WO2013046518A1 - 歩行訓練支援装置およびその制御方法 - Google Patents

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WO2013046518A1
WO2013046518A1 PCT/JP2012/004713 JP2012004713W WO2013046518A1 WO 2013046518 A1 WO2013046518 A1 WO 2013046518A1 JP 2012004713 W JP2012004713 W JP 2012004713W WO 2013046518 A1 WO2013046518 A1 WO 2013046518A1
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WO
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walking
acceleration
exercise intensity
target
steps
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大輔 宮野
光 ▲高▼橋
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テルモ株式会社
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    • A61H3/00Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about

Definitions

  • the present invention relates to a technique for supporting walking training for patients who have difficulty walking.
  • the motion of walking in the human motion is a natural motion acquired by humans and can be said to be an important motion for living.
  • walking training is often performed.
  • training for elderly people, especially strokes is often difficult because walking is often difficult.
  • Patent Documents 1 and 2 are known techniques for measuring the amount of exercise based on walking and recommending exercise.
  • Patent Document 1 uses an acceleration sensor to detect the number of steps and an action time for greatly moving the body, and shows these two values on a two-dimensional coordinate and indicates a target position at the two-dimensional coordinate position.
  • a technique for recommending exercise is disclosed.
  • cited document 2 discloses a technique for presenting an exercise menu for recommending to a user using the frequency of exercise in the daily life of the user and physical information such as age and height as parameters.
  • Patent Documents 1 and 2 are techniques for healthy persons, that is, persons who can normally perform walking motion, the target exercise amount presented to the user is also assumed to be a person who can normally walk. It has become. Therefore, even if a person who is difficult to walk uses the devices disclosed in Patent Documents 1 and 2, the target exercise amount presented thereby is highly likely to be impossible to achieve.
  • the present invention seeks to provide a walking training support technology that can grasp the walking state of a person who has difficulty walking, not a healthy person, and can set a target that is reasonable for those who have difficulty walking.
  • the walking training support apparatus of the present invention has the following configuration. That is, A walking training support device for patients who have difficulty walking, An acceleration sensor for detecting the acceleration of the vertical movement of the foot in the walking motion of the patient; Memory holding means for storing and holding the maximum acceleration at the time of walking of the healthy person statistically obtained as the healthy person acceleration, Step counting means for counting the number of steps per day from the acceleration detected by the acceleration sensor; An average acceleration per day in the walking motion of the patient is obtained from the acceleration detected by the acceleration sensor, and a ratio of the average acceleration to the healthy person acceleration stored in the memory holding means is calculated as a walking exercise intensity.
  • a calculation means Setting means for setting a target walking exercise intensity and a target number of steps per day based on the acceleration of the healthy person;
  • a coordinate space having the walking exercise intensity and the number of steps as coordinate axes is displayed, the position indicated by the target walking exercise intensity and the target step number set by the setting unit, and the calculation unit and the step number counting unit are obtained.
  • the present invention it is possible to grasp the walking state of a person who has difficulty walking, not a healthy person, and to set a target that is comfortable for those who have difficulty walking.
  • a therapist visits the home of a patient who has difficulty in walking due to stroke or the like, for example, once a week and gives guidance on walking rehabilitation. To do. That is, this is an example in which the therapist checks past walking data, presents target walking information to the patient as necessary, and the patient trains to approach the target walking information.
  • FIG. 1 is a block configuration diagram of the slave unit 100 of the activity meter according to the embodiment
  • FIG. 2 is a block configuration diagram of the master unit 200.
  • These handset 100 and base unit 200 constitute a walking training support device.
  • the handset 100 is worn by the patient and is a device for collecting daily walking information of the patient. Therefore, the handset 100 is of a size and weight that can be easily held in the palm.
  • Master device 200 is a device that receives walking information collected by a slave device and analyzes, stores, and displays walking data.
  • the slave unit 100 includes a control unit 110 that controls the entire apparatus, an acceleration sensor 111 typified by a three-dimensional acceleration sensor, and an analog signal indicating acceleration detected by the acceleration sensor 111 into digital data.
  • a / D conversion unit 112 storage unit 113 for storing data obtained by measurement, operation unit 114 composed of various switches and buttons, display unit 115 for displaying various messages, and communication with the master unit
  • An interface (I / F) 116 and a timer 117 are included.
  • FIG. 3 shows a curve represented by acceleration data detected by the acceleration sensor 111 during walking, with acceleration on the vertical axis and time on the horizontal axis (actually, the sampling frequency by the acceleration sensor 111 (for example, 100 Hz) ) And jump out).
  • a period corresponding to one step is between the peaks of two adjacent mountains.
  • the control unit 110 functions as an example of a step count counting unit. Therefore, an area for storing the number of steps is provided at a previously secured address position in the storage unit 113. And about the step count, the control part 110 was made to display on the display part 115 so that a patient can confirm in real time.
  • the base unit 200 stores and holds a CPU 210 that controls the entire apparatus, a ROM 211 that stores a program that is a processing procedure of the CPU 210, a RAM 212 that is used as a work area of the CPU 210, and measurement data.
