感覚統合運動機能の計測装置
【課題】把持動作データの取得から、感覚統合運動機能の定量的評価を行う。
【解決手段】感覚統合運動機能の計測を行う計測装置は、被験者によって把持される柔軟性のある測定部本体１１と、測定部本体１１の歪みを測定する歪みゲージ１２と、歪みゲージ１２で測定された信号を処理するブリッジ回路２０と、ブリッジ回路２０で処理された信号を増幅する信号増幅アンプ４０と、信号増幅アンプ４０で得られた数値を処理することができる処理装置４０と、処理装置４０で処理された結果を表示する表示部５０とを備える。
【解決手段】感覚統合運動機能の計測を行う計測装置は、被験者によって把持される柔軟性のある測定部本体１１と、測定部本体１１の歪みを測定する歪みゲージ１２と、歪みゲージ１２で測定された信号を処理するブリッジ回路２０と、ブリッジ回路２０で処理された信号を増幅する信号増幅アンプ４０と、信号増幅アンプ４０で得られた数値を処理することができる処理装置４０と、処理装置４０で処理された結果を表示する表示部５０とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、感覚統合運動機能の計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、様々な理由により身体機能が損なわれた場合、リハビリテーション訓練を行うことで、運動機能の回復を目指すのが一般的である。そのような場合、医師やセラピストの経験による判断でリハビリテーション訓練が行われている。
【０００３】
特許文献１には、中枢神経への障害へのリハビリテーション方法について開示がされている。当該発明では、力センサを用いて得た情報を表示することによって、バイオフィードバックを得る技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、視覚・聴覚の視点から各感覚器官を刺激し、脳神経や各神経系及びそれらの伝達神経系等の刺激・活性化を促すことで、運動能力や神経系の維持等を促す技術が開示されている。
【０００５】
また、特許文献３には、リハビリテーションを行なうにあたって、運動感覚機能を評価する装置が開示されている。設定された量を動かすことで、下半身及び下肢の運動感覚機能を評価する装置が開示されている。
【０００６】
なお、特許文献４には、１人でもゲーム感覚でリハビリテーションを行なえる装置が、特許文献５には、膝の屈伸について認識できた角度と実際に曲げられた角度を測定することで、認知訓練を行なう装置が開示されている。また、指の輪を開こうとする力に抵抗して保持する力を計測する技術が特許文献６に開示されている。さらに、球形状もしくは円筒状の把持部と圧電素子を有する圧力計が特許文献７に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−８６０５号公報
【特許文献２】特開２００８−２０６９３２号公報
【特許文献３】特開２００６−２９６４６８号公報
【特許文献４】特開２００２−２７２７９５号公報
【特許文献５】特開２００３−１７５０８５号公報
【特許文献６】特開２００４−４９８２８号公報
【特許文献７】特開２００１−２９５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
さらに、これまでに提案されてきた一般的なリハビリテーション器具は、大型のものが多い。またセンサなどで、リハビリテーションの効果や運動機能等を解析する場合には、複数のセンサを必要とするものが多く（例えば、複数の力センサとＣＣＤカメラの画像を組み合わせるなど）、処理が複雑になりがちである。
【０００９】
また、一つの装置で特定部位の訓練しか行なえないものがほとんどである。
【００１０】
従来、様々な理由により身体機能が損なわれた場合、リハビリテーション訓練を行うことで、運動機能の回復を目指すのが一般的である。そのような場合、医師やセラピストの経験による判断でリハビリテーション訓練が行われている。しかしながらこのような手法では、検者間で差が生まれ、リハビリテーション訓練による回復効果にも顕著な違いが現れてしまう。以上の理由から、より効果の高い安定した訓練プログラムを作成するには客観的かつ簡便に判断可能な計測装置が望まれている。
【００１１】
そこで本発明では、これらの要望を満たす計測装置を開発し、それを用いて四肢等の感覚統合運動機能の定量的評価システムを構築することを目的とする。特に本発明では、把持動作データの取得から、感覚統合運動機能の定量的評価を行う。なお、本明細書中では感覚統合運動機能という言葉を用いているが、感覚統合運動、感覚運動統合機能、感覚運動統合と呼ばれることもある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の感覚統合運動機能の計測装置では、柔軟性のある測定部本体と、測定部本体の歪みを測定する歪みゲージと、歪みゲージで測定された信号を処理するブリッジ回路と、ブリッジ回路で処理された信号を増幅する信号増幅アンプと、信号増幅アンプで得られた数値を処理することができる処理手段と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
柔軟性のある測定部本体は、被験者によって把持などの測定対象となる動作を行われる。また、測定部本体に柔軟性のある素材を用いることで、つぶさないように保持することが硬い場合に比べて困難になる。柔軟性のある素材（柔らかいもの）を潰さないように把持するためには、特に手指の場合には、手指の協調性が必要となる。そのため、手指の協調性が取れているかどうかを、判断することができる。つまり、圧力計や硬いものを把持する場合とは異なる能力が必要となり、手指の能力の一つの指針となりうる。
【００１４】
そのため、以前から、一部の療法士によって、柔らかいものをつぶさないように把持できるかどうかの確認のために、紙で作成した筒などを握らせて、潰したか潰していないかの判定を行うということが行われていた。しかし、この方法では、潰したか潰さないかのどちらかでしか結果が分からず、実際にどのような力が加えられているかという情報をえることができなかった。しかし、本発明の装置では、どのような力が加えられているかを計測することができる。
