WO2018181971A1 - 管理システム、及び、運動用システム - Google Patents

Abstract

このリハビリテーション用の機器は、患者の心電図を測定する測定装置と、患者に対して負荷を提供するように構成されている、ユーザ機器（３００）の一部である負荷装置とを含む。本発明のシステムは、測定装置によって測定された患者の心電図の波形を示す波形データを受信する受信部と、受信部によって受信された心電図波形データのパターンを認識するパターン認識部と、負荷装置の負荷を制御する制御部とを含み、制御部は、パターン認識部が認識したパターンに応じて、制御部が負荷を制御するように構成されている。

Description

管理システム、及び、運動用システム

　本発明は、対象の運動を効果的に管理するシステムに関し、特に心臓リハビリテーション用システムに関する。

　平成２７年度の統計によれば、日本の高齢化率（総人口に占める６５歳以上人口の割合）は、２６．７％であり、先進諸国の高齢化率と比較して、日本の高齢化率は平成１７年（２００５年）以降、最も高い水準となっている。今後も総人口が減少する中で高齢化率は上昇し、平成７２年（２０６０年）には高齢化率は３９．９％に達するものと予測されており（例えば、非特許文献１）、日本は高齢化社会を迎えている。そして、このような高齢化に伴って医療費も増大しており、医療費の低減は国家として喫緊の課題である。このような高齢化の傾向は世界的にも見られる。

　適切なリハビリテーションの実施による退院患者の再入院率の抑制は、医療費の低減のための１つの方策であり得る。例えば、日本の心不全患者は１２０万人以上と推定されており、現在も増加傾向であり、１年以内の再入院率は３７．８％である。この再入院率を下げるためには、リハビリテーションを継続的に行うことが有効であり、心不全においては１年後再入院率が、非リハビリテーション群と比較してリハビリテーション群では３０％低下するという報告がある（非特許文献２）。

　それにも拘わらず、退院後の通院リハビリテーションは、日々の仕事や通院距離・手段の問題などから、患者への負担が大きく、継続率が高くない。そのため、遠隔リハビリテーションが提案されている（特許文献１）。

特開２００２－１９１７１８号公報

内閣府、"平成２８年版高齢社会白書（概要版）"、[online]、平成２８年５月２０日、内閣府、［平成２８年６月１６日検索］、インターネット<URL:http://www8.cao.go.jp/kourei/whitepaper/w-2016/gaiyou/28pdf_indexg.html> Ｄａｖｉｄｓｏｎ　ＰＭ　ｅｔ　ａｌ．，Ｅｕｒ　Ｊ　Ｃａｒｄｉｏｖａｓｃ　Ｐｒｅｖ　Ｒｅｈａｂｉｌ　２０１０：１７；３９３－４０２

　上記のような高齢化の傾向に対して、在宅での適切な運動のニーズが高まっている。しかしながら、在宅での安全かつ効率的な運動のためのシステムは存在しない。

　心臓は、その機能上、リハビリテーション中に重篤な症状を引き起こす可能性があるため、安全性の向上が必須である一方で、安全性のみを考慮すると適切な負荷を患者に課すことができず、効果的なリハビリテーションを達成できない。このような安全性の向上と適切な負荷とを両立する心臓リハビリテーションは存在していない。

　そのため、本発明は、安全性の向上と効果的な負荷とを両立した管理システム、及び、運動用システムの提供を課題とする。

　本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、対象の運動中の心電図波形データをパターン認識し、所定のパターンが認識された場合に負荷装置を自動的に制御することを企図し、本発明を完成させた。このように心電図波形データのパターン認識によって負荷装置を自動的に制御することによって、脈拍や心拍数からは検知できなかった対象の状態に基づいて即時に運動の中止または継続を判断することができ、結果的に安全性の向上と効率的な負荷とが達成された。特に、対象が心疾患に罹患している、または罹患した患者であり、運動が心臓リハビリテーションである場合には、本発明によって達成される安全性の向上と効率的な負荷とが有利であり得る。

　本発明者らはさらに、患者とリハビリテーション管理者とが異なる場所に存在しながら、上記の心電図波形データのパターン認識によって負荷装置を自動的に制御するリハビリテーションを行うことを企図した。重篤な症状を引き起こす可能性がある心疾患リハビリテーションを遠隔で実施するためには、当然ながら特に安全性に配慮する必要がある。しかしながら、安全性に配慮すると、どうしてもリハビリテーション中の患者への負荷を全体的に軽減することになり、リハビリテーション管理者が患者の横について行うリハビリテーションと同程度の負荷を患者にかけることができず、結果的に効果的なリハビリテーションを行うことができない。このように遠隔リハビリテーションには、安全性と負荷とのトレードオフがある。心電図波形データのパターン認識によって負荷装置を自動的に制御する本発明のリハビリテーションシステムは、安全性の向上と適切な負荷との両方を実現することによって、このトレードオフを解決することができた。

　本発明はまた、以下の項目を提供する。

　（項目１）
　対象が使用する運動用の機器を管理するための管理システムであって、
　該運動用の機器は、該対象の心電図を測定する測定装置と、該対象に対して負荷を提供するように構成されている負荷装置とを含み、
　該管理システムは、
　　該測定装置によって測定された該対象の心電図の波形を示す心電図波形データに基づいて、該心電図波形データのパターンを認識するパターン認識部と、
　　該負荷装置の負荷を制御する制御部とを含み、
　該パターン認識部が認識したパターンに応じて、該制御部が該負荷を制御するように構成されている、管理システム。

　（項目２）
　前記負荷装置が第１の場所に存在し、前記管理システムが第２の場所に存在する、項目１に記載の管理システム。

　（項目３）
　前記パターン認識部が、負荷運動の運動前安静時の第１のパターンおよび運動中の第２のパターンを認識し得るように構成されている、項目１または２に記載の管理システム。

　（項目４）
　前記パターン認識部が、前記第１のパターンとしてノーマルパターン（洞調律）を認識し、前記第２のパターンとして、パターン１（心室性期外収縮）、パターン２（頻発する上室性期外収縮）、パターン３（ＩＩ度房室ブロック（Ｍｏｂｉｔｚ　ＩＩ型））、パターン４（ＩＩＩ度房室ブロック）、パターン５（心室頻拍）、パターン６（心室細動）、パターン７（心房細動）、パターン８（洞性頻脈）、パターン９（洞性徐脈）、パターン１０（ＳＴ変化）、またはパターン１１（Ｒ　ｏｎ　Ｔの心室性期外収縮）のいずれか１つまたは複数を認識した場合、前記制御部は前記負荷装置の負荷を減少または停止するように制御する、項目３に記載の管理システム。

　（項目５）
　前記パターン認識部が、前記第１のパターンとしてパターン１を認識し、前記第２のパターンとして、頻度の増加したパターン１、パターン２～１１のいずれか１つまたは複数を認識した場合、前記制御部は前記負荷装置の負荷を減少または停止するように制御する、項目３～４のいずれか１項に記載の管理システム。

　（項目６）
　前記パターン認識部が、前記第１のパターンとしてパターン７を認識し、前記第２のパターンとして、パターン１～６、パターン８～１１のいずれか１つまたは複数を認識した場合、前記制御部は前記負荷装置の負荷を減少または停止するように制御する、項目３～５のいずれか１項に記載の管理システム。

　（項目７）
　前記運動がリハビリテーションである、項目１～６のいずれか１項に記載の管理システム。

　（項目８）
　前記管理システムが、心臓リハビリテーション用である、項目７に記載の管理システム。

　（項目９）
　対象が使用する運動用の機器と、該機器を管理するための管理システムとを含む運動用システムであって、
　該運動用の機器は、
　　該対象の心電図を測定する測定装置と、
　　該対象に対して負荷を提供するように構成されている負荷装置と
を含み、
　該管理システムは、
　　該測定装置によって測定された該対象の心電図の波形を示す心電図波形データに基づいて、該心電図波形データのパターンを認識するパターン認識部と、
　　該負荷装置の負荷を制御する制御部と
を含み、
　該パターン認識部が認識したパターンに応じて、該制御部が該負荷装置の負荷を制御するように構成されている、運動用システム。