  • a hard disk (HDD) 213 that is a large-capacity storage device, a display unit that performs graphical display, an operation unit 215 that includes various key switches, an interface (I / F) 216 that communicates with the slave unit 100,
  • the power control unit 217 is configured.
  • Master device 200 receives the walking data (the number of steps and the data of a pair of “acceleration and time”) measured by slave device 100 and analyzes the walking state of the patient.
  • the acceleration measured by the slave unit is smaller than the acceleration of a healthy person when walking, and it is necessary to evaluate the small acceleration. Therefore, it holds the average value V AC of the maximum acceleration during walking of the plurality of healthy subjects keep statistically determined, it in a storage unit such as HDD 213. That is, the HDD 213 functions as a memory holding unit that stores and holds the maximum acceleration during the walking motion of the healthy person statistically obtained as the healthy person acceleration.
  • control part 210 expresses the acceleration from the subunit
  • the average value of the maximum acceleration of healthy persons is “10.0”
  • the acceleration data actually measured from the patient is represented by a numerical value in the range of 0.0 to 10.0 (if it is a value exceeding 10.0) Is cropped to 10.0). The reason for doing this is that it is easier to understand the relative rate when the healthy subject is expressed as “10.0” rather than expressing it by gravity acceleration.
  • CPU 210 detects the acceleration detected by the acceleration sensor as A, 10.0 ⁇ A / V AC
  • the result of computing is converted as normalized acceleration. That is, the CPU 210 functions as a calculation unit that calculates walking intensity per day.
  • the example which sets the acceleration of a healthy person to 10.0 was shown here, since it is good also as "100", this invention is not limited by the said example.
  • Communication between the child device 100 and the parent device 200 is performed via the respective interfaces 116 and 216.
  • the communication is performed by non-contact communication (for example, power saving IC communication technology of ISO / IEC 14443, etc.) so that it can be easily performed without being complicated. Therefore, the interface 216 of the parent device 200 is an RFID reader and is provided in a tray (not shown) on which the child device 100 is placed.
  • the walking data for the day is transferred to the parent device 200 simply by placing the child device 100 on the tray provided in the parent device 200. , Analysis, storage, and display.
  • the main unit can be turned on by a switch (not shown), as described above, the power is always supplied to the interface 216 (with a built-in RFID reader) of the main unit in order to facilitate operation for the elderly. It was to so.
  • the power supply control unit 217 is instructed to supply power to the entire apparatus.
  • each component including the CPU 210 is activated.
  • the CPU 210 determines that the slave unit 100 is placed on the tray via the interface 216, the CPU 210 reads the data in the storage unit 113 of the slave unit 100, analyzes and displays it, and further stores the data in the hard disk 213. (Details will be described later).
  • the CPU 210 instructs the power control unit 217 to turn off the power to turn off the power of the apparatus itself.
  • the operation process of the child device 100 includes a process of increasing and displaying the value of the area holding the number of steps in the storage unit 113 by “1” every time one walk is detected, The main process is to store a pair of the maximum acceleration for each step and its time in the storage unit 113.
  • the processing of the slave unit 100 includes communication with the master unit 200, which will be omitted because it becomes clear from the description of the master unit. Therefore, in the following, the processing of the base unit 200 will be described in more detail.
  • FIG. 4 shows an example of a target value setting screen displayed on the display unit 214 of the parent device 200.
  • This screen is set by, for example, a therapist who visits at home once a week, and is used to set a target exercise amount for the walking motion of the patient per day.
  • target value items there are three types of target value items: exercise intensity, number of steps, and walking time, and columns 411 to 413 for inputting each value are provided.
  • exercise intensity is the normalized acceleration described so far.
  • the “acceleration” is generally unfamiliar, and in the case of the embodiment, it is also a value obtained by normalizing the vertical movement of the foot during walking of a healthy person as 10.0, and is the value of the vertical movement of the foot.
  • the exercise intensity “5” in the illustrated case is the target exercise intensity, which is a target value for quickly moving the foot up and down so as to approach the value.
  • the item “number of steps” will not be described.
  • “Walking time” is a target value for spending time during this day on walking exercise. In the case of the embodiment, since data of a pair of acceleration and time can be acquired from the slave unit 100, if the time difference between two consecutive pairs is equal to or less than a threshold value (for example, 5 seconds), the walking time is assumed to be during that time. The accumulation target.
  • the therapist finishes setting the target value on the screen of FIG. 4 and operates the OK button 414, the set target value is stored and held in the hard disk 213.
  • the cancel button 415 is operated, the set value is ignored and the previously set value is not changed.
  • the power source of the base unit 200 is automatically turned on, and the handset 100 and the base unit 200 are in a communication state.
  • the CPU 210 of the parent device 200 reads out the number of steps collected that day and all the data of the “acceleration + time” pair from the child device 100, and averages the accelerations from the read out all the data of “acceleration + time”. Calculate the value. Then, the ratio of the average value of the calculated acceleration to the maximum acceleration V AC of the healthy person is calculated, and the value is calculated as “exercise intensity” of the walking exercise of the day.
