JP2017158909A - 歩行評価補助具及び、その端末とシステム - Google Patents
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Abstract
Description
歩行に使用する装具又は靴に取り付けられるか、又は、履き物(9)に挿入して使用される歩行評価補助具本体(1)と、
前記歩行評価補助具本体(1)の前足部と後ろ足部に装着された荷重センサ(大・小ある(2),(5)、以下共通)と、
前記荷重センサ(2),(5)から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換し、演算回路にて形成された荷重情報を前記端末に送信する無線回路部(4)と、
前記無線回路部(4)から前記荷重情報を受信する端末(7)と、を備え、
前記端末(7)の制御装置が、
使用者ごとに体重の入力を受け付け、警告荷重、目標荷重の部分荷重が選択されることで、到達閾値を設定し、
前記無線回路部(4)から受信した前記荷重情報が示す荷重が、予め選択された前記目標荷重及び警告荷重の到達閾値を越えた場合には、警報音やメロディ・振動・光のいずれかを発報することを特徴とする。
これにより、リハビリテーション訓練をする使用者や、リハビリテーション訓練を指導する医師等は、使用者が足に掛けた荷重のコントロールが適正であるか否かが直ぐに分かるので、矯正が容易となる。したがって、歩行困難となった患者のリハビリテーションにおける荷重コントロールを効果的に補助することが可能な歩行評価システムを提供できる。
端末(7)は、予め設定した前記到達閾値(目標荷重、警告荷重値)と、リアルタイムに受信される前記荷重情報とを比較し、前記到達閾値を越えた場合、スピーカ(7a−5)によりブザーや内蔵音源で発報、また、振動発信部(7a−6)により振動発信、さらに光発信部(7a−7)により点滅することを特徴とする。
前記無線回路部(4)及び前記端末(7)は、ローカルエリアネットワーク(7b)に接続可能とし、前記端末(7)と医療従事者のコンピューター(7c)が双方向に通信可能であることを特徴とする。前記端末(7)と医療従事者のコンピューター(7c)は、相互に所定のデータ(例えば、前記目標荷重や警告荷重の設定のデータ等)の送受信を行う。
まず、本発明の実施形態に係る歩行評価システムの概要について説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る歩行評価システムの概要を説明する図である。図1(A)は、歩行評価システムの歩行評価補助具本体1、荷重センサ2,5、無線回路部4の外観を示す図である。図1(B)は、歩行評価システムの端末7を示す図である。
このような歩行評価システムは、リハビリテーションにおける訓練用の歩行評価補助具で、歩行評価補助具本体1にかかる荷重を定量的に評価することができる。
そこで本実施形態に係る歩行評価システムでは、荷重センサ2,5を歩行評価補助具本体1に装着し、同センサから出力された荷重データを無線回路部4の小型送信機で端末7の一例である携帯端末(スマートフォンやタブレット等)に送信する。
端末7は、予め指定した荷重値を超えた場合、警報音やメロディ・振動・光等で患者に知らせることができる。また、端末7は、歩行時の動画撮影と荷重値をグラフ化しデータを保存することができる。
このように、本実施形態に係る歩行評価システムは、リハビリテーション用の部分荷重訓練システムとしての特徴を有する。
図2は、図1(A)に示す、歩行評価システムの歩行評価補助具本体1、荷重センサ2,5、無線回路部4の側面図であり、歩行に使用する装具8に装着した状態を示す図である。
図3は、図1(A)に示す、歩行評価システムの歩行評価補助具本体1、荷重センサ2,5、無線回路部4の裏面図である。
歩行評価補助具本体1は、上面側に装具8の足裏が装着される。歩行評価補助具本体1には、踵側からつま先側に延びる位置調整用スライドレール3を備える。
また、歩行評価補助具本体1には、その上部に、装具8を取り付ける穴が複数加工されている。
このような装具8によれば、関節の固定、変形予防及び矯正、不随意運動の抑制、体重の支持あるいは免荷が可能となる。
前荷重センサ2は、ロードセル格納部2aと、ロードセル格納部2aに取り付けられ、位置調整用スライドレール3と任意の位置で係合するスライドレール留め具2bと、ロードセル格納部2aの下面に配置されたパッキン2cと、パッキン2cの下に配置された支持板2dと、ロードセル2eと、ロードセル2eのたわみを検知する荷重センサ(前荷重検出)2e−1と、荷重センサ(前荷重検出)2e−1で検知したアナログ信号を電源・無線回路部4に出力するためのロードセルケーブル2fと、ロードセル2eに荷重を伝達する加重凸部2gと、加重凸部2gの下に配置され床面接触部2hと、を備える。