　（項目１０）
　前記運動用の機器は、座席部を備える、項目９に記載の運動用システム。

　（項目１１）
　前記運動用の機器は、前記負荷装置と前記座席部との距離を測定するための距離測定手段を備える、項目１０に記載の運動用システム。

図１は、本発明の具体的な実施形態によるリハビリテーション用システム１０００の概要を示す図である。 図２は、図１に示すリハビリテーション用システムに含まれるシステム管理サーバ１００の具体的構成を示す図である。 図３は、図１に示すリハビリテーション用システムに含まれる情報端末装置２００の具体的構成を示す図である。 図４は、図１に示すリハビリテーション用システムに含まれるユーザ機器３００を説明するための図であり、図４（ａ）は、ユーザ側機器の外観を示し、図４（ｂ）は、ユーザ機器の内部構造を模式的に示している。 図５は、図４に示すユーザ機器３００に搭載されているコンピュータシステム３００ａを示す図である。 図６は、図４に示すユーザ機器３００の使用方法を説明するための図であり、図６（ａ）は、ユーザ機器へのモニタ装置３１１及び通信端末３１２の装着方法を示し、図６（ｂ）は、ユーザ機器の使用状態を示す。 図７は、本発明の具体的な実施形態によるリハビリテーション用システムの動作をフローチャートで示す図である。 図８は、図７に示すリハビリテーション用システムでユーザ機器３００の起動からリハビリ運動開始指示までの間の動作（ステップＳ１～Ｓ４）が、リハビリテーション用システムにおけるユーザ機器、システム管理サーバ、及び情報端末装置の連携動作により行われる様子を示す図である。 図９は、図７に示すリハビリテーション用システムでリハビリ運動の開始指示からその中断までの間の動作（ステップＳ５～Ｓ１０）が、リハビリテーション用システムにおけるユーザ機器、システム管理サーバ、及び情報端末装置の連携動作により行われる様子を示す図である。 図１０は、図４に示すユーザ機器に椅子部を一体に組み合わせた構造のユーザ機器の構成例を説明するための斜視図である。 図１１Ａは、ノーマルパターン（洞調律）の典型的な心電図波形パターンを示す。 図１１Ｂは、パターン１（心室性期外収縮）の典型的な心電図波形パターンを示す。 図１１Ｃは、パターン２（上室性期外収縮）の典型的な心電図波形パターンを示す。 図１１Ｄは、パターン３（ＩＩ度房室ブロック（ＭｏｂｉｔｚＩＩ型））の典型的な心電図波形パターンを示す。 図１１Ｅは、パターン４（ＩＩＩ度房室ブロック）の典型的な心電図波形パターンを示す。 図１１Ｆは、パターン５（心室頻拍）の典型的な心電図波形パターンを示す。 図１１Ｇは、パターン６（心室細動）の典型的な心電図波形パターンを示す。 図１１Ｈは、パターン７（心房細動）の典型的な心電図波形パターンを示す。 図１１Ｉは、パターン８（洞性頻脈）の典型的な心電図波形パターンを示す。 図１１Ｊは、パターン９（洞性徐脈）の典型的な心電図波形パターンを示す。 図１１Ｋは、パターン１０（ＳＴ変化）の典型的な心電図波形パターンを示す。 図１１Ｌは、パターン１１（Ｒ　ｏｎ　Ｔの心室性期外収縮）の典型的な心電図波形パターンを示す。

　以下に本発明を、必要に応じて、添付の図面を参照して例示の実施形態により説明する。本明細書の全体にわたり、単数形の表現は、特に言及しない限り、その複数形の概念をも含むことが理解されるべきである。また、本明細書において使用される用語は、特に言及しない限り、当該分野で通常用いられる意味で用いられることが理解されるべきである。したがって、他に定義されない限り、本明細書中で使用される全ての専門用語および科学技術用語は、本発明の属する分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。矛盾する場合、本明細書（定義を含めて）が優先する。

　（定義）
　本明細書中で、「リハビリテーション」とは、負荷装置によって患者に負荷をかけることによる、疾患または傷害に起因する心身の機能改善のための任意のアプローチを意味する。

　本明細書中で、「心疾患」とは、心筋梗塞、弁膜症、心筋症、心臓外傷などあらゆる心臓に関連する疾患および障害を含む。

　本明細書中で、「心不全」とは、健常な状態の心臓と比べて、疾患や外傷などによって心臓のポンプ機能が低下した状態をいう。

　本明細書中で、「患者」とは、リハビリテーションを実施する任意の個人をいう。

　本明細書中で、「リハビリテーション管理者」とは、患者に対してリハビリテーションの計画および／または指導を行う者（例えば、理学療法士、看護師、医師など）をいう。

　本明細書中で、「第１の場所」および「第２の場所」という場合、それらの場所は異なる場所であり、それらの場所の関係を「遠隔」とも表現する。２つの場所が「遠隔」であるとは、それらの場所にそれぞれ存在する二者が、通信機能を用いない限り、目で見る、または会話するという直接的なコミュニケーションができない関係にあることを意味する。

　本明細書中で、負荷装置の「制御」とは、リハビリテーションが開始されないように負荷装置を制御すること、リハビリテーション中の負荷装置の負荷を減少すること、またはリハビリテーション中の負荷装置の負荷を停止する（すなわち、無負荷にする）ことをいう。

　本明細書中で、「安静時」とは、心臓に負荷がかかっていない任意の時点をいう。

　本明細書中で、「負荷運動の開始前」とは、負荷運動の開始前３０分以内をいう。

　本明細書中で、「約」とは、後に続く数字の±１０％の範囲内をいう。

　（リハビリテーション）
　本発明は、対象の運動中の心電図波形データをパターン認識し、所定のパターンが認識された場合に、対象に負荷を提供する負荷装置の負荷を自動的に減少または停止する運動用管理システムを提供する。

　本発明はまた、対象の心電図を測定する測定装置と、対象に負荷を提供する負荷装置とを含む運動用の機器と、管理システムとの組み合わせを含む運動用システムも提供する。本明細書において、本発明の「システム」とは、上記管理システムと運動用システムとを包括的に指す。

　好ましい実施形態において、本発明の対象は患者であり、本発明の運動用システムは、負荷装置によって当該患者に負荷をかけることによって実施される任意のリハビリテーション用であり得る。

　好ましい実施形態において、本発明のシステムは、心臓リハビリテーション用であり得る。心臓リハビリテーションを効果的に実施するためには、安全性と適切な負荷とを両立しなければならないが、本発明のシステムはまさに、心電図波形データのパターン認識によって負荷装置を自動的に制御することによって、脈拍や心拍数からは検知できなかった患者の状態に基づいて即時にリハビリテーションの中止または継続を判断することを可能にし、結果的に安全性と適切な負荷との両立を可能にするからである。

　別の好ましい実施形態において、本発明のシステムは、遠隔心臓リハビリテーション用であり得る。安全性への配慮から、心臓リハビリテーションを遠隔で行うことには、特にリハビリテーション管理者側に懸念があり、現在では一般的には患者とリハビリテーション管理者とが同じ場所で直接コミュニケーションをとりながらリハビリテーション（通院リハビリテーションまたは訪問リハビリテーション）を実施している。他方で、通院リハビリテーションは、日々の仕事や通院距離・手段の問題などから、患者への負担が大きいし、訪問リハビリテーションを十分に行うためにはリハビリテーション管理者が不足しているという現状がある。そのため、それゆえ心疾患患者の退院後リハビリテーション継続率は低い。これに対して、本発明のシステムは、遠隔での心臓リハビリテーションを可能にする。本発明のシステムは、安全性と適切な負荷とを同時に達成し得るため、遠隔でも効果的で安全な心臓リハビリテーションを実現し得るからである。それによって、リハビリテーションのための通院／訪問の必要性がなくなり、退院後心臓リハビリテーションの継続率が上昇することが予想される。

　本発明の遠隔リハビリテーションは、患者が第１の場所に存在し、リハビリテーション管理者が第２の場所に存在する限り、それぞれがどのような場所に存在していてもよい。この場合、患者とリハビリテーション管理者とはモニタや電話などの通信機能を用いて、会話や視認などのコミュニケーションが可能であり得る。本発明の遠隔リハビリテーションにおける通信は、有線であっても無線であってもよい。代表的な実施形態においては、患者は自身の居住空間に存在し、リハビリテーション管理者は専門施設（リハビリテーション施設、病院など）に存在し得る。

　代表的な実施形態において、本発明のシステムは、心不全のリハビリテーション用であり得る。

　（パターン認識）
　本発明のシステムは、患者の心電図を測定する測定装置によって測定された、心電図の波形を示す心電図波形データをパターン認識するパターン認識部を備える。

　本発明において、パターン認識部による心電図波形データのパターン認識は、当該分野で一般的に使用されるパターン認識機構を用いて達成され得る。このようなパターン認識機構は医療の現場では一般的に使用されており、当業者は、以下に挙げるパターンの１または複数を認識することができるパターン認識機構を適切に選択して使用することができる。

　本発明のパターン認識部によって認識するパターンは、代表的には以下のノーマルパターン（洞調律）およびパターン１～パターン１０の計１１パターンである。一般的には、少なくとも１０秒の心電図を測定することによって、これらのパターンの認識が可能である。

　・ノーマルパターン（洞調律）
　洞調律とは、心臓全体の収縮が正常な一定のリズムに保たれ、図１１Ａに示すような、心電図のＰ波、ＱＲＳ波、Ｔ波が正常に現れる波形パターンをいう。