  • the CPU 210 calculates the walking time of the day from the time of all the data of the “acceleration + time” pair according to the conditions described above.
  • the calculated exercise intensity, walking time, and number of steps are stored in the hard disk 213 in association with the “date” of the day, and how close the walking situation of the day is to the target value set by the therapist for the patient. Is displayed on the display unit 214.
  • FIG. 5A and 5B show the display screens.
  • FIG. 5A shows a two-dimensional coordinate space with the exercise intensity on the vertical axis and the number of steps on the horizontal axis.
  • the star mark which shows the target value (exercise intensity
  • a circle mark and a square mark indicating the average value of activity over the past week are displayed (since it is only necessary to distinguish the data, not only the shape of the mark but also the colors may be separated, You can distinguish by both colors).
  • FIG. 5B is the same as FIG. 5A in that the vertical axis shows exercise intensity on the vertical axis and the two-dimensional coordinate space on the horizontal axis shows walking time, and the past, current, and target are displayed. 5A and 5B is switched by operating a switching button (not shown) provided on the operation unit 215.
  • a switching button not shown
  • the message given to the patient is displayed at the top of the screen using the number of steps, exercise intensity, and walking time obtained from the walking data of the day as parameters. For this reason, a plurality of messages are stored in advance in the hard disk 213, the reach distance to the target value is calculated from the above three, and the corresponding message is selected and displayed from the distance.
  • step S602 Whether or not communication with the slave unit 100 is possible when the power switch (not shown) of the master unit 200 or the power of each circuit including the CPU 210 is turned on by placing the slave unit 100 on the tray It is determined whether a predetermined key (a key known to the therapist) is pressed (step S602) until a predetermined time (for example, 5 seconds) elapses (S603). If it is determined that communication with the handset 100 is possible during this period, the process proceeds to step S604, and the data of the day (the number of steps and all data of the pair of acceleration and time) is acquired from the handset. and, to calculate the "exercise intensity" from the acceleration V AC of the average value and the healthy subjects of acceleration, to calculate a "walking time" from the time associated with the acceleration.
  • a predetermined key a key known to the therapist
  • the CPU 210 functions as a time measuring means for measuring the walking time per day.
  • the number of steps and the calculated “exercise intensity” and “walking time” are additionally stored in association with the date of the day, and the average values of “exercise intensity”, “walking time” and “steps” for the past week are also calculated. To do. Thereafter, the process proceeds to step S606, and the display of FIG. 5A or 5B is performed.
  • the CPU 210 that executes step S606 uses the position indicated by the set target walking exercise intensity and the target number of steps and the actually obtained walking exercise intensity and the number of steps in the coordinate space having the walking exercise intensity and the number of steps as coordinate axes. It is an example of the display means which displays each distinguishable mark in the coordinate position shown.
  • the CPU 210 uses the position indicated by the target walking exercise intensity and the target walking time set in the coordinate space having the walking exercise intensity and the walking time as coordinate axes, and the actually obtained walking exercise intensity and the walking time. It is also an example of second display means for displaying distinguishable marks at the indicated coordinate positions. This display is performed until it is determined in step S607 that there is an end instruction, and when there is an end instruction, the CPU 210 controls the power control unit 217 to turn off the power. On the other hand, when the communication with the handset 100 is not possible and the operation of the predetermined key is not performed, it is assumed that the patient requests to see the degree of walking training again, and the processes after step S606 are performed. In this case, display is performed based on the latest walking data.
  • step S612 a menu for selecting whether to set (change) the target value or to browse the past walking data of the patient in more detail is displayed.
  • step S608 it is determined which is selected.
  • step S609 displays the number of steps, exercise intensity, and walking time for each day stored in the hard disk 213 in time series.
  • 7A to 7C show display examples displayed at this time, and these switching operations are performed by key operation of the operation unit 215.
  • the therapist browses these display examples, grasps the walking situation of the patient from the past to the present, and determines whether the current target value should be kept or should be changed. Accordingly, when a target value is set (in the first case) or a change is instructed, an instruction key to that effect is operated, and the process proceeds to step S610.
  • step S610 the above-described target value setting screen of FIG.
  • step S610 is an example of a setting unit that sets a target walking exercise intensity and a target number of steps per day, and is also an example of a second setting unit that sets a target walking time per day. If it is determined in step S611 that the operation end instruction key has been operated, the CPU 210 controls the power supply control unit 217 to turn off the power of the main body, and the process ends.
  • the acceleration of the vertical motion of the healthy person's foot is adopted as the upper limit of normalization, and the acceleration of the vertical motion of the patient's foot is shown in the normalized range, It is possible to provide an index of appropriate walking training for those who have difficulty walking, and it is possible to set a target value that is reasonable for those who have difficulty walking, and it is possible to inspire motivation for normal walking.