【００１５】
また、本発明の装置においては、自分ではつぶしていないつもりでも、実際につぶれているなどの極微小な変化をみることができる。また、微小な力でも変形を伴わせることで、被験者の目に明らかな結果を提示できるのと同時に、反発力という形で被験者に刺激を与えることができる。
【００１６】
測定部本体の変形量は歪みゲージを用いることで正確に測定することができる。歪みゲージから読み取られた変形量によって、抵抗値が変化する。なおこの歪みゲージの数は必要な精度に応じて増やすことができる。
【００１７】
歪みゲージで変化した抵抗値の信号をブリッジ回路に入れることで、微小な抵抗値の変化を電圧値の変化として定量的に測定することが可能となる。
【００１８】
信号増幅アンプを用いることで、そのままでは微弱な信号をその後の処理に適するように増幅する。
【００１９】
また、処理手段で得られた信号をもとに適切に処理を行う。具体的には、後述するように、健常者と障害者の値を比較してレーダーチャートの作成、バイオフィードバックをかけるための値の処理や、結果を表示するための処理など、必要な様々な処理を行う。
【００２０】
本発明の処理手段の他の態様として、被験者に対して測定動作の指示をする測定指示手段と、測定指示手段の指示に従い測定された数値を解析する解析手段と、解析手段で解析された結果を表示する表示手段と、を備えるようにすることもできる。
【００２１】
測定指示手段は、たとえば測定動作として把持動作を行う場合に、把持のタイミングを視覚的もしくは聴覚的に合図を出すようにする。もしくは、合図を出さない場合には、測定を開始する前に、何秒ずつどのような動作を行えばよいかを指示するようにしてもよい。
【００２２】
このように構成することで、結果を適切に処理し、障害の程度を把握することができる。また、測定データを解析することで、患者等の素人が見ても、視覚的に理解ができる結果となる。
【００２３】
本発明の処理手段の他の態様として、上記処理手段は、被験者に対する測定内容を開発する開発手段を備えるようにすることもできる。
【００２４】
このように構成することで、障害に応じた測定プログラムを開発することができる。患者毎に症状は千差万別なため、療法士の治療経験から患者に適した治療方法を開発することができれば、よりリハビリテーション効果をあげることができる。
【００２５】
本発明の処理手段の他の態様として、測定する際にバイオフィードバックをかけるかどうかを判定する判定手段と、バイオフィードバックをかける場合に段階的にバイオフィードバックの程度を調節する調節手段と、を有し、上記処理手段で処理された結果を表示する表示手段と、を備えるようにすることもできる。
【００２６】
ここで、バイオフィードバックとは、生体機能情報を工学的な助けをかりて、数値などで表現して、人間がわかる情報に置き換えて、伝えることをさす。
【００２７】
このように構成することで、バイオフィードバックのかけ方により、どの程度感覚機能が弱っているかを測定することができる。
【００２８】
本発明の処理手段の他の態様として、開眼での測定と閉眼での測定を指示する測定指示手段と、開眼と閉眼での測定結果を比較処理する比較手段と、を備えるようにすることもできる。
【００２９】
このように構成することで、運動機能と感覚機能を切り分けて評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明における感覚統合運動機能の計測装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の感覚統合運動機能の計測装置測定部の一例を示す図である。
【図３】計測装置の制御のメインのフローチャートである。
【図４】メインのフローチャートのステップＳ１０の測定サブルーティンのフローチャートである。
【図５】メインのフローチャートのステップＳ２０の解析サブルーティンのフローチャートである。
【図６】メインのフローチャートのステップＳ３０の表示サブルーティンのフローチャートである。
【図７】メインのフローチャートのステップＳ４０の開発サブルーティンのフローチャートである。
【図８】開発のフローチャートのステップＳ４００の把持動作パターンの作成のサブルーティンのフローチャートである。
【図９】開発のフローチャートのステップＳ４５０の検査項目登録のサブルーティンのフローチャートである。
【図１０】本発明の実施例におけるパラメータの定義の図である。
【図１１】本発明の実施例におけるレーダーチャートの例の図である。
【図１２】感覚統合運動機能の計測装置を運動機能と感覚機能の切り分けの測定装置として用いる場合の処理のフローチャートである。
【図１３】感覚統合運動機能の計測装置を感覚機能の障害の程度の測定装置として用いる場合の処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、図面にもとづいて本発明の実施形態を説明する。
（１）感覚統合運動機能の計測装置の概略構成
（２）感覚統合運動機能の計測装置の制御
（３）解析の具体例
（４）変形例１（運動機能と感覚機能の切り分け）
（５）変形例２（ＢＦ）
（６）まとめ
（１）感覚統合運動機能の計測装置の概略構成
図１は、本発明における感覚統合運動機能の計測装置の概略構成を示す図である。装置は測定部１０と、ブリッジ回路２０と、アンプ３０と、処理装置４０と、表示部５０とから構成される。柔軟性のある素材からできた測定部１０に貼り付けられた歪みゲージ１２で測定された値が、ブリッジ回路２０とアンプ３０を通して処理装置４０に送られる。そして、処理装置４０で処理された結果が表示部５０に表示される。
【００３２】