　・パターン１（心室性期外収縮）
　本発明において、パターン１（心室性期外収縮）とは、例えば図１１Ｂに示すような、洞調律に比べて幅広のＱＲＳ波が、本来より早いタイミングで二連発以下で出現する波形パターンをいう。なお、第１の時点でのある時間長において早いタイミングで幅広のＱＲＳ波が出現する頻度と、第２の時点での同じ時間長において早いタイミングで幅広のＱＲＳ波が出現する頻度とを比較して、当該第２の時点での頻度が第１の時点での頻度より約３０％以上増加した場合、「頻度の増加した」パターン１という。別の実施形態においては、１分間のパターン１の出現頻度が、約４０％以上増加した場合、頻度の増加したパターン１ということができる。さらに別の実施形態においては、１分間のパターン１の出現頻度が、約５０％以上増加した場合、頻度の増加したパターン１ということができる。

　なお、このパターン１からは、後述するＲ　ｏｎ　Ｔの心室性期外収縮（パターン１１）は除く。

　・パターン２（頻発する上室性期外収縮）
　本発明において、パターン２（頻発する上室性期外収縮）とは、例えば図１１Ｃに示すような、Ｐ波が洞調律よりも早いタイミングで出現するパターンであって、その頻度が３０％以上のものをいう。

　・パターン３（ＩＩ度房室ブロック（ＭｏｂｉｔｚＩＩ型））
　本発明において、パターン３（ＩＩ度房室ブロック（ＭｏｂｉｔｚＩＩ型））とは、例えば図１１Ｄに示すような、Ｐ波の後に現れるはずのＱＲＳ波が脱落するパターンをいう。

　・パターン４（ＩＩＩ度房室ブロック）
　本発明において、パターン４（ＩＩＩ度房室ブロック）とは、例えば図１１Ｅに示すような、Ｐ波とＱＲＳ波とが無関係に現れるパターンをいう。

　・パターン５（心室頻拍）
　本発明において、パターン５（心室頻拍）とは、例えば図１１Ｆに示すような、パターン１と同様の幅広のＱＲＳ波が、三連発以上で出現する波形パターンをいう。

　・パターン６（心室細動）
　本発明において、パターン６（心室細動）とは、例えば図１１Ｇに示すような、Ｐ波が認められず、かつ幅広のＱＲＳ波が不規則に出現する波形パターンをいう。

　・パターン７（心房細動）
　本発明において、パターン７（心房細動）とは、例えば図１１Ｈに示すような、Ｒ波とＲ波との間の間隔が不規則であり、Ｐ波が認められない波形パターンをいう。

　・パターン８（洞性頻脈）
　本発明において、パターン８（洞性頻脈）とは、例えば図１１Ｉに示すような、波形は洞調律と変わらないが心拍数が毎分約１００回以上である波形パターンをいう。

　・パターン９（洞性徐脈）
　本発明において、パターン９（洞性徐脈）とは、例えば図１１Ｊに示すような、波形は洞調律と変わらないが心拍数が毎分約４０回以下である波形パターンをいう。

　・パターン１０（ＳＴ変化）
　本発明において、パターン１０（ＳＴ変化）とは、例えば図１１Ｋに示すような、ＳＴ部分（下向きのＳ波が水平に変わる部分）が基線よりも下がる（ＳＴ降下）、または基線よりも上がる（ＳＴ上昇）波形パターンをいう。

　・パターン１１
　本発明において、パターン１１（Ｒ　ｏｎ　Ｔの心室性期外収縮）は、例えば図１１Ｌに示すような、次の心室性期外収縮のＲ波が前のＴ波にオーバーラップすることをいう。

　典型的には、運動（例えば、リハビリテーション）開始前の安静時に、パターン２、パターン３、パターン４、パターン５、パターン６、パターン８、パターン９、パターン１０、パターン１１、またはこれらの組み合わせが認識された場合、運動（例えば、リハビリテーション）は開始されずに中止される。この中止は、リハビリテーション管理者によって行われてもよいし、これらのパターンの検出によって負荷装置を自動的に制御することによって行われてもよい。これらの波形パターンは心臓に疾患が生じていることを示している可能性があり、医師による診察および／または検査が好ましいからである。安静時に、パターン２、パターン３、パターン４、パターン５、パターン６、パターン８、パターン９、パターン１０、パターン１１、またはこれらの組み合わせが認識された場合、上記の負荷装置の制御に加えて、リハビリテーション管理者にそれらのパターンの認識を通知してもよい。具体的な通知の手段は当該分野で周知であるが、例えばアラームを鳴らす、ランプを点灯させるなどが挙げられる。

　１つの実施形態において、リハビリテーション開始前の安静時に、パターン２、パターン３、パターン４、パターン５、パターン６、パターン８、パターン９、パターン１０、パターン１１、またはこれらの組み合わせが認識されない場合、本発明のシステムは、リハビリテーションを開始し、リハビリテーション計画に従って、負荷装置に負荷をかけるように自動的に制御する。

　本発明のシステムにおけるパターン認識部は、リアルタイムで対象の心電図データをパターン認識する。本発明のパターン認識部は、対象の心電図データを継続的にパターン認識してもよいし、特定のタイミングで断続的にパターン認識してもよいが、好ましくは運動の全体にわたって継続的にパターン認識を行う。特に、リハビリテーション全体にわたって継続的にパターン認識を行う実施形態のシステムは、リハビリテーション中に重篤な症状を引き起こす可能性がある心臓リハビリテーションに特に有利であり得る。

　運動開始前の安静時にノーマルパターン（洞調律）が認識された場合、運動を開始する。本発明のシステムでは、パターン認識部が、負荷中の心電図パターンをさらに認識する。本発明のシステムの好ましい実施形態において、負荷中の心電図波形において、パターン１～１１の１つまたは複数が認識された場合、制御部が負荷装置の負荷を低減し、より好ましい実施形態においては制御部が負荷装置の負荷を停止する（すなわち、無負荷にする）。例えば、医療機関では心疾患入院患者の心電図波形にパターン７が出現しても、緊急対応を要さないため、アラームを鳴らさないことが多い。しかしながら、本発明の本実施形態、および以下に記載する負荷中にパターン７の出現によって負荷を低減または停止する実施形態においては、安全性の観点から、安静時に出現しなかったパターン７の負荷中の出現により、制御部が負荷装置の負荷を低減または停止する。

　運動開始前の安静時にパターン１が認識された場合、運動を開始する。本発明のシステムの好ましい実施形態において、負荷中の心電図波形において、安静時に認識されたパターン１と比較して頻度の増加したパターン１が認識された場合、および／またはパターン２～１１の１つまたは複数が認識された場合、制御部が負荷装置の負荷を低減し、より好ましい実施形態においては制御部が負荷装置の負荷を停止する。パターン１の心室性期外収縮において、幅広のＱＲＳ波が出現する頻度が増加することは、パターン５の心室頻拍につながるリスクを示唆しているからである。安全性に配慮すると、負荷中にパターン１が認識された場合にはアラームを鳴らしたり、負荷を低減または停止しようと考えるのが一般的であり、当該分野の常識である。しかしながら、それでは適切な負荷をかけることができず、結局のところ効果的な運動（例えば、リハビリテーション）を実施することができなくなってしまう。本発明の本実施形態では、負荷中にパターン１が認識されたとしても、安静時にもパターン１が認識されている場合には負荷を継続し、それによって過度に負荷を低減または停止することがない点に留意されたい。

　運動開始前の安静時にパターン７が認識された場合、運動を開始する。本発明のシステムの好ましい実施形態において、負荷中の心電図波形において、パターン１～６、パターン８～１１の１つまたは複数が認識された場合、制御部が負荷装置の負荷を低減し、より好ましい実施形態においては制御部が負荷装置の負荷を停止する。

　以下に、本発明における、心電図波形パターンのパターン認識と制御部による負荷の制御との関係を表に示す。各数字は波形パターンの種類を示す。なお、本発明のシステムは、以下の表１に示されるパターンに基づく負荷調整の全てを備えている必要はない。好ましい実施形態において、本発明のシステムは、以下の表１に示されるパターンに基づく負荷調整の１つまたは任意の組み合わせを含む。特に好ましい実施形態においては、本発明のシステムは、以下の表１に示されるパターンに基づく負荷調整の全てを制御部が行う。

　表１における「安静時」とは、心臓に負荷がかかっていない任意の時点をいうが、運動（例えば、リハビリテーション）における負荷運動の開始前の安静時であることが好ましい。好ましい実施形態においては、表１の「安静時」は、負荷運動の開始前（例えば、負荷運動の開始前約２０分以内、負荷運動の開始前約１０分以内、または負荷運動の開始前約５分以内）であり得る。負荷運動の開始前の安静時心電図データを使用することによって、リハビリテーション開始前ではない時点（例えば、１日以上前）での安静時心電図データを安静時心電図データとして使用する場合と比較して、リハビリテーションでの負荷の心臓への影響をより直接的に検出し、それに基づいて負荷の制御を行うことができる。このことは、本発明の目的である安全性の向上と効果的な負荷の両立にさらに有利であり得る。好ましい実施形態において、本発明における「安静時」は、運動開始前約２０分以内であり、より好ましくは運動開始前約１０分以内であり、さらに好ましくは運動開始前約５分以内である。