  • the acceleration V AC healthy individuals who statistically determined was assumed to hold the hard disk this value may be changed is therapist. In this way, if the patient is a 60-year-old stand, can set the acceleration of healthy individuals of the same age as V AC, it is possible to perform gait training to target the healthy individuals of the same age.
  • an example is shown in which an active mass meter is configured by a slave unit and a master unit.
  • the control unit 110 in the slave unit 100 has sufficient processing capability
  • the display unit 115 is also shown in FIG. 5B
  • the storage unit 113 also has sufficient storage capacity
  • the function of the parent device of the above embodiment can be applied to a single device worn by the patient. May be given.
  • the operation unit 114 which is a single device, is provided with keys that allow the physical therapist to set the target value directly, and further, as a trigger for calculating walking time and exercise intensity, It may be sufficient to provide a switch operated by the patient for instructing. Therefore, as described above, the present invention is not limited only to the separate devices of the child device and the parent device.
  • the parent device is preferably a dedicated device if possible, but may be a personal computer having hardware for communicating with the child device.
  • the processing of the master unit will be realized by an application program.
  • a cerebrovascular disease such as a stroke is targeted. Of course not.

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Abstract

 本発明の歩行訓練支援装置は、例えば統計的な健常者の歩行時の足の上下運動の加速度を10と正規化し、加速度と歩数で示される2次元空間内に、歩行困難者の一日の歩行運動における加速度と歩数で示される位置、ならびに、目標とする加速度と歩数で示される位置にそれぞれ区別可能なマークを表示する。

Description

歩行訓練支援装置およびその制御方法
 本発明は歩行動作が困難な患者に向けた歩行訓練を支援する技術に関するものである。
 人間の動作の中で歩くという動作は人間が獲得した自然な動作であり、生活していく上でも重要な動作と言える。ところがベッド上での生活する期間がある程度以上続いた場合、すぐさま元の歩行動作を戻すことは困難であり、歩行訓練を行うことが多い。特に、高齢者、とりわけ脳卒中をわずらった場合、歩行が困難になることが多いので、その訓練が重要になってくる。
 歩行を基礎にした運動量を計測すると共に、運動を推奨する技術として知られてるものに特許文献1、2がある。特許文献1は、加速度センサを用いて、歩数と、体を大きく動かす行動時間を検出し、これら2つの値を2次元座標上に示すと共に、その2次元座標位置に目標位置を示すことで、運動を推奨する技術が開示されている。また、引用文献2には、ユーザの日常生活での運動を行う頻度と、年齢、身長等の身体情報をパラメータとして、ユーザに推奨するための運動メニューを提示する技術が開示されている。
特開2007-260288号公報 特表2008-250551号公報
 しかし、特許文献1、2のいずれもが、健常者、すなわち、歩行動作が正常に行える者を対象とした技術であるので、利用者に提示する目標運動量も、歩行が正常に行える者を前提にしたものとなっている。従って、歩行が困難な者が仮に特許文献1、2に示される装置を利用したとしても、それにより提示される目標運動量は、到底達成し得ないものとなる可能性が高い。
 本願発明は、健常者ではなく歩行困難者の歩行状態を把握し、且つ、歩行困難者にとって無理の無い目標を設定可能な歩行訓練支援技術を提供しようとするものである。