さらに具体的に説明する。図２は、測定部１０の実施形態の一例である。測定部１０は中空の管状の柔軟物の本体部１１と、歪みゲージ１２から構成される。本体部１１は、測定する部位にあわせて大きさを変化させることができる。また、本体部１１は硬い素材でできたものと、柔軟性のある素材で用意することもできる。柔軟性のある素材の方の本体の素材としては、例えばシリコンがあげられる。その理由としては、ある程度つぶれたときの復元力と被験者への刺激を促す反発力があること、また加工のしやすさや、被験者に対する安全性などが挙げられる。また、柔軟性のある素材の他の一例として、ポリエチレンがあげられる。ポリエチレンの場合にはシリコンより柔らかいため、把持がさらに困難になり感覚統合運動機能を正確に計測することができる。なお、柔軟性（柔らかさ）については、訓練者の症状に応じて個々に設定することが可能である。
【００３３】
本体部を中空の筒状にしたのは、内側に歪みゲージ１２が貼り付けやすいため、製作が容易であるからである。ここでは中空の管状のものを例としてあげたが、管状でなく角柱状などでもいいし、中空でなくても流体を詰めたものでも良い。また、中空でない場合には、歪みゲージ１２を埋め込む等の加工をすればよい。
【００３４】
例えば、本体部１１の内部側面に約９０度ずつ位置をずらして、歪みゲージ１２を４つ貼り付ける。このような位置とする理由は検出精度をあげるためである。また、把持する際の指の位置による計測値への影響を軽減することが可能となる。歪みゲージ１２の数については検出精度の要求に応じて増やしていく。
【００３５】
歪みゲージ１２で得られた信号はブリッジ回路２０に入る。ブリッジ回路２０を介すことにより、微小な抵抗値の変化を電圧値として計測することができる。歪みゲージ１２のブリッジへの結線方法は、ゲージに対する温度補償や出力電圧のことを考えて４アクティブゲージ法とする。４アクティブゲージ法とは、ブリッジ回路の４辺にひずみゲージが接続される回路で、４枚ともアクティブゲージとする方法である。
【００３６】
ブリッジ回路２０で処理された信号はアンプ３０で増幅される。アンプ３０を介すのは、そのままの信号では微弱なため、その後の処理をするのには適さないためである。
【００３７】
処理装置４０の例としてパソコン４１を本実施例では用いている。また処理装置４０には、測定結果等を記憶する記憶部４２を備えている。なお記憶部４２はパソコン４１のハードディスクなどの内部記憶媒体でも、外付けハードディスクやＵＳＢメモリなどの外部記憶媒体でもよい。パソコン４１では、アンプ３０で増幅された信号を元に、測定結果を記憶部４２に記憶し、後述する制御を行う。
【００３８】
表示部５０では、処理装置で処理された結果を表示する。この表示方法としては、視覚にうったえる様に、モニタ５１に表示することもできるし、音声の強弱で状況がわかるようにしても良いし、その両方を用いても良い。
【００３９】
（２）感覚統合運動機能の計測装置の制御
図３は、計測装置の制御のメインのフローチャートである。
【００４０】
ステップＳ１で、パソコン４１によってメニュー画面が表示される。使用者は、メニュー画面から実施するメニューを選択する。ここではメニューの内容として、評価メニュー、表示メニュー、開発メニューがあり、メニュー画面にはそれらが選択可能な状態で表示されている。ステップＳ２〜ステップＳ４で、パソコン４１がどのメニューを選択したか判定する。評価メニューを使用者が選択していると、ステップＳ２がＹＥＳになり、パソコン４１がステップＳ１０〜のサブルーティンを実施する。同様に、表示メニューを使用者が選択していると、ステップＳ３がＹＥＳとなり、パソコン４１がステップＳ３０のサブルーティンを実施する。同様に、使用者が開発メニューを選択すると、ステップＳ４がＹＥＳとなり、パソコン４１がステップＳ４０のサブルーティンを実施する。どのメニューも使用者が選択していない場合には、ステップＳ５でパソコン４１がメニューの選択がされていないと判断し、ステップＳ１に戻る。
【００４１】
図４は、メインのフローチャートのステップＳ１０の測定サブルーティンのフローチャートである。
【００４２】
測定のサブルーティンが開始されると、ステップＳ１０１で、パソコン４１によって、把持動作パターンの選択表示画面が表示される。把持動作パターンの選択表示画面には、どのようなパターンで把持動作を行うかのパターンの一覧が表示されている。たとえば、２分把持して２分離すパターンや５分把持して５分離すパターン等が選択可能な形で表示されている。次にステップＳ１０２で、把持動作パターンが使用者によって選択されたとパソコン４１が判断すると、ステップＳ１０３で、選択された把持動作パターンを例えば５分把持５分離すパターンです等と表示し、ステップＳ１０４で把持動作の開始の合図としてスタート表示やスタート音の発生を行う。パターンにあわせて被験者が把持動作を行っている間、ステップＳ１０５で歪みゲージ１２からブリッジ回路２０、アンプ３０を介して送られてくる時系列データをパソコン４１が収集する。ステップＳ１０６で、パソコン４１が終了条件を満たしたと判断すると、ステップＳ１０７で、時系列データを記憶部４２に保存し、サブルーティンを終了する。
【００４３】
図５は、メインのフローチャートのステップＳ２０の解析サブルーティンのフローチャートである。
【００４４】
解析のサブルーティンが開始されると、ステップＳ２０１で、パソコン４１によって、測定のサブルーティンで測定された歪みゲージの時系列データがいつの誰のデータで解析済みかという情報が選択可能な形で表示される。ここでは、測定後未解析のデータや既に解析済みのデータが表示されるため、その中から解析するデータを使用者が選択する。ステップＳ２０２で、パソコン４１によって、時系列データが選択されたと判断すると、ステップＳ２０３で選択された時系列データを読み込む。すると、ステップＳ２０４で、パソコン４１が後述する障害検査項目の値の抽出を行う。ステップＳ２０５で、パソコン４１は規定された全ての検査項目の値が抽出できたかを判定し、抽出できなかった場合には、ステップＳ２０９でエラー表示を行い、サブルーティンを終了する。抽出がされた場合には、ステップＳ２０６で、規定項目の健常者データを読み込み、ステップＳ２０７で、抽出した時系列データと健常者のデータを比較し、必要に応じてレーダーチャート等比較可能な形にする。そしてステップＳ２０８で、パソコン４１が比較した結果を保存し、サブルーティンを終了する。