　（運動用システム）
　本発明の運動用システムは、対象が使用する運動用の機器と、この機器を管理するための管理システムとを含む。

　運動用の機器は、少なくとも、対象の心電図を測定する測定装置と、対象に対して負荷を提供するように構成されている負荷装置とを含む。

　上記運動用の機器を管理するための管理システムは、この機器における測定装置によって測定された患者の心電図の波形を示す心電図波形データを上記のようにパターン認識するパターン認識部と、パターン認識部が認識したパターンに応じて、この機器における負荷装置の負荷を制御する制御部とを含む。

　以下に、運動用の機器と、管理システムとを個別に説明する。

　（運動用の機器）
　本発明の運動用の機器は、対象の心電図を測定するための測定装置と、運動用の負荷を患者の心臓に与えるための負荷装置とを含む。

　代表的な実施形態において、本発明の負荷装置は、対象に運動させることによって対象の心臓に負荷を与えるものであり得る。具体的には、本発明の負荷装置としては、自転車エルゴメータおよびトレッドミル負荷装置が挙げられるが、これらに限定されず、他の公知の任意の負荷装置が使用され得る。

　本発明の運動用の機器は、負荷装置と座席部とを一体で含んでもよいし、負荷装置と座席部とを別個に含んでもよい。

　好ましい実施形態において、本発明の運動用の機器は、患者のリハビリテーション用の機器であり得る。特に遠隔リハビリテーションのためには、負荷装置と座席部とが別個であることが好ましい。そのようにすることによって、負荷装置が小型、軽量、安価なものになり、遠隔リハビリテーションを行う場所（例えば、患者の自宅）に負荷装置を導入することが容易になるからである。この場合、座席部としては一般的に家庭などで使用されている椅子を用いることができる。負荷装置と座席部とが別個に提供される実施形態においては、負荷装置に座席部との距離を測定するための距離測定手段を設けてもよい。この距離測定手段によって、座席部と負荷装置とを別個に提供したとしても、リハビリテーションごとに座席部と負荷装置との間の距離を一定にすることができ、それによってリハビリテーションごとの負荷の変動をなくすことができる。この距離測定手段としては、負荷装置から水平に延びる目盛りなどが挙げられるが、これに限定されない。

　本発明の負荷装置は、管理システムにおける制御部からの制御に応じて、リハビリテーション管理者の管理によって、および／または患者の操作によって、負荷を変更することができる。負荷装置がエルゴメーターである実施形態において、負荷装置の負荷は、０～約１００Ｗ（ワット）で変更することができ、より好ましい実施形態においては負荷は０～約８０Ｗで変更することができ、さらに好ましい実施形態においては負荷は０～約７０Ｗで変更することができる。例えば、本発明の負荷装置の負荷は、５Ｗごとに変更し得る。

　本発明のシステムは、負荷心電図検査とは異なる点に留意されたい。負荷心電図検査における負荷は、通常、患者の最大能力に達するまでかけられる。なぜなら、負荷心電図試験における運動は、患者の限界に近い負荷運動中に生ずる心臓の動きの異常から、安静時には見つけられない心臓疾患を見つけるためであるからである。このように異常を生じさせるという点で、異常を生じさせないように制御するリハビリテーションとは対照的である。一般的には、心臓リハビリテーションのためには、最大能力の約４０～約６０％で運動を行うことが適切である。加えて／あるいは、心臓リハビリテーションのためには、ボルグ指数（Ｂｏｒｇ　ｓｃａｌｅ）１１～１４の運動を行うことが適切である。当業者は、心臓リハビリテーションのための負荷の上限を適切に決定することができる。なお、このような理由から、負荷心電図試験を患者と検査管理者（代表的には、医師）とが遠隔で行うことはない。あまりに危険だからである。これに対して、本発明のシステムはリハビリテーション用であるため、上記のとおり、負荷装置の負荷の上限は典型的には約１００Ｗであり、ある実施形態では約８０Ｗであり、また別の実施形態においては約７０Ｗであり得る。

　代表的な実施形態において、本発明のリハビリテーション用の機器における心電図の測定装置は、患者の体表に配された複数の電極間の電位差を、電圧または電流の電気信号として計測する。本発明の測定装置としては任意の公知の心電計を使用することができ、複数の電極、差動増幅器、フィルタなどを含み得る。

　好ましい実施形態において、本発明のリハビリテーション用の機器は、脈拍測定器具や血圧測定器具などに任意の生体情報測定器具をさらに備えてもよい。

　本発明のリハビリテーション用の機器は、ユーザー端末を備えてもよい。特に遠隔リハビリテーションのためには、このユーザー端末を備えることが好ましい。ユーザー端末は、患者ＩＤの認識、各種項目の入力、リハビリテーション計画の問い合わせやリハビリテーション実行・終了などの機能を備え得る。ユーザー端末は、リハビリテーション管理者および／または患者の家族との緊急連絡機能を備えてもよい。

　好ましい実施形態において、上記ユーザー端末は、モニターを含む。このリハビリテーション用の機器におけるユーザー端末に設けられるモニターを、本明細書中では「患者モニター」という。患者モニターには、例えば、脈拍、運動量（例えば、走行距離）、リハビリテーション時間、負荷量、消費カロリー、緊急呼び出し部などを表示することができる。さらに、患者モニターには、リハビリテーション管理者（例えば、理学療法士）の映像を表示してもよい。患者モニターはまた、運動についての注意メッセージを表示したり、音声を流したり、運動が止まっていたらアラームを鳴らしてもよい。患者は、患者モニターで、例えば次回以降のリハビリテーションの予定を確認することができるようにしてもよい。また、患者モニターには、リハビリテーション中に鑑賞するための娯楽コンテンツ（例えば、映画など）を表示してもよい。

　１つの実施形態において、本発明のリハビリテーションシステムは、患者のリハビリテーションの継続を支援する機能を有していてもよい。この支援機能は、例えば、リハビリテーションに応じてポイントを患者に与えるものであり得る。この場合、患者モニターには、リハビリテーション終了時にポイントを表示してもよい。

　（管理システム）
　本発明の管理システムは、運動用の機器における測定装置によって測定された患者の心電図の心電図波形パターンを認識するパターン認識部と、認識されたパターンに応じて上記機器における負荷装置の負荷を制御することように構成されている制御部とを含む。

　本発明において、運動用の機器と管理システムとの間の心電図波形データの受け渡しは、任意の手段で行うことができ、例えば、任意の送受信の手段で行うことができる。その場合には、運動用の機器が送信部を有し、管理システムが受信部を有することになる。この送受信の形態は、有線であってもよいし、無線であってもよい。

　本発明の管理システムは、運動用の機器に備え付けられたものであってもよいし、運動用の機器とは異なる場所に備えられるものであってもよい。

　本発明のパターン認識部は、心電図波形データにおいて、ノーマルパターン（洞調律）と、パターン１～１０のうちの少なくとも１つの波形パターンを認識することができる。好ましい実施形態において、本発明のパターン認識部は、心電図波形データにおいて、ノーマルパターン（洞調律）およびパターン１～１０の全てのパターンを認識することができる。

　本発明の管理システムは管理端末を含み、これに上記受信部および／またはパターン認識部が含まれてもよい。１つの実施形態において、管理システムは、モニターを含む。この管理システム側のモニターを、本明細書中では「管理モニター」という。管理モニターには、心電図の波形、患者呼び出しボタン、リハビリテーションの計画の入力および／または変更、負荷調整、緊急アラームなどを表示してもよい。好ましい実施形態において、本発明の管理モニターには、複数の患者の心電図の波形などが並列で表示され得る。これによって、１人のリハビリテーション管理者が複数の患者のリハビリテーションを同時に管理することが可能になり、リハビリテーション管理者の不足という現状の課題が解決され得る。重篤な影響が生じ得る心臓リハビリテーションでありながら、このような１対多のリハビリテーション管理、特に１対多の遠隔リハビリテーション管理が実現したのは、本発明のパターン認識部による心電図波形パターン認識によって、安全性の向上と適切な負荷とが両立できたためである。

　本発明において、管理モニターに表示される心電図の波形は、安静時心電図の波形の固定画像と、運動中の波形のリアルタイムでの変化している画像とを含み得る。このことによって、心電図波形パターン認識部だけでなく、リハビリテーション管理者が直接、安静時心電図波形パターンと運動中の心電図波形パターンとを比較することができる。

　好ましい実施形態において、管理モニターには、患者の様子（例えば、顔）や、呼気の二酸化炭素濃度などを表示してもよい。また、好ましい実施形態では、管理端末は患者の表情認識機能を備えてもよい。