 かかる課題を解決するため、例えば、本発明の歩行訓練支援装置は以下の構成を備える。すなわち、
 歩行が困難な患者に向けた歩行訓練支援装置であって、
 患者の歩行動作における足の上下運動の加速度を検出するための加速度センサと、
 統計的に求めた健常者の歩行動作時における最大加速度を健常者加速度として記憶保持する記憶保持手段と、
 前記加速度センサで検出される加速度から、一日当たりの歩数を計数する歩数計数手段と、
 前記加速度センサで検出される加速度から、患者の歩行動作における一日当たりの平均加速度を求め、前記記憶保持手段に記憶保持された前記健常者加速度に対する、前記平均加速度の割合を歩行運動強度として算出する算出手段と、
 前記健常者加速度を基準にした一日当たりの目標歩行運動強度及び目標歩数を設定する設定手段と、
 歩行運動強度及び歩数それぞれを座標軸とする座標空間を表示すると共に、前記設定手段で設定した前記目標歩行運動強度及び前記目標歩数で示される位置、ならびに、前記算出手段及び前記歩数計数手段で得られた歩行運動強度及び歩数で示される座標位置に、それぞれ区別可能なマークを表示する表示手段とを有する。
 本発明によれば、健常者ではなく歩行困難者の歩行状態を把握し、且つ、歩行困難者にとって無理の無い目標を設定が可能になる。
 本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。なお、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。
 添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
実施形態における活動量計の子機の構成図である。 実施形態における活動量計の親機の構成図である。 子機の加速度センサの検出する波形を示す図である。 親機における目標値の設定画面を示す図である。 測定結果の表示例を示す図である。 測定結果の表示例を示す図である。 親機の処理内容を示すフローチャートである。 測定結果の表示例を示す図である。 測定結果の表示例を示す図である。 測定結果の表示例を示す図である。
 以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施形態では、脳卒中等をわずらって歩行が困難な患者の宅に、例えば1週間に一度の割合で療法士が訪問し、歩行リハビリの指導を行う場合を想定して説明する。すなわち、療法士は、過去の歩行データをチェックし、必要に応じて目標歩行情報を患者に提示し、患者はその目標歩行情報に近づくように訓練を行う、ということ繰り返す例である。
 図1は実施形態における活動量計の子機100のブロック構成図、図2は親機200のブロック構成図である。これら子機100及び親機200が歩行訓練支援装置を構成することになる。子機100は、患者の身に付けられるものであり、患者の一日の歩行情報を収集するための装置である。それ故、子機100は掌に容易に持つことができる程度のサイズと重さである。親機200は、子機で収集した歩行情報を受信し、歩行データの解析、保管、表示を行う装置である。
 図1に示すように、子機100は、装置全体の制御を司る制御部110、3次元加速度センサに代表される加速度センサ111、加速度センサ111で検出した加速度を示すアナログ信号をデジタルデータに変換するA/D変換部112、測定して得られたデータを記憶する記憶部113、各種スイッチやボタンで構成される操作部114、各種メッセージを表示する表示部115、親機と通信するためのインタフェース(I/F)116、及び、タイマ117を有する。
 図3は、縦軸に加速度、横軸に時間としたとき、歩行時の加速度センサ111で検出された加速度データで表わされる曲線を示している(実際は、加速度センサ111によるサンプリング周波数(例えば100Hzとする)でとびとびになる)。隣り合う2つの山の頂点間が一歩に相当する期間となる。実施形態では、記憶すべきデータ量を少なくするため、サンプリングデータそのものではなく、図示の頂点(黒丸)、すなわち、ピーク時の加速度を検出し、そのピーク時の加速度と時刻とをペアにして記憶部113に追加的に格納していく。また、ピークの検出回数が歩数を示している。つまり、制御部110は歩数計数手段の一例として機能することになる。そこで、記憶部113の予め確保されたアドレス位置には歩数を格納する領域を設けた。そして、歩数については、患者がリアルタイムで確認できるように、制御部110が表示部115に表示するようにした。
 親機200は、図2に示すように、装置全体の制御を司るCPU210、CPU210の処理手順であるプログラムを格納しているROM211、CPU210のワークエリアとして使用されるRAM212、測定データを記憶保持するための大容量の記憶装置であるハードディスク(HDD)213、グラフィカル表示を行う表示部、各種キースイッチで構成される操作部215、子機100と通信を行うためのインタフェース(I/F)216、電源制御部217で構成される。
 親機200は、子機100で計測された歩行データ(歩数、及び、「加速度と時刻」のペアのデータ)を受信し、患者の歩行状況を解析することになる。先に説明したように、実施形態では、歩行困難者の歩行訓練を支援する技術を説明している。従って、子機で測定された加速度は健常者の歩行時の加速度よりは小さいものとなるし、その小さい加速度を評価する必要がある。それ故、複数の健常者の歩行時の最大加速度の平均値VACを統計的に求めておき、それをHDD213等の記憶手段に保持しておく。つまり、HDD213は、統計的に求めた健常者の歩行動作時における最大加速度を健常者加速度として記憶保持する記憶保持手段として機能する。そして、制御部210は、子機100からの加速度を、健常者の加速度に対する割合で示す数値で表現する。例えば、健常者の最大加速度の平均値を「10.0」とし、現実に患者から測定した加速度データを0.0乃至10.0の範囲の数値で表わす(仮に、もし10.0を超える値が検出されても10.0にクロップする)。このようにする理由は、重力加速度で表現するよりは、健常者のそれを「10.0」としたときの相対割合で示した方が理解が容易になるからである。