【００４５】
図６は、メインのフローチャートのステップＳ３０の表示サブルーティンのフローチャートである。
【００４６】
表示のサブルーティンが開始されると、ステップＳ３０１で、パソコン４１によって、解析済みの検査データの選択表示画面がいつのだれのデータかわかる形で選択可能な形で表示される。ステップＳ３０２で、検査データが使用者によって選択されたと判断すると、ステップＳ３０３で、パソコン４１によって、選択された検査データを読み込み、ステップＳ３０４で検査データをモニタ５１に表示し、サブルーティンを終了する。
【００４７】
図７は、メインのフローチャートのステップＳ４０の開発サブルーティンのフローチャートである。
【００４８】
開発のサブルーティンが開始されると、ステップＳ４１で、パソコン４１によって、開発メニューの選択表示画面が表示される。開発メニューには把持動作パターンの作成メニューと被験者実験のメニューが選択可能な形で表示される。ステップＳ４２で、把持動作パターンの作成メニューが使用者によって選択されたと判断すると、ステップＳ４００の把持動作パターンの作成のサブルーティンに進む。ステップＳ４２で、把持動作パターンの作成メニューが選択されていないと判断すると、ステップＳ４３で、被験者実験のメニューが選択されているかどうかを判断する。この被験者実験のメニューでは、健常者と障害者と分けてメニューを作成し、それぞれ別のデータベースに登録するようにしてもよい。ステップＳ４３で、被験者実験のメニューが選択されたと判断すると、ステップＳ１０の測定サブルーティンを行う。ステップＳ１０の測定サブルーティンが終了すると、測定結果をステップＳ４４で登録する。この際の登録は健常者と障害者と分けて登録するようにしてもよい。ステップＳ４００のサブルーティンが終了、もしくはステップＳ４４でデータベースへの登録が行われると、ステップＳ４６に進む。ステップＳ４６では、開発に必要な所定の実験データの数が健常者・障害者ともに集まっているかを判定する。所定のデータが収集されていると判断すると、ステップＳ４５０の検査項目の登録サブルーティンに進む。ステップＳ４６で、所定のデータが収集されていないと判断すると、ステップＳ４７で、被験者の実験を引き続き行うかどうか判定する。ステップＳ４７で、使用者が被験者の実験を引き続き行うと入力したと判定すると、ステップＳ１０に戻り、引き続き被験者の実験を行う。ステップＳ４７で、使用者が被験者の実験を行わないと判断すると、このサブルーティンを終了する。
【００４９】
図８は、開発のフローチャートのステップＳ４００の把持動作パターンの作成のサブルーティンのフローチャートである。
【００５０】
把持動作パターンの作成のサブルーティンが開始されると、ステップＳ４０１で、使用者が把持回数を入力し、パソコン４１がそれを保存する。同様にステップＳ４０２で把持時間を保存し、ステップＳ４０３で目標とする把持力を保存し、ステップＳ４０４でリリース時間を保存する。そして、ステップＳ４０５でそれ以外の測定に必要な項目を保存する。そしてステップＳ４０６で、把持動作パターンの設定が完了したかどうかを使用者に確認し、使用者が完了したと入力したと判定すると、ステップＳ４０７で作成した把持動作パターンを表示する。ステップＳ４０８で意図したとおりの設定になっているかどうかを使用者に確認し、使用者が意図通りになっていると入力したと判定すると、把持動作パターンの作成のサブルーティンを終了する。
【００５１】
図９は、開発のフローチャートのステップＳ４５０の検査項目登録のサブルーティンのフローチャートである。
【００５２】
検査項目登録のサブルーティンが開始されると、ステップＳ４５１で、パソコン４１によって、開発プログラムで作成された把持動作パターンの選択画面が表示される。ステップＳ４５２で、把持動作パターンが選択されたと判断すると、ステップＳ４５３で選択された把持動作パターンで測定された健常者と障害者の時系列データを読み込んでモニタ５１に表示する。表示された時系列データをもとに、ステップＳ４５４で後述するように特徴量として読み取る値を障害検査項目と使用者が指定したものをパソコン４１が登録し、その基準値を使用者が調整し、その結果をパソコン４１が登録する。ステップＳ４５５で、パソコン４１によって、設定された障害検査項目とその基準値を登録して、サブルーティンを終了する。
【００５３】
（３）解析の具体例
感覚統合運動機能の計測装置でのステップＳ２０の解析のサブルーティンにおける障害検査項目の値の抽出の具体例について説明する。
【００５４】
まず解析の具体例を説明するにあたり、解析するための時系列データの測定の方法について説明する。測定方法として、把持動作方法を用いる。ここで把持動作方法とは、手で１０秒毎の合図とともに本体部１１をつぶさずに把持して、５ｃｍ持ち上げ、その後本体部１１を静かにおいて手を離すという方法を所定回数繰り返し行う方法である。なおこの測定方法はあくまでも一例であって、他の方法であってもよい。また測定対象部位は本実施例では手指であるが、体の他の四肢に対しても用いることができる。なお、測定部１０の大きさは、測定対象となる体の部位に合わせたサイズの測定部１０を用意する。たとえば、手指の場合には、手で普通に握れる程度の大きさのものとする。
【００５５】
ここで、評価に用いる検査項目について説明する。図１０は把持動作方法を用いた際の定量的に測定するための検査項目を定義した図である。把持動作方法における動作を４つの状態に分類する。
【００５６】
Ｗａｉｔとは手を初期位置に初期姿勢で置いた状態を示す。
【００５７】
Ｇｒｉｐとは、合図が鳴って、手を初期位置から水平に移動して、測定部１０を潰さずに把持し、持ち上げるまでの状態を示す。
【００５８】
Ｈｏｌｄとは、測定部１０を潰さずに５ｃｍ持ち上げた状態を次の合図が鳴るまで保ち続ける状態を示す。
【００５９】
Ｒｅｌｅａｓｅとは、合図が鳴ってから、測定部１０を静かに下ろし、測定部１０を放して手を初期位置に初期姿勢で置くまでの状態を示す。
【００６０】