　本発明の管理端末は、リハビリテーション中にユーザー端末から送信された患者の心電図などの任意の患者の生体情報データを保存することができる。リハビリテーション管理者は、保存された生体情報データに基づいて、今後のリハビリテーション計画を立案または変更することができる。

　以下の具体的な実施形態では、このようなリハビリテーション用システムの一例として、管理システムが、インターネット上に設けられたシステム管理サーバと、病院に設置された情報端末装置とを含み、リハビリテーション用の機器が、患者宅で用いられる持ち運び可能なユーザ機器である場合について、図面を参照しながら具体的に説明する。

　（具体的な実施形態）
　以下の具体的な実施形態では、患者のリハビリテーション用のシステムを一例として示す。図１は、本発明の具体的な実施形態によるリハビリテーション用システムの概要を示す図である。

　本発明の具体的な実施形態によるリハビリテーション用システム１０００は、ネットワーク１０上に設けられたシステム管理サーバ１００と、病院２０に設置された情報端末装置２００と、個々の患者が患者宅３０でリハビリテーションのための運動（以下、リハビリ運動と略記する）に用いるユーザ機器３００とを含む。なお、本実施形態では、１つの情報端末装置２００に２つのユーザ機器３００が接続されているが、ユーザ機器は３つ以上であってもよいことが理解される。

　ここで、システム管理サーバ１００と情報端末装置２００とはそれぞれ、上述した管理システムを構成する複数の管理端末の１つであり、システム管理サーバ１００は、上述した受信部、パターン認識部、および制御部を含む。ユーザ機器３００は、上述したリハビリテーション用の機器であり、負荷装置と、心電図測定装置と、ユーザ端末とを含む。図示される実施形態においては、負荷装置が座席部（図示せず）とは別個に提供される。ユーザ端末は上述した送信部を含む。

　（システム管理サーバ１００）
　以下、システム管理サーバ１００について具体的に説明する。

　システム管理サーバ１００は、主な処理として、ユーザ機器３００から提供される心電図波形データに基づいてそのパターン認識を行い、パターン認識により得られたパターンに基づいてユーザ機器３００を用いた患者のリハビリ運動が可能か否かを判定する処理（認識判定処理）と、リハビリ運動開始前後の心電図波形のパターンの変化に応じてユーザ機器３００の負荷制御処理（例えば、ユーザ機器３００を無負荷状態にする処理）とを行う。システム管理サーバ１００は、パーソナルコンピュータや携帯端末（タブレット端末、スマートフォン、携帯電話など）など任意のタイプのコンピュータであり得る。

　図２は、図１に示すシステム管理サーバの具体的構成を示す図である。

　システム管理サーバ１００は、インターネット１０を介して、情報端末装置２００および複数のユーザ機器３００と接続されることが可能なように構成されている。さらに、システム管理サーバ１００は、データベース部１１０に接続され、データベース部１１０に対してデータのアクセスが可能なように構成されている。

　具体的には、システム管理サーバ１００は、プロセッサ部１０１と、メモリ部１０２と、通信制御部１０３と、インターフェース部１０４とを含む。プロセッサ部１０１と、メモリ部１０２と、通信制御部１０３と、インターフェース部１０４とは、バス部１０５を介して相互に接続されている。

　通信制御部１０３は、システム管理サーバ１００と情報端末装置２００および複数のユーザ機器３００の各々との通信を制御する。

　インターフェース部１０４は、システム管理サーバ１００とデータベース部１１０との間でのデータのアクセスを制御する。

　メモリ部１０２には、システム管理サーバ１００で処理の実行に必要とされるプログラムやそのプログラムの実行に必要とされるデータなどが格納されている。例えば、メモリ部１０２には、上述した判定認識処理および負荷制御処理を少なくとも実行するためのプログラムが格納されている。なお、メモリ部１０２にプログラムを格納する方法は、プリインストール、ネットワーク上のサイトからのダウンロード、記録媒体（例えば、光ディスクやＵＳＢメモリ）からの読み出しなどどのような方法でもよい。

　プロセッサ部１０１は、システム管理サーバ１００全体の動作を制御する。プロセッサ部１０１は、メモリ部１０２に格納されているプログラムを読み出し、そのプログラムを実行する。これにより、システム管理サーバ１００は、上述した判定認識処理および負荷制御処理を少なくとも実行することとなる。

　ここで、データベース部１１０は、波形データベース部１１０ａと、計画データベース部１１０ｂと、実績データベース部１１０ｃとを含む。波形データベース部１１０ａには、心電図波形データとして、上述した１１種類のパターン、すなわち、ノーマルパターン（洞調律）とそれ以外の１０種類のパターン１～１０の心電図波形データが少なくとも格納されている。これらの心電図波形のパターンは、ユーザ機器３００から送信された心電図波形データが示すパターンとパターン認識により比較され、ユーザ機器３００から送信された心電図波形データのパターンが、ノーマルパターンおよびそれ以外の１０種類のパターンのいずれに該当するかを判定するためのパターンである。計画データベース部１１０ｂには、個々の患者のために作成されたリハビリテーション計画を示すデータが格納されている。このリハビリテーション計画を示すデータは、このリハビリテーション用システム１０００に登録されている患者を特定するための識別情報（すなわち、患者ＩＤ）に対応付けられている。実績データベース部１１０ｃには、個々の患者がリハビリテーションを行って得られた結果を示す実績データが格納されている。ここで、実績データは、例えば、脈拍、走行距離、時間、消費カロリー、さらには、リハビリテーションを行うたびに付与されるポイントの蓄積量などである。実績データも、リハビリテーション計画を示すデータと同様に患者ＩＤに対応付けられている。また、患者ＩＤは、このリハビリテーション用システム１０００に患者が登録されたときに患者に付与される。患者ＩＤは、患者の氏名、年齢、生年月日、住所、電話番号などの情報と関連付けられ、データベース部１１０にて管理されている。ただし、患者ＩＤの管理は、患者ＩＤをデータベース部１１０で管理する場合に限定されるものではない。例えば、患者ＩＤは、病院２０に設置されている情報端末装置２００で管理されてもよいし、ネットワーク上に接続された患者ＩＤ専用のサーバで管理されてもよい。

　（情報端末装置２００）
　次に、情報端末装置２００について具体的に説明する。

　情報端末装置２００は、主な処理として、システム管理サーバ１００で管理している情報を更新する処理（情報更新処理）、およびユーザ機器３００とのデータ通信およびテレビ電話通信のための処理（通信処理）を行う。

　システム管理サーバ１００で管理している情報は、システム管理サーバ１００に接続されているデータベース部１１０に格納されている情報であり、情報端末装置２００は、このデータベース部１１０に格納されている情報に対する新たなデータの登録、既存のデータに対する変更削除などを行うものである。

　図３は、図１に示す情報端末装置２００の具体的構成を示す図である。

　情報端末装置２００の主要部は、図３に示すようにコンピュータシステム２００ａである。このコンピュータシステム２００ａは、パーソナルコンピュータや携帯端末（タブレット端末、スマートフォン、携帯電話など）など任意のタイプのコンピュータであり得る。コンピュータシステム２００ａは、インターネット１０を介して、システム管理サーバ１００および複数のユーザ機器３００と接続されることが可能なように構成されている。

　具体的には、コンピュータシステム２００ａは、プロセッサ部２０１と、メモリ部２０２と、通信制御部２０３と、インターフェース部２０４とを含む。プロセッサ部２０１と、メモリ部２０２と、通信制御部２０３と、インターフェース部２０４とは、バス部２０５を介して相互に接続されている。

　通信制御部２０３は、システム管理サーバ１００および複数のユーザ機器３００の各々との通信を制御する。

　インターフェース部２０４には、キーボード、マウス、タッチパネル、スキャナなどの入力装置２０４ａが接続され得る。さらに、インタフェース部２０４には、液晶ディスプレイなどの表示装置２０４ｂが接続され得る。なお、入力装置２０４ａおよび表示装置２０４ｂの少なくとも一方は、コンピュータシステム２００ａの外部に設けられた構成としてもよいし、コンピュータシステム２００ａの内部に組み込まれた構成としてもよい。

　メモリ部２０２には、情報端末装置２００での処理の実行に必要とされるプログラムやそのプログラムの実行に必要とされるデータ等が格納されている。例えば、メモリ部２０２には、コンピュータシステム２００ａ内のプロセッサ部２０１において、上述した情報更新処理および通信処理を少なくとも実行するためのプログラムが格納されている。ここで、プログラムをどのようにしてメモリ部２０２に格納するかは問わない。

　プロセッサ部２０１は、コンピュータシステム２００ａ全体の動作を制御する。プロセッサ部２０１は、メモリ部２０２に格納されているプログラムを読み出し、そのプログラムを実行する。これにより、情報端末装置２００は、上述した情報更新処理および通信処理を少なくとも実行することとなる。