 具体的には、CPU210は加速度センサで検出した加速度をAとしたとき、
10.0×A/VAC
を演算した結果を、正規化後の加速度として変換する。つまり、CPU210は一日当たりの歩行強度を算出する算出手段として機能する。なお、ここでは、健常者の加速度を10.0とする例を示したが、「100」としても良いので、上記例で本願発明が限定されるものではない。
 子機100、親機200の通信は、それぞれのインタフェース116、216を介して行うことになるが、本実施形態では、患者の多くが高齢者になることを想定し、その通信に係る操作が煩雑とならず、容易にできるよう、非接触通信(例えば、ISO/IEC 14443の省電力IC通信技術等)により通信を行うものとした。それ故、親機200のインタフェース216は、RFIDリーダとし、子機100を載置するトレイ(不図示)内に設けるようにした。そして、患者が、一日の歩行訓練を終えたと判断した場合、子機100を親機200に設けられたトレイに単に載置するだけで、その日一日の歩行データが親機200に転送され、解析、蓄積、表示を行うようにした。
 親機は不図示のスイッチによって電源をONにすることもできるが、上記の通り、高齢者にとって操作を容易にするため、親機のインタフェース216(RFIDリーダを内蔵)には常時電源が供給されるようにした。そして、子機100がトレイに上に載置されたことを検出すると、電源制御部217に装置全体への電源供給を指示する。この結果、CPU210を始めとする各構成要素が起動する。CPU210は、インタフェース216を介して、トレイ上に子機100が載置されていると判定すると、その子機100の記憶部113のデータを読み出し、解析、表示、更にはハードディスク213へのデータ格納を行う(詳細後述)。そして、一連の処理を終えたとき、CPU210が装置自身の電源をOFFにすべく電源制御部217に電源断を指示する。
 以上、実施形態における活動量計の子機、親機の構造と、その動作概要を簡単に説明した。子機100の動作処理は、上記の通り、歩行1歩を検出するたびに記憶部113内の歩数を保持する領域の値を“1”だけ増加させ、表示させる処理、ならびに、歩行動作中の1歩毎の最大加速度とその時刻のペアを記憶部113に格納する処理がメインとなる。これ以外に、子機100の処理には親機200との通信があるが、それは親機の説明から明らかになるので省略する。従って、以下では親機200の処理を更に詳しく説明することとする。
 図4は親機200の表示部214に表示される目標値設定画面の例を示している。この画面は、例えば1週間に一度在宅訪問する療法士が設定するものであり、患者の1日当たりの歩行動作の目標運動量を設定するためのものである。図示の如く、目標値の項目の種類は、運動強度、歩数、歩行時間の3種類があり、それぞれの値を入力する欄411乃至413が設けられている。ここで、「運動強度」は、これまで説明した正規化した加速度である。「加速度」は、一般に聞き慣れないものであり、更に、実施形態の場合には健常者の歩行時の足の上下運動を10.0と正規化した場合の値でもあり、足の上下運動の激しさを示す指標値でもあるので、GUI画面では「運動強度」とし、療法士、患者の双方にとって馴染み易い表現にした。図示の場合の運動強度「5」は目標運動強度であり、その値に近づくように足の上下運度を早く行なわせるための目標値である。項目「歩数」については説明するまでもないであろう。「歩行時間」は、一日のうち、この時間を歩行運動に時間をついやしましょう、という目標値である。実施形態の場合、子機100からは加速度と時刻のペアのデータを取得できるので、連続する2つのペア間の時刻の差が閾値(例えば5秒)以下の場合、その間は歩行中として歩行時間の累積対象とする。逆に言えば、連続する2つのペア間の時刻の差が閾値を超える場合、その間は歩行していないとして判定し、その間を歩行時間から除外する。療法士が図4の画面で目標値の設定を終え、OKボタン414を操作すると、設定された目標値がハードディスク213に格納され保持される。また、キャンセルボタン415を操作した場合、設定した値は無視され、以前に設定された値が変更されることはない。
 さて、患者が一日の歩行訓練を終え、子機100を親機200のトレイに載置すると、親機200の電源が自動的にONになり、子機100と親機200が通信状態になる。そして、親機200のCPU210は、子機100から、その日に収集した歩数、ならびに、「加速度+時刻」のペアの全データを読み出し、読み出した「加速度+時刻」の全データから、加速度の平均値を算出する。そして、健常者の最大加速度VACに対する、算出した加速度の平均値の割合を算出し、その値をその日の歩行運動の「運動強度」として算出する。また、CPU210は、「加速度+時刻」のペアの全データの時刻から、先に説明した条件に従って、その日の歩行時間を算出する。そして、算出した運動強度、歩行時間、ならびに、歩数を、その日の「日付」と関連付けてハードディスク213に格納すると共に、患者にその日の歩行状況が、療法士が設定した目標値にどれだけ近付いたかを示す画面を、表示部214に表示する。