なお、後荷重センサ5は、前荷重センサ2と同様の構成であるので、説明を省略する。
また、床面接触部2hは、円弧下駄状の形状が施されており、その表面は同床面との摩擦力を高めるためゴム製のラバーで円弧部分を仕上げる構造である。
図6は、挿入型の位置調整用スライドレール3及び荷重センサ2,5を履き物9に挿入した状態を示す図である。
挿入型の場合、位置調整用スライドレール3に、前荷重センサ2及び後荷重センサ5が取り付けられた部材が、履き物9の内部の底面に配置され、電源・無線回路部4及びバッテリー格納部6が、ベルト10により使用者の足首に装着される。
また、挿入型の場合、荷重センサ2,5は、図4に示した例のものより小さいものが用いられる。
前荷重センサ2(小)は、上面側に位置調整用スライドレール3と係合可能な溝が形成されており、下面側にロードセル2eが係合する欠き込みが形成されているロードセル格納部2aと、ロードセル格納部2aの下に配置されたロードセル2eと、ロードセル2eのたわみを検知したアナログ信号を電源・無線回路部4に出力するためのロードセルケーブル2fと、ロードセル2eに荷重を伝達する加重凸部2gと、加重凸部2gの下に配置され床面接触部2hと、加重凸部2gをロードセル格納部2aに固定するストッパー2iと、を備える。
なお、後荷重センサ5は、前荷重センサ2と同様の構成であるので、説明を省略する。
その他の構成は、図4に示す荷重センサ2と同様の構成であるので、説明を省略する。
また、このような荷重センサ2,5は、単体で、杖類(松葉杖を含む。)の先端に装着可能であり、また、階段を用いた歩行訓練装置類に組み込むことも可能である。
また、図2に示すように、バッテリーを荷重センサ2,5間の中心に配置したことで脚の振り出しや歩行の安定性が向上する。
歩行評価システムは、歩行評価補助具本体1、荷重センサ2,5、無線回路部4が装着された装具8aが、リハビリテーションの歩行訓練を行う使用者の足に、取り付けられ、荷重センサ2,5で検知した歩行による荷重を示す荷重情報が、例えば、歩行訓練を指導する医師が保持する端末部7aに送信される。
荷重検出部1aは、前荷重センサ2に設けられた荷重センサ(前荷重検出)2e−1と、後荷重センサ5に設けられた荷重センサ(後荷重検出)5e−1と、を備える。
荷重センサ(前荷重検出)2e−1及び荷重センサ(後荷重検出)5e−1は、ロードセルのたわみを検出し、このたわみの大きさを示すアナログ信号を夫々無線回路部4に出力する。
マイコン4a−3は、可変抵抗器4a−2で調整されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、演算回路4a−5に出力する。
LED4a−4は、マイコン4a−3により点灯制御される。
また、無線回路部4は、荷重センサ2,5に内蔵されたロードセル2e及び信号ケーブル2fを介して出力されたアナログ信号を演算処理した荷重情報を、無線通信で端末7に送信する。
端末部7a(端末7)は、受信器7a−1と、演算回路7a−2と、ソフトウェア解析7a−3と、モニタ7a−4と、スピーカ7a−5と、振動発信部7a−6と、光発信部7a−7と、カメラ7a−8と、を備える。
端末部7a(端末7)は、携帯可能な形状を有し、身体等への装着を可能であるタブレットやスマートフォンで構成されている。
演算回路7a−2は、受信器7a−1が受信した荷重情報や、タッチパネルで構成されたモニタ7a−4におけるユーザの操作に基づき、記憶部に記憶された(内蔵された)専用ソフトウェアを読み込み、ソフトウェア解析7a−3を行う。
モニタ7a−4は、タッチパネルで構成され、演算回路7a−2の制御により、ユーザの操作を受け付け、ソフトウェア解析7a−3に応じた表示を行う。
スピーカ7a−5は、演算回路7a−2の制御により、ソフトウェア解析7a−3に応じて、ブザーや内蔵音源で発報する。
振動発信部7a−6は、演算回路7a−2の制御により、ソフトウェア解析7a−3に応じて、振動発信を行う。
光発信部7a−7は、演算回路7a−2の制御により、ソフトウェア解析7a−3に応じて、点滅や点灯を行う。
カメラ7a−8は、演算回路7a−2の制御により、動画や静止画を撮像する。
図11は、本発明の実施形態に係る端末部7aの演算回路7a−2における端末第1画面処理7S−1のフローチャートである。
図15は、図11に示す端末第1画面処理7S−1によって、モニタ7a−4に表示される端末第1画面の一例を示す図である。
演算回路7a−2は、専用ソフトウェアを起動すると、端末第1画面処理7S−1において、モニタ7a−4に図15に示す端末第1画面を表示する制御を行う。