　（ユーザ機器３００）
　続いて、ユーザ機器３００について具体的に説明する。

　ユーザ機器３００は、患者の心電図波形データを測定してシステム管理サーバ１００に送信する機能（測定送信機能）と、患者に運動負荷を与える機能（負荷付与機能）と、患者に与える運動負荷を調整する機能（負荷調整機能）とを有し、システム管理サーバ１００での患者の心電図波形データに対するパターン認識の結果に応じて、ユーザ機器３００により患者が受ける運動負荷を制御され得るように構成されている。これにより、このユーザ機器３００を利用する患者は、自宅でリハビリ運動を安全かつ効果的に行うことができる。

　図４は、図１に示すユーザ機器を具体的に説明するための図であり、図４（ａ）は、ユーザ機器の外観を示し、図４（ｂ）は、ユーザ機器の内部構造を模式的に示している。

　ユーザ機器３００は、コンピュータシステム３００ａと、バイク形式の負荷装置３１０と、心電図波形データの測定装置３２０とを有する。負荷装置３１０と心電図波形データの測定装置３２０とはコンピュータシステム３００ａに接続されている。

　負荷装置３１０は、負荷装置本体３１０ａと、負荷装置本体３１０ａに回転可能に取り付けられた回転軸３１４と、回転軸３１４に取り付けられた回転円板３１５と、回転軸３１４の両端に取り付けられ、回転円板３１５を回転させるためのペダル３１３と、回転円板３１４の回転負荷を調整する回転負荷調整機３１６と、ペダル３１３の回転を検出する回転検出器３１７とを有している。負荷装置本体３１０ａの部品装着孔３１１ａには、表示装置（モニタ装置）３１１が取り外し可能に取り付けられ、負荷装置本体３１０ａの部品収納スペース３１２ａには、病院の理学療法士とのコミュニケーションのための通信端末（例えば、スマートフォン）３１２が収納されている。表示装置（患者モニター）３１１はタッチパネル形式の表示パネルであり、画面上でのタッチ操作により情報の入力が可能である。

　心電図波形データの測定装置３２０は、測定装置本体３２１と、測定装置本体３２１に接続された複数の測定電極３２２とを有する。測定装置本体３２１の接続ケーブル３２１ａは負荷装置本体３１０ａの接続ソケット３１０ｂに接続されている。測定装置本体３２１は、患者に取り付けられた複数の測定電極３２２で検出した測定電位に基づいて心電図波形を表すデータを作成し、作成したデータをコンピュータシステム３００ａに送信するようにするように構成されている。ここで、測定装置３２０は、心電図波形データだけでなく、血圧、脈拍、体重などを測定できるものでもよい。あるいは、患者の心電図を測定する測定装置と、血圧、脈拍、体重などを測定する装置は別個に設けられてもよい。さらに、ユーザ機器３００は、負荷装置３１０のペダル３１３を漕いだ走行距離、所要時間、平均負荷の大きさをコンピュータシステム３００ａのメモリ部３０２に記録し、記録したこれらのデータをシステム管理サーバ１００に提供して実績データベース部１１０ｃに格納するように構成されていてもよい。負荷装置本体３１０ａの背面下端部には、メジャー部材３１０ｃが負荷装置本体３１０ａから外側に向けて延びるように取り付けられている。

　図５は、図４に示すユーザ機器３００に搭載されているコンピュータシステム３００ａを示す図である。

　コンピュータシステム３００ａは、インターネット１０を介して、システム管理サーバ１００および情報端末装置２００と接続されることが可能なように構成されている。

　具体的には、コンピュータシステム３００ａは、プロセッサ部３０１と、メモリ部３０２と、通信制御部３０３と、インターフェース部３０４と、負荷制御部３０５とを含む。プロセッサ部３０１と、メモリ部３０２と、通信制御部３０３と、インターフェース部３０４と、負荷制御部３０５とは、バス部３０６を介して相互に接続されている。

　通信制御部３０３は、システム管理サーバ１００および情報端末装置２００との通信を制御する。

　インターフェース部３０４には、負荷装置３１０の回転検出器３１７、心電図波形データの測定装置３２０、回転検出器３１７、表示装置３１１および通信端末３１２が接続されている。

　メモリ部３０２には、ユーザ機器３００の機能の実現に必要とされるプログラムやそのプログラムの実行に必要とされるデータ等が格納されている。例えば、メモリ部３０２には、コンピュータシステム３００ａ内のプロセッサ部３０１において、上述した測定送信機能、負荷付与機能および負荷調整機能を少なくとも実現するためのプログラムが格納されている。ここで、プログラムは任意の手段によってメモリ部３０２に格納することができる。また、個々のユーザ機器３００にはこれを利用する患者を特定するための患者ＩＤが設定されており、個々の患者ＩＤは、個々のユーザ機器３００のメモリ部３０２に格納されている。なお、患者ＩＤは、個々の患者が、タッチパネル形式の表示パネル上でタッチ操作を行うことにより設定可能である。ただし、患者ＩＤの設定方法はこれに限定されるものではない。

　プロセッサ部３０１は、コンピュータシステム３００ａ全体の動作を制御する。プロセッサ部３０１は、メモリ部３０２に格納されているプログラムを読み出し、そのプログラムを実行する。これにより、ユーザ機器３００は、上述した測定送信機能、負荷付与機能および負荷調整機能を少なくとも有するものとなる。

　なお、心電図波形データの測定装置３２０、表示装置３１１および通信端末３１２の少なくとも一つは、負荷装置本体３１０ａの外部に設けられた構成としてもよいし、負荷装置本体３１０ａの内部に組み込まれた構成としてもよい。

　なお、上述したシステム管理サーバ１００、情報端末装置２００およびユーザ機器３００におけるインターフェース部、メモリ部、プロセッサ部、通信制御部のそれぞれの構成要素は、単一のハードウェア部品で構成されていてもよいし、複数のハードウェア部品で構成されていてもよい。システム管理サーバ１００、情報端末装置２００のコンピュータシステム２００ａ、およびユーザ機器３００のコンピュータシステム３００ａの構成は、特定のハードウェア構成には限定されない。ユーザ機器３００における負荷制御部３０５についても、単一のハードウェア部品で構成されていてもよいし、複数のハードウェア部品で構成されていてもよいし、特定のハードウェア構成には限定されるものではない。

　また、図１に示される実施形態では、システム管理サーバ１００と、情報端末装置２００と、ユーザ機器３００とは、インターネット１０を介して相互に接続されることが可能であるとしたが、本発明はこれに限定されない。インターネット１０の代わりに任意のタイプのネットワークを用いることも可能である。なお、インターネット１０およびその代わりの任意のネットワークを介することなく、システム管理サーバ１００と、情報端末装置２００と、ユーザ機器３００とを相互に電気的に結合した構成もまた本発明の範囲内である。

　さらに、システム管理サーバ１００の機能をユーザ機器３００の機能に一体的に組み込んだユーザ機器（すなわち、スタンドアロン型のユーザ機器）を、上述した実施形態のリハビリテーション用システム１０００を構成するユーザ機器として構築してもよい。このようなスタンドアロン型のユーザ機器もまた本発明の範囲内である。スタンドアロン型のユーザ機器は、このユーザ機器を利用する患者のリハビリテーションに必要なデータ（心電図波形データ、リハビリテーション計画データ、リハビリテーション実績データ）を格納するように構成されたデータベース部を搭載していてもよい。この場合、患者ＩＤの管理は情報端末装置２００で行われる。さらに、上述したスタンドアロン型のユーザ機器３００は、データベース部を持たず、インターネット１０上に設けられているデータベース部１１０を適宜利用するようにしたものでもよい。

　次に、本実施形態のリハビリテーション用システムの動作を説明する。

　まず、リハビリテーション用システムに設けられているユーザ機器３００の使用方法を説明する。

　図６は、図４に示すユーザ機器３００を使用する方法を説明するための図であり、図６（ａ）は、ユーザ機器３００へのモニタ装置３１１及び通信端末３１２の装着方法を示し、図６（ｂ）は、ユーザ機器３００の使用状態を示す。

　まず、図６（ａ）に示すように、負荷装置本体３１０ａの部品装着孔３１１ａに表示装置（モニタ装置）３１１を取付け、さらに、負荷装置本体３１０ａの部品収納スペース３１２ａには、病院の理学療法士とのコミュニケーションのための通信端末（例えば、スマートフォン）３１２を収容しておく。測定装置３２０の接続ケーブル３２１ａを負荷装置本体３１０ａの接続ソケット３００ｂに接続する。

　次に、図６（ｂ）に示すように、患者３０ａはユーザ機器３００のペダル３１３を漕ぎやすい位置に椅子３１を配置し、患者３０ａは、椅子３１に腰かけた状態で、測定装置３２０の測定電極３２２を心電図波形の測定が可能となるように胸部の所定位置に取り付ける。