そして、Ｗａｉｔ以外の３つの状態をＧｒｉｐについては立ち上がり時間Ｔｇで、Ｈｏｌｄについては標準偏差Ｈｓで、Ｒｅｌｅａｓｅについては立ち下がり時間Ｔｒを用いて評価をする。また対象物に対する適切な把持力の調整が行えているかの評価としてＨｏｌｄ時の平均電圧Ｖｈを用い、体性感覚フィードバックの評価についてはオーバーシュート電圧ＯＳとＨｏｌｄ時の平均電圧Ｖｈと、繰り返し動作を行う中でそれぞれの減少率ＯＳ’，Ｖｈ’を用いて評価をする。ここで、図１０においてＴｇとは合図が鳴ってから電圧値が平均電圧Ｖｈ（Ｈｏｌｄ時の後の５秒間Ｔｈの電圧の平均とったもの）に達するまでの時間を示し、Ｈｓとは、Ｔｈ間における標準偏差を示し、Ｔｒとは、合図が鳴ってから電圧値が零になるまでの時間を示し、ＯＳとは立ち上がり波形の最大電圧とＶｈとの差を示し、ＯＳ’は最初の試行時のＯＳと繰り返した最終試行時のＯＳの減少率を示し、Ｖｈ’は最初の試行時のＶｈと繰り返した最終試行時のＶｈの減少率である。
【００６１】
さらに測定した６つの検査項目の値をもとにどのように定量的な評価を行うかを説明する。まず、６つの検査項目それぞれの健常者領域というものを算出する。これは同じ条件下で複数の健常者及び障害者に把持動作を行ってもらい、６つの検査項目の値を測定し、その健常者の平均値及び標準偏差を求め、障害者の値と比較することにより健常者領域を確定する。このようにして求めた健常者領域の値の範囲を１としてレーダーチャートに設定する。図１１はこのようなレーダーチャートの例である。そして、その値と被験者の実際の実行結果においての各検査項目の値を比較する。この各検査項目のレーダーチャートでの値が大きくなればなるほど健常者領域から外れていくことを意味している。各検査項目と把握動作に影響を及ぼす機能は、ＴｇがＧｒｉｐ動作における関節可動域と関係し、ＴｒがＲｅｌｅａｓｅ動作における関節可動域と関係し、ＨｓがＨｏｌｄ動作における筋持久力と関係し、Ｖｈが把持動作対象物に対する適切な把持力に関係し、Ｖｈ’及びＯＳ’は感覚統合運動機能に関係している。このような関係によって、レーダーチャートを見ることで把持動作におけるどのような動作が苦手で，どの機能が不足しているかが一目瞭然となる。
【００６２】
このレーダーチャートの結果を見て療法士が訓練メニューを構築することによって、効率的な訓練が可能となる。また患者側からすると、日々の訓練を記録することによって自分の置かれている立場や目指すべき目標が明確になるため、訓練のモチベーションの向上に繋がると考えられる。
【００６３】
（４）変形例１
以下に、感覚統合運動機能の計測装置を運動機能と感覚機能の切り分け態様を説明する。なお上記説明と同様の部分は省略し、異なる部分のみをここでは説明するものとする。
【００６４】
手の把持動作における入力は視覚と、体性感覚である深部感覚と表在感覚の３つで、それらを統合して運動機能に伝わり，把持動作を行うということを表している。臨床の場面では、障害が、運動機能と感覚機能ならびにそれらの複合機能である統合運動のどの機能にあるのかを切り分けて評価することが困難である。
【００６５】
そこで、感覚統合運動機能の計測装置を運動機能と感覚機能を切り分けて評価するための測定装置として用いる場合には、運動機能と感覚機能を切り分けて評価するため、以下の方法で測定する。
【００６６】
図１２は、感覚統合運動機能の計測装置を運動機能と感覚機能を切り分けて評価する測定装置として用いる場合の処理のフローチャートである。
【００６７】
切り分け装置としての機能が選択された場合、ステップＳ５００で把持動作方法を指示する。ここで把持動作方法の指示とは、開眼にするか閉眼にするかをパソコン４１は被験者に対して指示する。順番としては開眼を先に指示し、ステップＳ５５０の結果がＮｏで戻ってきたときに閉眼で行う。そしてステップＳ５１０で図４に示した測定プログラムを実施する。その後ステップＳ５２０で図５に示した解析プログラムを実施する。ステップＳ５２０で行った解析結果をもとに判定をステップＳ５３０で行う。ステップＳ５３０での判定の結果が健常者のレベルにあるかどうかを健常者のデータをもとにステップＳ５４０で判定する。その結果健常者のレベルにあると判定された場合には、ステップＳ５５０に進む。ステップＳ５５０では、開眼と閉眼の両方での測定が終わっているかを判定し、終了していない場合（開眼のみしか行っていない場合）にはステップＳ５００に戻る。ステップＳ５５０で開眼と閉眼の両方の測定が終わっていると判断した場合にはステップＳ５６０に進む。またステップＳ５４０で結果が健常者のレベルにないと判断された場合には、ステップＳ５６０に進む。ステップＳ５６０では、結果を表示する。開眼、閉眼ともに潰さずに把持動作ができた場合は感覚機能、運動機能ともに正常となり、正常という結果を表示する。開眼において把持動作が達成されなかった場合には運動機能に問題ありと判断し、その結果を表示する。ただしこの場合には感覚機能にも問題がある場合もありえる。また、開眼においてのみ潰さずに把持動作ができた場合は、把持動作自体は正常に行えるため運動機能に問題はないが、感覚機能に問題があるということになるので、その結果を表示する。
【００６８】
以上の手順を用いることによって、感覚機能と運動機能のどちらに障害があるのかを切り分けることができる。
【００６９】
（５）変形例２
感覚統合運動機能の計測装置をバイオフィードバックの程度を変更することで感覚機能の障害の程度を測定する装置として用いる場合について説明する。なお上記説明と同様の部分は省略し、異なる部分のみをここでは説明するものとする。
【００７０】
ここで、バイオフィードバックとは、生体機能情報を工学的な助けをかりて、数値などで表現して、人間がわかる情報に置き換えて、伝えることをさす。例えば、測定部のつぶれ具合を、モニタ５１などで表示したり、音などの強弱で表現したりすることがあげられる。そのため、バイオフィードバックの量を調整することで、感覚機能が弱っている場合にそれを補助することができる。逆にいうと、バイオフィードバックで補助された量だけ感覚機能に障害があるということができる。そのため障害の程度の測定を行うことができる。
【００７１】
