハウジング要素
1014d 第一ジョイント部
1015d 第二ジョイント部
101m、101n、101p 外部刺激伝達部材
1011p 第一要素
1012p 第二要素
1013p 第三要素
1014p 第一ジョイント部
1015p 第二ジョイント部
101a1、101b1、101d1、101d2、101d3 外部刺激付与面
101e1、101f1、101g1、101g2、101g3 外部刺激付与面
101x1、101x2、101x3 凸部
101y1、101y2 平坦面部
102 検出部
102a 第一センサ
102b 第二センサ
102c 第三センサ
102d 第四センサ
102e 第五センサ
103 制御部
104 通信部
105 記憶部
106 入力部
107 電源部
108 装着部
108a 第一保持部
108b 第二保持部
108c 保持部要素
108d 保持部要素
11 サーバ
12 防振部材
2、2a〜2f ユーザ
20 足
201 つま先
202 踵
203 内側広筋
204 大腿部
205 下腿部
206 内側ハムストリング
207 大腿二頭筋長頭
208 腓腹筋外側頭
209 被外部刺激付与面
3 地面
4 外部装置
4a、4b 表示部
4a1、4b1 強度設定バー
4a2〜4a5 入力用アイコン
5 ネットワーク
6 端末
D データ構造
Claims (27)
- ユーザの体における対象部位に外部刺激を付与する外部刺激部と、
前記ユーザの動作中、前記ユーザの体における被検出部位の変化に関する情報である第一情報を検出する検出部と、
前記第一情報が、所定条件を満たす場合に前記外部刺激部において刺激を発生させる制御部と、
前記検出部の検出値を記憶する記憶部と、を備える、
外部刺激付与システム。 - 前記検出部は、前記第一情報とともに、前記第一情報以外の動作中の前記ユーザに関する情報である第二情報を検出する、請求項1に記載の外部刺激付与システム。
- 前記第二情報は、前記ユーザの歩行中または走行中の歩数、歩幅、歩行周期、および歩行速度に関する情報のうちの少なくとも一つの情報を含む、請求項2に記載の外部刺激付与システム。
- 前記制御部は、前記第一情報が前記所定条件を満たすか否かを、前記第一情報と所定の閾値との比較結果に基づいて判定する、請求項1〜3の何れか一項に記載の外部刺激付与システム。
- 前記ユーザの動作が、所定動作が繰り返される繰り返し動作の場合に、
前記制御部は、前記繰り返し動作における従前の所定動作において前記外部刺激部において発生させた刺激のタイミングを記憶し、記憶した前記タイミングに基づいて、前記外部刺激部において刺激を発生させるタイミングを決定する、請求項1〜4の何れか一項に記載の外部刺激付与システム。 - 前記制御部は、前記検出値から、前記外部刺激部において発生させた刺激に基づく信号を除去する、請求項1〜5の何れか一項に記載の外部刺激付与システム。
- 前記記憶部は、前記制御部に通信可能に接続された外部サーバを含み、
前記外部サーバは、前記ユーザに関するユーザ情報および前記ユーザが行う動作に関する情報に対応付けられた外部刺激条件を記憶する、請求項1〜6の何れか一項に記載の外部刺激付与システム。 - 前記外部刺激部を制御する外部装置を、さらに備え、
前記外部装置は、前記ユーザ情報および前記動作に関する情報に対応する外部刺激条件を前記外部サーバから受け取り、受け取った外部刺激条件を前記外部刺激部に設定する、請求項7に記載の外部刺激付与システム。 - 前記外部サーバは、前記外部サーバに通信可能に接続された端末からアクセス可能である、請求項7または8に記載の外部刺激付与システム。
- 前記外部サーバは、前記端末からの要求に応じて、前記検出値に基づいて生成した治療効果を確認可能な情報を前記端末に送る、請求項7〜9の何れか一項に記載の外部刺激付与システム。
- 前記ユーザの動作が、歩行または走行である、請求項1〜10の何れか一項に記載の外部刺激付与システム。
- 前記外部刺激部を複数有する、請求項1〜11の何れか一項に記載の外部刺激付与システム。