　このようにユーザ機器３００によるリハビリ運動を心電図波形のモニターによる監視下で実行するための準備が完了すると、患者３０ａはユーザ機器３００の起動ボタン（図示せず）を操作してユーザ機器３００を起動する。すると、リハビリテーション用システム１０００では、患者の心電図波形が管理システム側でモニターされた状態で患者がリハビリ運動を行うことができる状態となる。

　以下、詳しく説明する。

　図７は、本発明の具体的な実施形態によるリハビリテーション用システムの動作を説明するための図であり、患者がユーザ機器を用いてリハビリテーションを行う際にこのシステムで行われるリハビリ運動のための処理の流れを示す。図８は、図７に示すリハビリテーション用システムでユーザ機器３００の起動からリハビリ運動開始の可否判定までの間の動作（ステップＳ１～Ｓ３）が、リハビリテーション用システムにおけるユーザ機器、システム管理サーバ、及び情報端末装置の連携動作により行われる様子を示し、図９は、図７に示すリハビリテーション用システムでリハビリ運動の開始指示からその中断までの間の動作が、リハビリテーション用システムにおけるユーザ機器、システム管理サーバ、及び情報端末装置の連携動作により行われる様子を示す。

　〔図７のステップＳ１〕
　患者によるユーザ機器３００の起動ボタン（図示せず）の操作によりユーザ機器３００が起動したことを検出すると、リハビリテーション用システム１０００では、機器の起動に伴う確認処理が実行される。

　このステップＳ１の処理を実行するために、リハビリテーション用システムの各部では以下の具体的な処理が行われる。

　ユーザ操作によりユーザ機器３００が起動したことをユーザ機器３００のプロセッサ部３０１が検出する（ステップＳ１０１）。

　ユーザ機器３００のプロセッサ部３０１は、システム管理サーバ１００及び病院２０の情報端末装置２００に、リハビリ運動開始の承認要求を送信する（ステップＳ１０２）。

　ユーザ機器３００のプロセッサ部３０１は、モニタ装置３１１にリハビリ運動の準備確認のための質問メッセージ（例えば、「測定装置３２０を装着しましたか。」、「まだ運動は初めないでください。ＯＫですか。」といった文字メッセージを表示させる（ステップＳ１０３）。このメッセージは音声メッセージでも、文字メッセージと音声メッセージの両方であってもよい。

　システム管理サーバ１００および病院２０の情報端末装置２００は、患者がリハビリ運動を開始することに問題がなければ、リハビリ運動開始の承認応答をユーザ機器３００に送信する（ステップＳ１０３ａ、Ｓ１０３ｂ）。なお、患者がリハビリ運動を開始することに問題があれば、リハビリ運動開始の承認応答を送信しないか、あるいはリハビリ運動開始の非承認応答を送信する。その場合は、ユーザ機器３００では心電図波形の測定は行われず、リハビリ運動のための処理は終了する。

　その後、ユーザ機器３００のプロセッサ部３０１は、患者の準備ＯＫを示す意思表示（モニター装置の画面上でのタッチ操作）を検出すると（ステップＳ１０４）、ユーザ機器３００のプロセッサ部３０１の処理は、心電図波形の測定処理に移行する。

　〔図７のステップＳ２の処理〕
　リハビリテーション用システム１０００では、患者の運動前の心電図波形が測定され、測定された心電図波形のパターン認識が行われる。

　このステップＳ２の処理を実行するために、リハビリテーション用システムの各部では以下の具体的な処理が行われる。

　ユーザ機器３００にてリハビリ運動の準備ＯＫであることが検出されると、ユーザ機器３００のコンピュータシステム３００ａのプロセッサ部３０１は、測定装置３２０に対して心電図波形データの測定を行い、測定結果を送信するよう指令する。この命令により測定装置３２０は心電図波形の測定を行い、測定結果である心電図波形データをプロセッサ部３０１に送信する。プロセッサ部３０１は、通信制御部３０３によりインターネット１０を介してシステム管理サーバ１００および病院２０の情報端末装置２００に心電図波形データを送信する（ステップＳ２０１）。

　システム管理サーバ１００では、通信制御部１０３はユーザ機器３００からの心電図波形データを受信し、データバス部１０５を介してプロセッサ部１０１に送信する。プロセッサ部１０１は、データベース部１１０の波形データベース部１１０ａに格納されている同調律及びパターン１～１０をインターフェース部１０４を介して読み出し、読み出したパターンに基づいて、受信した心電図波形のパターンを認識する（ステップＳ２０２）。

　〔図７のステップＳ３の処理〕
　リハビリテーション用システム１０００では、測定された心電図波形のパターン認識の結果に応じてリハビリ運動可能か否かの判定が行われる。

　具体的には、システム管理サーバ１００のプロセッサ部１０１は、認識したパターンに基づいてリハビリ運動の開始が可能であるか否かの判定を行い（ステップＳ３０１）、さらに、その判定結果に応じた指示（リハビリ運動の中止指示あるいはリハビリ運動の開始指示）を通信制御部１０３により情報端末装置２００及びユーザ機器３００に送信する（ステップＳ３０２）。

　〔図７のステップＳ４ａの処理〕
　リハビリテーション用システム１０００では、測定された心電図波形のパターン認識の結果がリハビリ運動開始不可である場合は、リハビリ運動が開始されないように患者に対する誘導が行われ、処理が終了する。この場合、具体的には、ユーザ機器３００のプロセッサ部３０１は、リハビリ運動開始不可の判定結果が通知されたときは、リハビリ運動中止指示として、モニタ装置に赤ランプを点灯させて「リハビリ運動を開始しないでください」といったメッセージを表示させる。なお、図８では、リハビリ運動が開始不可である場合、ユーザ機器３００が停止することとなるので、そのプロセッサ部３０１の動作は省略している。

　〔図７のステップＳ５ａの処理〕
　リハビリテーション用システム１０００では、測定された心電図波形のパターン認識の結果がリハビリ運動開始不可である場合は、リハビリ運動中止指示に続いて、理学療法士の指示に従うようにアナウンスする処理が行われる。具体的には、この処理はユーザ機器３００のプロセッサ部３０１により実行されるが、図８には示していない。

　〔図７のステップＳ４の処理〕
　リハビリテーション用システム１０００では、測定された心電図波形のパターン認識の結果がリハビリ運動開始可である場合は、患者がリハビリ運動を開始するように患者に対する指示が行われる。

　具体的には、リハビリテーション用システム１０００では、リハビリ運動の開始可の判定結果が得られたときは、リハビリテーション用システム１０００のユーザ機器３００とシステム管理サーバ１００との間では以下の処理が行われる。

　ユーザ機器３００のプロセッサ部３０１は、患者ＩＤをメモリ部３０２から読み出し、読み出した患者ＩＤに対応するリハビリテーション計画を示すデータをシステム管理サーバ１００に対して要求する（ステップＳ４０１）。システム管理サーバ１００のプロセッサ部１０１は、要求されたリハビリテーション計画を示すデータをデータベース部１１０ｂから読み出してユーザ機器３００に送信する（ステップＳ４０２）。ユーザ機器３００のプロセッサ部３０１は、リハビリテーション計画に基づいて回転負荷調整機構３１６を、所望の運動負荷が患者にかかるように調整する（ステップＳ４０３）。その後、ユーザ機器３００のプロセッサ部３０１は、リハビリ運動開始指示として、モニタ装置３１１に対して緑ランプを点灯させるように指示する（ステップＳ４０４）。

　〔図７のステップＳ５の処理〕
　さらに、リハビリテーション用システム１０００では、患者がリハビリ運動を開始するようにメッセージを表示する。

　具体的には、ユーザ機器３００のプロセッサ部３０１は、モニタ装置３１１に「リハビリ運動を開始してください」といったメッセージを表示するように指示する（ステップＳ５０１）。

　〔図７のステップＳ６の処理〕
　その後、リハビリテーション用システム１０００では、患者がリハビリ運動状態であるか否かの判定が行われる。

　具体的には、ユーザ機器３００では、プロセッサ部３０１が回転検出器３１７の出力に基づいてペダル３１３が回転しているか否かを判定する（ステップＳ６０１）。

　〔図７のステップＳ７の処理〕
　リハビリテーション用システム１０００では、患者がリハビリ運動中であることが検出されると、患者の運動中の心電図波形が測定され、測定された心電図波形のパターン認識が行われる。

　具体的には、ユーザ機器３００のプロセッサ部３０１は、測定装置３２０に対して心電図波形データの測定を行い、測定結果を送信するよう指令する。この命令により測定装置３２０は心電図波形の測定を行い、測定結果である心電図波形データをプロセッサ部３０１に送信する。プロセッサ部３０１は、通信制御部３０３によりインターネット１０を介してシステム管理サーバ１００および病院２０の情報端末装置２００に心電図波形データを送信する（ステップＳ７０１）。

　システム管理サーバ１００では、通信制御部１０３はユーザ機器３００からの心電図波形データを受信し、データバス部１０５を介してプロセッサ部１０１に送信する。プロセッサ部１０１は、インターフェース部１０４によりデータベース部１１０の波形データベース部１１０ａに格納されている同調律及びパターン１～１０を読み出し、読み出したパターンに基づいて、受信した心電図波形のパターンを認識する（ステップＳ７０２）。