図１３は、感覚統合運動機能の計測装置を感覚機能の障害の程度の測定装置として用いる場合の処理のフローチャートである。ここではバイオフィードバックをかける方法としてモニタへのつぶれの表示という形で行う。なお、図中ではバイオフィードバックは、ＢＦと表記している。
【００７２】
障害の程度の測定装置としての機能が選択された場合、ステップＳ６００でバイオフィードバックをかけずに、把持動作を行うように指示する。そしてステップＳ６１０で図４示した測定プログラムを実施する。その後ステップＳ６２０で図５に示した解析プログラムを実施する。ステップＳ６２０で行った解析結果をもとに結果が健常者レベルにあるかどうかの判定をステップＳ６３０で行う。ステップＳ６３０で健常者レベルにあると判定した場合には、ステップＳ６９０で、感覚機能に障害がない旨表示させる。
【００７３】
ステップＳ６３０で健常者のレベルにないと判定された場合には、ステップＳ６４０でバイオフィードバックをかけた把持動作を行うように被験者に指示する。ステップＳ６４０では、バイオフィードバックをかける量を最初は少なくしておき、ステップＳ６８０でステップＳ６４０に戻ってくる毎に、バイオフィードバックをかける量を増やしていく。例えばＬＶ１〜ＬＶ３の３段階でバイオフィードバックをかけたとすると、ＬＶ１では、バイオフィードバックを実際の値の５倍でかけ、ＬＶ２では実際の１０倍などの形でバイオフィードバックをかけるといった形で行う。バイオフィードバックをかけた状態で、ステップＳ６５０で図４に示した測定プログラムを実施する。その後ステップＳ６６０で図５に示した解析プログラムを実施する。ステップＳ６６０で行った解析結果をもとに結果が健常者レベルにあるかどうかの判定をステップＳ６７０で行う。結果が健常者のレベルにあると判断されれば、ステップＳ６９０でどの程度バイオフィードバックをかけたかを表示する。（例えばＬＶ１〜ＬＶ３などの形で表示をする。）ステップＳ６７０で、健常者のレベルにないと判断されれば、ステップＳ６８０でさらにバイオフィードバックをかけて行うかを判定する。例えばバイオフィードバックのかけかたをＬＶ１〜ＬＶ３の３段階で設定してあった場合には、その３段階が全て終了していなければ、またステップＳ６４０に戻る。３段階全てが終了していれば、ステップＳ６９０で、感覚機能が機能していない旨表示する。
【００７４】
なおここではバイオフィードバックを３段階で行うように設定したが、これは被験者の状況に応じて、５段階などでレベルは適宜設定することができる。
（６）まとめ
身体機能が損なわれてリハビリテーション訓練を行うにあたり、医師やセラピストの経験によらず、安定的に訓練プログラムを提供することが求められている。したがって、本発明では訓練プログラムを開発するための、客観的かつ簡便な計測装置の提供を目的としている。
【００７５】
そこで、本発明では、柔軟性のある測定部１０と、その歪みを測定する歪みゲージ１２と、歪みゲージで測定された信号を処理するブリッジ回路２０と、ブリッジ回路で処理された信号（電圧）を増幅するアンプ３０と、増幅された信号を処理する処理手段４０と、を備える感覚統合運動機能の計測装置を提供する。
【符号の説明】
【００７６】
１０・・・測定部
１１・・・測定部の本体部
１２・・・歪みゲージ
２０・・・ブリッジ回路
３０・・・アンプ
４０・・・処理装置
４１・・・パソコン
４２・・・記憶部
５０・・・表示部
５１・・・モニタ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、感覚統合運動機能の計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、様々な理由により身体機能が損なわれた場合、リハビリテーション訓練を行うことで、運動機能の回復を目指すのが一般的である。そのような場合、医師やセラピストの経験による判断でリハビリテーション訓練が行われている。
【０００３】
特許文献１には、中枢神経への障害へのリハビリテーション方法について開示がされている。当該発明では、力センサを用いて得た情報を表示することによって、バイオフィードバックを得る技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、視覚・聴覚の視点から各感覚器官を刺激し、脳神経や各神経系及びそれらの伝達神経系等の刺激・活性化を促すことで、運動能力や神経系の維持等を促す技術が開示されている。
【０００５】
また、特許文献３には、リハビリテーションを行なうにあたって、運動感覚機能を評価する装置が開示されている。設定された量を動かすことで、下半身及び下肢の運動感覚機能を評価する装置が開示されている。
【０００６】
なお、特許文献４には、１人でもゲーム感覚でリハビリテーションを行なえる装置が、特許文献５には、膝の屈伸について認識できた角度と実際に曲げられた角度を測定することで、認知訓練を行なう装置が開示されている。また、指の輪を開こうとする力に抵抗して保持する力を計測する技術が特許文献６に開示されている。さらに、球形状もしくは円筒状の把持部と圧電素子を有する圧力計が特許文献７に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−８６０５号公報
【特許文献２】特開２００８−２０６９３２号公報
【特許文献３】特開２００６−２９６４６８号公報
【特許文献４】特開２００２−２７２７９５号公報
【特許文献５】特開２００３−１７５０８５号公報
【特許文献６】特開２００４−４９８２８号公報
【特許文献７】特開２００１−２９５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
さらに、これまでに提案されてきた一般的なリハビリテーション器具は、大型のものが多い。またセンサなどで、リハビリテーションの効果や運動機能等を解析する場合には、複数のセンサを必要とするものが多く（例えば、複数の力センサとＣＣＤカメラの画像を組み合わせるなど）、処理が複雑になりがちである。
【０００９】
また、一つの装置で特定部位の訓練しか行なえないものがほとんどである。
【００１０】