警告荷重を選択する操作とは、具体的には、端末第1画面において表示された「1/2」(使用者の体重の1/2であることを示す。)、「1/3」(使用者の体重の1/3であることを示す。)、「2/3」(使用者の体重の2/3であることを示す。)のいずれかをタッチする操作である。
また、目標荷重を選択する操作とは、具体的には、端末第1画面において表示された警告荷重に対しての割合(%)を選択する操作である。
このように、演算回路7a−2は、使用者ごとに体重の入力を受け付け、警告荷重、目標荷重の部分荷重が選択されることで、到達閾値を設定する。
また、演算回路7a−2は、スタートボタンをタッチされると、受信器7a−1により、電源・無線回路部4aの無線送受信回路4a−8から送信された荷重情報を受信する。
また、演算回路7a−2は、受信器7a−1により受信した荷重情報が、警告荷重を選択する操作で受け付けた警告荷重を超過した回数を積算し、この超過した回数を端末第1画面に表示する制御を行う(7S−1d)。
また、演算回路7a−2は、受信器7a−1により受信した電池残量情報に基づき、図15に示す端末第1画面において、歩行評価補助具本体1に取り付けられたバッテリー4a−7の電池残量を表示する制御を行う(7S−1d)。
図16は、図12に示す端末第2画面処理7S−2によって、モニタ7a−4に表示される端末第2画面の一例を示す図である。
演算回路7a−2は、専用ソフトウェアを起動すると、端末第2画面処理7S−2において、モニタ7a−4に図16に示す端末第2画面を表示する制御を行う。
また、演算回路7a−2は、判別した荷重データの時間経過における変位を示すデータを記憶部に記憶(保存)する。
また、演算回路7a−2は、判別した荷重データが、警告荷重を選択する操作で受け付けた警告荷重を超過した回数を積算し、この超過した回数を端末第2画面に表示する制御を行う(7S−2d)。
また、演算回路7a−2は、受信器7a−1により受信した電池残量情報に基づき、図16に示す端末第2画面において、歩行評価補助具本体1に取り付けられたバッテリー4a−7の電池残量を表示する制御を行う(7S−2d)。
図17は、図13に示す端末第3画面処理7S−3によって、モニタ7a−4に表示される端末第3画面の一例を示す図である。
演算回路7a−2は、専用ソフトウェアを起動すると、端末第3画面処理7S−3において、モニタ7a−4に図17に示す端末第3画面(警告音源設定画面)を表示する制御を行う(7S−3a)。
また、演算回路7a−2は、図17に示す端末第3画面において、ユーザの操作に基づき、下限警告音の設定(警告音を発報する到達下限閾値(到達下限閾値を荷重が下回った場合に発報する。)の設定)、下限警告音の音源の種類の設定を行う(7S−3b)。
また、演算回路7a−2は、図17に示す端末第3画面において、ユーザの操作(例えば、短音・中音・長音のいずれかを選択する操作)に基づき、警告音の長さを設定する(7S−3b)。
また、演算回路7a−2は、図17に示す端末第3画面において、ユーザの操作(例えば、対象計測器(荷重センサ2,5)を識別する識別情報を選択する操作)に基づき、荷重情報を受信する対象計測器を設定する(7S−3b)。
また、演算回路7a−2は、受信器7a−1により受信した電池残量情報に基づき、図17に示す端末第3画面において、歩行評価補助具本体1に取り付けられたバッテリー4a−7の電池残量を表示する制御を行う(7S−3b)。
図18は、図14に示す端末第4画面処理7S−4によって、モニタ7a−4に表示される端末第4画面の一例を示す図である。
演算回路7a−2は、専用ソフトウェアを起動すると、端末第4画面処理7S−4において、モニタ7a−4に図18に示す端末第4画面(初期設定画面)を表示する制御を行う(7S−4a)。
歩行評価システムにおける、歩行評価補助具本体1に取り付けられた無線回路部4及びユーザに操作される端末7は、ローカルエリアネットワーク7bに接続可能とし、端末7と医療従事者のコンピューター7cが双方向に通信可能である。
また、端末7が記憶する利用者データ(使用者の体重等のデータ)は、医療従事者のコンピューター7cからアクセス可能である。
また、端末7は、演算回路7a−2により、目標荷重、警告荷重の設定及びデータを分析し、モニタ7a−4において、医療従事者のコメントを呈示することが可能である。
2 前荷重センサ(大・小)
3 位置調整用スライドレール
4 電源・無線回路部
5 後荷重センサ(大・小)
6 バッテリー格納部
7 端末
8 装具
9 履き物
10 ベルト
符号細則
1a 荷重検出部
2a ロードセル格納部
2b スライドレール留め具
2c パッキン
2d 支持板
2e ロードセル
2e−1荷重センサ(前荷重検出)
2f ロードセルケーブル
2g 加重凸部
2h 床面接触部
2i ストッパー
4a 無線回路
4a−1 端子台
4a−2 可変抵抗器
4a−3 マイコン