　〔図７のステップＳ８の処理〕
　リハビリテーション用システム１０００では、測定された心電図波形のパターン認識の結果に応じてリハビリ運動続行か否かの判定が行われる。

　具体的には、システム管理サーバ１００のプロセッサ部１０１は、上述した表に示される判断基準に従って、認識したパターンに基づいてリハビリ運動の続行が可能であるか否かの判定を行い、その判定結果に基づいて、通信制御部１０３によりユーザ機器３００の負荷停止を行う（ステップＳ８０１）。同時に、その判定結果は、通信制御部１０３により情報端末装置２００に送信される。

　なお、リハビリ運動続行可能である場合は、システム管理サーバ１００のプロセッサ部１０１は、ステップＳ７の処理とステップＳ８の処理とを繰り返し実行する。

　一方、リハビリ運動続行不可である場合は、システム管理サーバ１００のプロセッサ部１０１は、ステップＳ９の処理を実行する。

　〔図７のステップＳ９の処理〕
　リハビリテーション用システム１０００では、ユーザ機器３００での負荷運動が無負荷運動となるようにユーザ機器３００がシステム管理サーバ１００により制御される。

　具体的には、ユーザ機器３００では、システム管理サーバ１００のプロセッサ部１０１の制御によって、患者の負荷運動が無負荷運動となるように、ユーザ機器３００の回転負荷調整器３１６が無負荷にされる（ステップＳ９０１）。

　〔図７のステップＳ１０の処理〕
　リハビリテーション用システム１０００では、測定された心電図波形のパターン認識の結果がリハビリ続行不可である場合は、リハビリ運動が継続して行われないように患者に対する中断指示が行われる。

　具体的には、ユーザ機器３００は、リハビリ運動の続行不可の判定結果が通知されたときは、リハビリ運動停止指示として、モニタ装置３１１の表示画面上に赤ランプを点灯させ（ステップＳ１００１）、「リハビリ運動を中断してください」といったメッセージが表示されるように（ステップＳ１００２）、プロセッサ部３０１がモニタ装置３１１を制御する。

　その後、患者がユーザ機器３００の動作を停止したことを検出すると（ステップＳ１００３）、ユーザ機器３００は、システム管理サーバ１００及び情報端末装置２００に対してユーザ機器３００の動作が停止したことを通知する（ステップＳ１００４）。

　システム管理サーバ１００及び情報端末装置２００では、ユーザ機器３００からの動作停止の通知を受けると、それぞれユーザ機器３００との交信を終了する（ステップＳ１０１４ａ、１０１４ｂ）。

　ここで、ユーザ機器３００がシステム管理サーバ１００及び情報端末装置２００に対して動作停止の通知を通知する際には、リハビリ運動の実績データとして、今回のリハビリ運動の時間、ベダルを漕いだ距離、運動中の脈拍、血圧、正常にリハビリ運動が行われたか、リハビリ運動が中断されたかといった情報も、ユーザ機器３００からシステム管理サーバ１００及び情報端末装置２００に提供される。システム管理サーバ１００では、提供された情報は、実績データとして実績データベース部１１０ｃに格納される。また、情報端末装置２００では、提供された実績データに基づいてリハビリテーションの計画が更新された場合は、更新されたリハビリテーション計画を示すデータが情報端末装置２００からシステム管理サーバ１００に送信される。システム管理サーバ１００では、更新されたリハビリテーション計画を示すデータが計画データベース部１１０ｂに格納される。

　なお、図４に示すユーザ機器３００は、患者が測定時に使用する椅子を含むものではないが、ユーザ機器３００は、患者の座る椅子を機器本体３１０ａと一体に構成したものでもよい。

　図１０は、このような構造のユーザ機器３５０を説明するための図である。

　ユーザ機器３５０は、ペダル３５１が取り付けられた装置本体３５０ａを有し、装置本体３１０ａの後端側には座席部３５１が設けられている。装置本体３１０ａの前端側にはハンドル３５２が取り付けられており、ハンドル３５２の上方にはモニタ装置３５４が設けられている。このユーザ機器３５０では、病院の理学療法士とのコミュニケーションは、通信端末ではなく、モニタ装置３５４を用いたテレビ電話により行うことができるようになっている。その他の構成は、図４に示す具体的な実施形態のユーザ機器３００と同一の構成である。

　以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。

　本発明は、安全性の向上と適切な負荷との両方を実現するリハビリテーション用システムを提供する。したがって、本発明は、心不全の患者が自宅で安心して効果的な心臓リハビリテーションを行うことができるリハビリテーション用システムとして有用である。

　１０　ネットワーク
　２０　病院
　３０　患者宅
　３０ａ　患者
　３１　椅子
　１００　システム管理サーバ
　１１０　データベース部
　１１０ａ　波形データベース部
　１１０ｂ　計画データベース部
　１１０ｃ　実績データベース部
　２００　情報端末装置
　２００ａ、３００ａ　コンピュータシステム
　３００　ユーザ機器
　３０５　負荷制御部
　３１０　負荷装置
　３１１　表示装置（液晶ディスプレイ）
　３１２　通信端末（スマートフォン）
　３１２ａ　部品収納スペース
　３１６　回転負荷調整機
　３１７　回転検出器
　３２０　心電図波形データの測定装置
　３２１　測定装置本体
　１０００　リハビリテーション用システム

Claims (11)

1. 　対象が使用する運動用の機器を管理するための管理システムであって、
   　該運動用の機器は、該対象の心電図を測定する測定装置と、該対象に対して負荷を提供するように構成されている負荷装置とを含み、
   　該管理システムは、
   　　該測定装置によって測定された該対象の心電図の波形を示す心電図波形データに基づいて、該心電図波形データのパターンを認識するパターン認識部と、
   　　該負荷装置の負荷を制御する制御部とを含み、
   　該パターン認識部が認識したパターンに応じて、該制御部が該負荷を制御するように構成されている、管理システム。
2. 　前記負荷装置が第１の場所に存在し、前記管理システムが第２の場所に存在する、請求項１に記載の管理システム。
3. 　前記パターン認識部が、負荷運動の運動前安静時の第１のパターンおよび運動中の第２のパターンを認識し得るように構成されている、請求項１または２に記載の管理システム。
4. 　前記パターン認識部が、前記第１のパターンとしてノーマルパターン（洞調律）を認識し、前記第２のパターンとして、パターン１（心室性期外収縮）、パターン２（頻発する上室性期外収縮）、パターン３（ＩＩ度房室ブロック（Ｍｏｂｉｔｚ　ＩＩ型））、パターン４（ＩＩＩ度房室ブロック）、パターン５（心室頻拍）、パターン６（心室細動）、パターン７（心房細動）、パターン８（洞性頻脈）、パターン９（洞性徐脈）、パターン１０（ＳＴ変化）、またはパターン１１（Ｒ　ｏｎ　Ｔの心室性期外収縮）のいずれか１つまたは複数を認識した場合、前記制御部は前記負荷装置の負荷を減少または停止するように制御する、請求項３に記載の管理システム。
5. 　前記パターン認識部が、前記第１のパターンとしてパターン１を認識し、前記第２のパターンとして、頻度の増加したパターン１、パターン２～１１のいずれか１つまたは複数を認識した場合、前記制御部は前記負荷装置の負荷を減少または停止するように制御する、請求項３または４に記載の管理システム。
6. 　前記パターン認識部が、前記第１のパターンとしてパターン７を認識し、前記第２のパターンとして、パターン１～６、パターン８～１１のいずれか１つまたは複数を認識した場合、前記制御部は前記負荷装置の負荷を減少または停止するように制御する、請求項３～５のいずれか１項に記載の管理システム。
7. 　前記運動がリハビリテーションである、請求項１～６のいずれか１項に記載の管理システム。
8. 　前記管理システムが、心臓リハビリテーション用である、請求項７に記載の管理システム。
9. 　対象が使用する運動用の機器と、該機器を管理するための管理システムとを含む運動用システムであって、
   　該運動用の機器は、
   　　該対象の心電図を測定する測定装置と、
   　　該対象に対して負荷を提供するように構成されている負荷装置とを含み、
   　該管理システムは、
   　　該測定装置によって測定された該対象の心電図の波形を示す心電図波形データに基づいて、該心電図波形データのパターンを認識するパターン認識部と、
   　　該負荷装置の負荷を制御する制御部と
   を含み、
   　該パターン認識部が認識したパターンに応じて、該制御部が該負荷装置の負荷を制御するように構成されている、運動用システム。
10. 　前記運動用の機器は、座席部を備える、請求項９に記載の運動用システム。
11. 　前記運動用の機器は、前記負荷装置と前記座席部との距離を測定するための距離測定手段を備える、請求項１０に記載の運動用システム。

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