 図5A、5Bはその表示画面を示している。図5Aは縦軸に運動強度、横軸に歩数の2次元座標空間を示している。そして、図5Aの表示画面の座標空間中には、療法士が設定した目標値(図4の運動強度と歩数)を示す星マークと、今日の活動量(今日の運動強度、歩数)を示す丸マーク、ならびに、過去1週間の活動量の平均値を示す四角マークが表示される(データの区別が付けば良いので、マークの形状だけでなく、色を別々にしてもよいし、形と色の両方で区別しても構わない)。現在、過去、そして、目標を座標空間に示すことで、過去に対する歩行の改善された度合が把握でき、且つ、目標に対してどの程度到達しているかが把握できるので、運動リハビリに対しての意欲をそそる表示となっている。図5Bは、縦軸にはやはり運動強度、横軸には歩行時間とする2次元座標空間が示され、過去、現在、目標の3つが表示される点は図5Aと同じである。そして、図5Aと図5Bの表示の切り換えは、操作部215の設けられた切り換えボタン(不図示)を操作により行うものとした。勿論、表示部214の表示画面が十分な広さならびに解像度を持っているのであれば、これら2つの画面を並べて表示しても良い。
 また、実施形態では、その日の歩行データから得られた歩数、運動強度、歩行時間をパラメータとして、患者に与えるメッセージを画面上部に表示した。このため、予めハードディスク213には予め複数のメッセージを格納しておき、上記3つから目標値に対する到達距離を算出し、その距離から該当するメッセージを選択して表示するようにした。
 以上であるが、親機200のCPU210の処理を更に詳しく説明するため、図6のフローチャートに従って説明する。同図のフローチャートにかかるプログラムは、ROM211(或いはハードディスク213)に格納されているものでもある。
 親機200の不図示の電源スイッチ、或いは、子機100をトレイ上に載置したことによりCPU210を始めとする各回路に電源が投入されると、子機100と通信可能になっているか否か(ステップS601)、所定キー(療法士にとっては既知のキー)が押下されたか(ステップS602)を、所定時間(例えば5秒)経過するまで判定する(S603)。この期間で、子機100と通信可能になっていると判断した場合には、ステップS604に進み、子機からその日一日のデータ(歩数、及び、加速度と時刻のペアの全データ)を取得し、加速度の平均値と健常者の加速度VACから「運動強度」を算出し、加速度に付随する時刻から「歩行時間」を算出する。よってCPU210は、一日当たりの歩行時間を計時する計時手段として機能することになる。そして、その日の日付と関連づけ、歩数と、算出した「運動強度」、「歩行時間」を追加格納すると共に、過去1週間の「運動強度」、「歩行時間」、「歩数」の平均値も計算する。この後、ステップS606に進み、図5A又は図5Bの表示を行う。このステップS606を実行するCPU210は、歩行運動強度及び歩数それぞれを座標軸とする座標空間に、設定した目標歩行運動強度及び目標歩数で示される位置、ならびに、実際に得られた歩行運動強度及び歩数で示される座標位置に、それぞれ区別可能なマークを表示する表示手段の一例である。また、CPU210は、歩行運動強度及び歩行時間それぞれを座標軸とする座標空間に、設定した前記目標歩行運動強度及び目標歩行時間で示される位置、ならびに、実際に得られた歩行運動強度及び歩行時間で示される座標位置に、それぞれ区別可能なマークを表示する第2の表示手段の一例でもある。そして、ステップS607にて終了の指示があると判断されるまで、この表示を行ない、終了の指示があるとCPU210は電源制御部217を制御して電源をOFFにする。一方、子機100との通信が不可のまま、所定キーの操作も行われなかった場合、患者が歩行訓練の程度を再度見たいと要求しているものとし、ステップS606以降の処理を行う。この場合、最新の歩行データを基準に表示を行う。
 一方、所定キーが操作されたと判断した場合、療法士による操作であるものとして判定し、ステップS612に処理を進める。ステップS612では、目標値の設定(変更)を行うのか、患者の過去の歩行データをより詳しく閲覧するのかを選択メニューを表示する。そして、ステップS608にて、いずれが選択されたのかを判断する。
 データ閲覧が選択されたと判断した場合、処理はステップS609に進み、ハードディスク213に格納されている各日の歩数、運動強度、歩行時間を時系列に表示する。図7A乃至7Cは、このとき表示する表示例を示しており、これらの切り換えは操作部215のキー操作で行う。療法士は、これらの表示例を閲覧して、過去から現在にかけての患者の歩行状況を把握し、現在の目標値のままよいのか、変更すべきかを判断することになる。従って、目標値を設定(初回の場合)或いは変更が指示された場合には、その旨の指示キーを操作して、ステップS610に進む。ステップS610に処理は進むと、先に示した図4の目標値設定画面を表示し、患者の歩行の目標値の設定を行う。このステップS610を実行するCPU210は、一日当たりの目標歩行運動強度、目標歩数、を設定する設定手段の一例であると共に、1日当たりの目標歩行時間を設定する第2の設定手段の一例でもある。

 そして、ステップS611にて、操作終了の指示キーが操作されたと判断した場合、CPU210は電源制御部217を制御して本体の電源をOFFにし、本処理を終える。
 以上説明したように本実施形態によれば、健常者の足の上下運動の加速度を正規化の上限値として採用し、患者の足の上下運動の加速度をその正規化した範囲で示すことで、歩行困難者に向けた適切な歩行訓練の指標を提供できるし、歩行困難者にとっても無理の無い目標値が設定できることになり、正常な歩行に向けた意欲を掻き立てることが可能になる。
 なお、上記実施形態では、統計的に求めた健常者の加速度VACをハードディスクに保持しているものとしたが、この値は療法士が変更できるようにしても良い。このようにすると、患者が60歳台であれば、同年齢の健常者の加速度をVACとして設定でき、同年齢の健常者を目標とする歩行訓練を行うことができる。