従来、様々な理由により身体機能が損なわれた場合、リハビリテーション訓練を行うことで、運動機能の回復を目指すのが一般的である。そのような場合、医師やセラピストの経験による判断でリハビリテーション訓練が行われている。しかしながらこのような手法では、検者間で差が生まれ、リハビリテーション訓練による回復効果にも顕著な違いが現れてしまう。以上の理由から、より効果の高い安定した訓練プログラムを作成するには客観的かつ簡便に判断可能な計測装置が望まれている。
【００１１】
そこで本発明では、これらの要望を満たす計測装置を開発し、それを用いて四肢等の感覚統合運動機能の定量的評価システムを構築することを目的とする。特に本発明では、把持動作データの取得から、感覚統合運動機能の定量的評価を行う。なお、本明細書中では感覚統合運動機能という言葉を用いているが、感覚統合運動、感覚運動統合機能、感覚運動統合と呼ばれることもある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の感覚統合運動機能の計測装置では、柔軟性のある測定部本体と、測定部本体の歪みを測定する歪みゲージと、歪みゲージで測定された信号を処理するブリッジ回路と、ブリッジ回路で処理された信号を増幅する信号増幅アンプと、信号増幅アンプで得られた数値を処理することができる処理手段と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
柔軟性のある測定部本体は、被験者によって把持などの測定対象となる動作を行われる。また、測定部本体に柔軟性のある素材を用いることで、つぶさないように保持することが硬い場合に比べて困難になる。柔軟性のある素材（柔らかいもの）を潰さないように把持するためには、特に手指の場合には、手指の協調性が必要となる。そのため、手指の協調性が取れているかどうかを、判断することができる。つまり、圧力計や硬いものを把持する場合とは異なる能力が必要となり、手指の能力の一つの指針となりうる。
【００１４】
そのため、以前から、一部の療法士によって、柔らかいものをつぶさないように把持できるかどうかの確認のために、紙で作成した筒などを握らせて、潰したか潰していないかの判定を行うということが行われていた。しかし、この方法では、潰したか潰さないかのどちらかでしか結果が分からず、実際にどのような力が加えられているかという情報をえることができなかった。しかし、本発明の装置では、どのような力が加えられているかを計測することができる。
【００１５】
また、本発明の装置においては、自分ではつぶしていないつもりでも、実際につぶれているなどの極微小な変化をみることができる。また、微小な力でも変形を伴わせることで、被験者の目に明らかな結果を提示できるのと同時に、反発力という形で被験者に刺激を与えることができる。
【００１６】
測定部本体の変形量は歪みゲージを用いることで正確に測定することができる。歪みゲージから読み取られた変形量によって、抵抗値が変化する。なおこの歪みゲージの数は必要な精度に応じて増やすことができる。
【００１７】
歪みゲージで変化した抵抗値の信号をブリッジ回路に入れることで、微小な抵抗値の変化を電圧値の変化として定量的に測定することが可能となる。
【００１８】
信号増幅アンプを用いることで、そのままでは微弱な信号をその後の処理に適するように増幅する。
【００１９】
また、処理手段で得られた信号をもとに適切に処理を行う。具体的には、後述するように、健常者と障害者の値を比較してレーダーチャートの作成、バイオフィードバックをかけるための値の処理や、結果を表示するための処理など、必要な様々な処理を行う。
【００２０】
本発明の処理手段の他の態様として、被験者に対して測定動作の指示をする測定指示手段と、測定指示手段の指示に従い測定された数値を解析する解析手段と、解析手段で解析された結果を表示する表示手段と、を備えるようにすることもできる。
【００２１】
測定指示手段は、たとえば測定動作として把持動作を行う場合に、把持のタイミングを視覚的もしくは聴覚的に合図を出すようにする。もしくは、合図を出さない場合には、測定を開始する前に、何秒ずつどのような動作を行えばよいかを指示するようにしてもよい。
【００２２】
このように構成することで、結果を適切に処理し、障害の程度を把握することができる。また、測定データを解析することで、患者等の素人が見ても、視覚的に理解ができる結果となる。
【００２３】
本発明の処理手段の他の態様として、上記処理手段は、被験者に対する測定内容を開発する開発手段を備えるようにすることもできる。
【００２４】
このように構成することで、障害に応じた測定プログラムを開発することができる。患者毎に症状は千差万別なため、療法士の治療経験から患者に適した治療方法を開発することができれば、よりリハビリテーション効果をあげることができる。
【００２５】
本発明の処理手段の他の態様として、測定する際にバイオフィードバックをかけるかどうかを判定する判定手段と、バイオフィードバックをかける場合に段階的にバイオフィードバックの程度を調節する調節手段と、を有し、上記処理手段で処理された結果を表示する表示手段と、を備えるようにすることもできる。
【００２６】
ここで、バイオフィードバックとは、生体機能情報を工学的な助けをかりて、数値などで表現して、人間がわかる情報に置き換えて、伝えることをさす。
【００２７】
このように構成することで、バイオフィードバックのかけ方により、どの程度感覚機能が弱っているかを測定することができる。
【００２８】
本発明の処理手段の他の態様として、開眼での測定と閉眼での測定を指示する測定指示手段と、開眼と閉眼での測定結果を比較処理する比較手段と、を備えるようにすることもできる。
【００２９】
このように構成することで、運動機能と感覚機能を切り分けて評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明における感覚統合運動機能の計測装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の感覚統合運動機能の計測装置測定部の一例を示す図である。