4a−4 LED
4a−5 演算回路
4a−6 電源回路
4a−7 バッテリー
4a−8 無線送受信回路
4a−9 スイッチ
5e−1 荷重センサ(後荷重検出)
7a 端末部
7a−1 受信器
7a−2 演算回路
7a−3 ソフトウェア解析
7a−4 モニタ
7a−5 スピーカ
7a−6 振動発信部
7a−7 光発信部
7a−8 カメラ
7b ローカルエリアネットワーク
7c コンピューター
7S−1 端末第1画面
7S−2 端末第2画面
7S−3 端末第3画面
7S−4 端末第4画面
8a 使用状態の装具
Claims (11)
- 歩行障害者のリハビリテーション訓練において、歩行時における足に掛かる荷重量を呈示可能である歩行評価システムであって、
歩行に使用する装具又は靴に取り付けられるか、又は、履き物(9)に挿入して使用される歩行評価補助具本体(1)と、
前記歩行評価補助具本体(1)の前足部と後ろ足部に装着された荷重センサ(2),(5)と、
前記荷重センサ(2),(5)から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換し、演算回路にて形成された荷重情報を前記端末(7)に送信する無線回路部(4)と、
前記無線回路部(4)から前記荷重情報を受信する端末(7)と、を備え、
前記端末(7)の制御装置が、
使用者ごとに体重の入力を受け付け、警告荷重、目標荷重の部分荷重が選択されることで、到達閾値を設定し、
前記無線回路部(4)から受信した前記荷重情報が示す荷重が、予め選択された前記目標荷重及び前記警告荷重の前記到達閾値を越えた場合には、警報音やメロディ・振動・光のいずれかを発報することを特徴とした歩行評価システム。 - 前記歩行評価補助具本体(1)底面に設けられた前記荷重センサ(2),(5)は、足の大きさに併せて位置調整用スライドレール(3)で任意調整できることを特徴とする請求項1に記載の歩行評価システム。
- 無線回路部(4)は、前記荷重センサ(2),(5)に内蔵されたロードセル(2e)及び信号ケーブル(2f)を介して出力されたアナログ信号を演算処理した前記荷重情報を、無線通信で端末(7)に送信し、
端末(7)は、予め設定した前記到達閾値(目標荷重、警告荷重値)と、リアルタイムに受信される前記荷重情報とを比較し、前記到達閾値を越えた場合、スピーカ(7a−5)によりブザーや内蔵音源で発報、また、振動発信部(7a−6)により振動発信、さらに光発信部(7a−7)により点滅することを特徴とする請求項1又は2に記載の歩行評価システム。 - 前記端末(7)は、携帯可能な形状を有し、身体等への装着を可能であり、
前記無線回路部(4)及び前記端末(7)は、ローカルエリアネットワーク(7b)に接続可能とし、前記端末(7)と医療従事者のコンピューター(7c)が双方向に通信可能であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の歩行評価システム。 - 前記端末(7)が記憶する利用者データは、医療従事者の前記コンピューター(7c)からアクセス可能であり、
前記端末(7)は、前記目標荷重、前記警告荷重の設定及びデータを分析し、医療従事者のコメントを呈示することが可能なことを特徴とする請求項4に記載の歩行評価システム。 - 前記荷重センサ(2),(5)単体は、足の指や踵を含む身体の各部位に装着でき、杖類(松葉杖を含む。)の先端に取付可能であり、この他、歩行訓練装置類に組み込むことも可能であることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の歩行評価システム。
- 前記荷重センサ(2),(5)は、ロードセル格納部(2a)に前記ロードセル(2e)が格納され、前記ロードセル格納部(2a)の材質は、ポリプロピレン、ポリエチレン、PVC(ポリ塩化ビニール)、MCナイロン、ABS等の樹脂を用いることを特徴とする請求項3に記載の歩行評価システム。
- 前記荷重センサ(2),(5)は、床面接触位置側に円弧下駄状の形状が施されており、その表面は同床面との摩擦力を高めるためゴム製のラバーで円弧部分を仕上げる構造であることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の歩行評価システム。
- 前記歩行評価補助具本体(1)の上部には、装具(8)を取り付ける穴が複数加工されていることを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の歩行評価システム。
- 請求項1に記載の歩行評価システムに使用される端末。
- 請求項1に記載の歩行評価システムに使用される歩行評価補助具本体。
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