 また、上記実施形態では、子機と親機で活動量計を構成している例を示したが、子機100内の制御部110が十分な処理能力を有し、表示部115も図5A、5Bのようなグラフを表示するための解像度を有し、且つ、記憶部113も十分な記憶容量を有するのであれば、患者が身につける単独の装置に、上記実施形態の親機の機能を持たせても良い。この場合、単独の装置となる操作部114には、理学療法士が直接目標値を設定できるようなキーを配置し、更には、歩行時間や運動強度の算出のトリガにするためや、グラフ表示を指示するための患者が操作するスイッチを設けるようにすれば良いであろう。従って、本発明は、上記の如く、子機と親機との別々の装置にのみ限定されるものではない。また、親機は、可能であれば専用機であることが望ましいが、子機と通信するハードウェアを有する、パーソナルコンピュータであっても良い。この場合、親機の処理は、アプリケーションプログラムで実現することになるであろう。また、実施形態では、歩行訓練を行う患者として、脳卒中などの脳血管疾患を対象にしたが、これに限らず、整形疾患である関節症、骨折、またサルコペニアを含む虚弱高齢者を含んでも構わないのは勿論である。
 本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の要旨及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。
 本願は、2011年9月26日提出の日本国特許出願特願2011-209739を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。

Claims (6)

  1.  歩行が困難な患者に向けた歩行訓練支援装置であって、
     患者の歩行動作における足の上下運動の加速度を検出するための加速度センサと、
     統計的に求めた健常者の歩行動作時における最大加速度を健常者加速度として記憶保持する記憶保持手段と、
     前記加速度センサで検出される加速度から、一日当たりの歩数を計数する歩数計数手段と、
     前記加速度センサで検出される加速度から、患者の歩行動作における一日当たりの平均加速度を求め、前記記憶保持手段に記憶保持された前記健常者加速度に対する、前記平均加速度の割合を歩行運動強度として算出する算出手段と、
     前記健常者加速度を基準にした一日当たりの目標歩行運動強度及び目標歩数を設定する設定手段と、
     歩行運動強度及び歩数それぞれを座標軸とする座標空間を表示すると共に、前記設定手段で設定した前記目標歩行運動強度及び前記目標歩数で示される位置、ならびに、前記算出手段及び前記歩数計数手段で得られた歩行運動強度及び歩数で示される座標位置に、それぞれ区別可能なマークを表示する表示手段と
     を有する歩行訓練支援装置。
  2.  前記表示手段は、過去の予め設定された日数における平均歩行運動強度及び平均歩数で示される位置に、過去の歩行状態を示すマークを表示することを特徴とする請求項1に記載の歩行訓練支援装置。
  3.  1日当たりの歩行時間を計時する計時手段と、
     1日当たりの目標歩行時間を設定する第2の設定手段と、
     歩行運動強度及び歩行時間それぞれを座標軸とする座標空間を表示すると共に、前記設定手段で設定した前記目標歩行運動強度及び前記目標歩行時間で示される位置、ならびに、前記算出手段及び前記計時手段で得られた歩行運動強度及び歩行時間で示される座標位置に、それぞれ区別可能なマークを表示する第2の表示手段と
     を有することを特徴とする請求項1に記載の歩行訓練支援装置。
  4.  前記第2の表示手段は、過去の予め設定された日数における平均歩行運動強度及び平均歩行時間で示される位置に、過去の歩行状態を示すマークを表示することを特徴とする請求項3に記載の歩行訓練支援装置。
  5.  前記歩行訓練支援装置は、患者に装着される子機と、前記子機とは独立し固定設置される親機で構成され、
     前記子機は、
      前記加速度センサ、
      前記歩数計数手段、
      歩行中の一歩の毎の最大加速度を蓄積すると共に前記歩数を記憶するためのメモリを有し、
     前記親機は、
      前記記憶保持手段と、
      前記子機と通信し、当該子機の前記メモリに記憶された歩数、及び、各歩毎の最大加速度を取得する取得手段と、
      前記算出手段と、
      前記設定手段と、
      前記表示手段と
     を有することを特徴とする請求項1に記載の歩行訓練支援装置。
  6.  患者の歩行動作における足の上下運動の加速度を検出するための加速度センサと、統計的に求めた健常者の歩行動作時における最大加速度を健常者加速度として記憶保持する記憶保持手段とを有し、歩行が困難な患者に向けた歩行訓練支援装置の制御方法であって、
     前記加速度センサで検出される加速度から、一日当たりの歩数を計数する歩数計数工程と、
     前記加速度センサで検出される加速度から、患者の歩行動作における一日当たりの平均加速度を求め、前記記憶保持手段に記憶保持された前記健常者加速度に対する、前記平均加速度の割合を歩行運動強度として算出する算出工程と、
     前記健常者加速度を基準にした一日当たりの目標歩行運動強度及び目標歩数を設定する設定工程と、
     歩行運動強度及び歩数それぞれを座標軸とする座標空間を表示すると共に、前記設定工程で設定した前記目標歩行運動強度及び前記目標歩数で示される位置、ならびに、前記算出工程及び前記歩数計数工程で得られた歩行運動強度及び歩数で示される座標位置に、それぞれ区別可能なマークを表示する表示工程と
     を有する歩行訓練支援装置の制御方法。
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