- 前記検出値は、前記被検出部位の加速度、角度、および筋電位のうちの少なくとも一つに関する情報を含む、請求項1〜12の何れか一項に記載の外部刺激付与システム。
- 前記被検出部位は、前記ユーザの下肢である、請求項13に記載の外部刺激付与システム。
- 前記下肢は、前記ユーザの大腿部である、請求項14に記載の外部刺激付与システム。
- 前記対象部位は、前記ユーザの筋肉である、請求項1〜15の何れか一項に記載の外部刺激付与システム。
- 前記筋肉は、前記ユーザの大腿部の筋肉である、請求項16に記載の外部刺激付与システム。
- 前記対象部位は、前記ユーザの背部の筋肉である、請求項13に記載の外部刺激付与システム。
- 前記対象部位は、前記ユーザの臀部の筋肉である、請求項13に記載の外部刺激付与システム。
- 前記外部刺激は、振動刺激である、請求項1〜19の何れか一項に記載の外部刺激付与システム。
- 前記外部刺激は、電気刺激である、請求項1〜19の何れか一項に記載の外部刺激付与システム。
- ユーザの対象部位に外部刺激を付与する外部刺激付与装置の外部刺激条件を決定する外部刺激条件決定システムであって、
前記外部刺激に関する外部刺激条件が予め記憶された記憶部と、
前記ユーザに関するユーザ情報および前記ユーザが行う動作に関する情報が入力された場合に、入力された前記ユーザ情報および前記動作に関する情報に対応する前記外部刺激条件を前記記憶部から取得する外部刺激条件取得部と、
前記外部刺激条件取得部が取得した前記外部刺激条件を、前記外部刺激付与装置に送り出す出力部と、を備える、
外部刺激条件決定システム。 - 前記ユーザ情報は、前記ユーザの年齢情報、性別情報、運動歴情報、ならびに、前記ユーザの身体の部位毎の筋肉量、筋肉密度、および皮下脂肪率に関する身体情報のうちの少なくとも一つの情報を含み、
前記外部刺激条件は、前記外部刺激の振幅、周波数、付与時間、および付与タイミングのうちの少なくとも一つの条件を含む、請求項22に記載の外部刺激条件決定システム。 - ユーザの対象部位に外部刺激を付与する外部刺激付与装置に通信可能に接続される外部刺激条件決定支援サーバであって、
前記外部刺激に関する外部刺激条件を予め記憶する記憶部と、
前記外部刺激条件決定支援サーバに通信可能に接続された端末から前記ユーザに関するユーザ情報および前記ユーザが行う動作に関する情報を受け取り、受け取った前記ユーザ情報および前記動作に関する情報に対応する前記外部刺激条件を、前記記憶部から取得する外部刺激条件取得部と、
前記外部刺激条件取得部が取得した前記外部刺激条件を、前記外部刺激付与装置に送り出す出力部と、を備える、
外部刺激条件決定支援サーバ。 - 前記ユーザ情報は、前記ユーザの年齢情報、性別情報、運動歴情報、ならびに、前記ユーザの身体の部位毎の筋肉量、筋肉密度、および皮下脂肪率に関する身体情報のうちの少なくとも一つの情報を含み、
前記外部刺激条件は、前記外部刺激の振幅、周波数、付与時間、および付与タイミングのうちの少なくとも一つの条件を含む、請求項24に記載の外部刺激条件決定支援サーバ。 - ユーザの対象部位に外部刺激を付与する外部刺激付与装置に通信可能に接続された外部刺激条件決定支援サーバで用いられるデータ構造であって、
前記ユーザのユーザ情報と前記ユーザが行う動作に関する情報とに対応付けられた外部刺激条件、を含み、
前記外部刺激条件決定支援サーバが、
前記ユーザ情報および前記動作に関する情報を受け取り、
受け取った前記ユーザ情報および前記動作に関する情報に対応する外部刺激条件を取得し、
取得した前記外部刺激条件を、前記外部刺激付与装置に送り出す、
処理に用いられる、
データ構造。 - 前記ユーザ情報は、前記ユーザの年齢、性別、運動歴、ならびに、前記ユーザの身体の部位毎の筋肉量、筋肉密度、および皮下脂肪率のうちの少なくとも一つを含み、
前記外部刺激条件は、前記外部刺激の振幅、周波数、付与時間、および付与タイミングのうちの少なくとも一つの条件を含む、請求項26に記載のデータ構造。
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