【図３】計測装置の制御のメインのフローチャートである。
【図４】メインのフローチャートのステップＳ１０の測定サブルーティンのフローチャートである。
【図５】メインのフローチャートのステップＳ２０の解析サブルーティンのフローチャートである。
【図６】メインのフローチャートのステップＳ３０の表示サブルーティンのフローチャートである。
【図７】メインのフローチャートのステップＳ４０の開発サブルーティンのフローチャートである。
【図８】開発のフローチャートのステップＳ４００の把持動作パターンの作成のサブルーティンのフローチャートである。
【図９】開発のフローチャートのステップＳ４５０の検査項目登録のサブルーティンのフローチャートである。
【図１０】本発明の実施例におけるパラメータの定義の図である。
【図１１】本発明の実施例におけるレーダーチャートの例の図である。
【図１２】感覚統合運動機能の計測装置を運動機能と感覚機能の切り分けの測定装置として用いる場合の処理のフローチャートである。
【図１３】感覚統合運動機能の計測装置を感覚機能の障害の程度の測定装置として用いる場合の処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、図面にもとづいて本発明の実施形態を説明する。
（１）感覚統合運動機能の計測装置の概略構成
（２）感覚統合運動機能の計測装置の制御
（３）解析の具体例
（４）変形例１（運動機能と感覚機能の切り分け）
（５）変形例２（ＢＦ）
（６）まとめ
（１）感覚統合運動機能の計測装置の概略構成
図１は、本発明における感覚統合運動機能の計測装置の概略構成を示す図である。装置は測定部１０と、ブリッジ回路２０と、アンプ３０と、処理装置４０と、表示部５０とから構成される。柔軟性のある素材からできた測定部１０に貼り付けられた歪みゲージ１２で測定された値が、ブリッジ回路２０とアンプ３０を通して処理装置４０に送られる。そして、処理装置４０で処理された結果が表示部５０に表示される。
【００３２】
さらに具体的に説明する。図２は、測定部１０の実施形態の一例である。測定部１０は中空の管状の柔軟物の本体部１１と、歪みゲージ１２から構成される。本体部１１は、測定する部位にあわせて大きさを変化させることができる。また、本体部１１は硬い素材でできたものと、柔軟性のある素材で用意することもできる。柔軟性のある素材の方の本体の素材としては、例えばシリコンがあげられる。その理由としては、ある程度つぶれたときの復元力と被験者への刺激を促す反発力があること、また加工のしやすさや、被験者に対する安全性などが挙げられる。また、柔軟性のある素材の他の一例として、ポリエチレンがあげられる。ポリエチレンの場合にはシリコンより柔らかいため、把持がさらに困難になり感覚統合運動機能を正確に計測することができる。なお、柔軟性（柔らかさ）については、訓練者の症状に応じて個々に設定することが可能である。
【００３３】
本体部を中空の筒状にしたのは、内側に歪みゲージ１２が貼り付けやすいため、製作が容易であるからである。ここでは中空の管状のものを例としてあげたが、管状でなく角柱状などでもいいし、中空でなくても流体を詰めたものでも良い。また、中空でない場合には、歪みゲージ１２を埋め込む等の加工をすればよい。
【００３４】
例えば、本体部１１の内部側面に約９０度ずつ位置をずらして、歪みゲージ１２を４つ貼り付ける。このような位置とする理由は検出精度をあげるためである。また、把持する際の指の位置による計測値への影響を軽減することが可能となる。歪みゲージ１２の数については検出精度の要求に応じて増やしていく。
【００３５】
歪みゲージ１２で得られた信号はブリッジ回路２０に入る。ブリッジ回路２０を介すことにより、微小な抵抗値の変化を電圧値として計測することができる。歪みゲージ１２のブリッジへの結線方法は、ゲージに対する温度補償や出力電圧のことを考えて４アクティブゲージ法とする。４アクティブゲージ法とは、ブリッジ回路の４辺にひずみゲージが接続される回路で、４枚ともアクティブゲージとする方法である。
【００３６】
ブリッジ回路２０で処理された信号はアンプ３０で増幅される。アンプ３０を介すのは、そのままの信号では微弱なため、その後の処理をするのには適さないためである。
【００３７】
処理装置４０の例としてパソコン４１を本実施例では用いている。また処理装置４０には、測定結果等を記憶する記憶部４２を備えている。なお記憶部４２はパソコン４１のハードディスクなどの内部記憶媒体でも、外付けハードディスクやＵＳＢメモリなどの外部記憶媒体でもよい。パソコン４１では、アンプ３０で増幅された信号を元に、測定結果を記憶部４２に記憶し、後述する制御を行う。
【００３８】
表示部５０では、処理装置で処理された結果を表示する。この表示方法としては、視覚にうったえる様に、モニタ５１に表示することもできるし、音声の強弱で状況がわかるようにしても良いし、その両方を用いても良い。
【００３９】
（２）感覚統合運動機能の計測装置の制御
図３は、計測装置の制御のメインのフローチャートである。
【００４０】
ステップＳ１で、パソコン４１によってメニュー画面が表示される。使用者は、メニュー画面から実施するメニューを選択する。ここではメニューの内容として、評価メニュー、表示メニュー、開発メニューがあり、メニュー画面にはそれらが選択可能な状態で表示されている。ステップＳ２〜ステップＳ４で、パソコン４１がどのメニューを選択したか判定する。評価メニューを使用者が選択していると、ステップＳ２がＹＥＳになり、パソコン４１がステップＳ１０〜のサブルーティンを実施する。同様に、表示メニューを使用者が選択していると、ステップＳ３がＹＥＳとなり、パソコン４１がステップＳ３０のサブルーティンを実施する。同様に、使用者が開発メニューを選択すると、ステップＳ４がＹＥＳとなり、パソコン４１がステップＳ４０のサブルーティンを実施する。どのメニューも使用者が選択していない場合には、ステップＳ５でパソコン４１がメニューの選択がされていないと判断し、ステップＳ１に戻る。
【００４１】
図４は、メインのフローチャートのステップＳ１０の測定サブルーティンのフローチャートである。
【００４２】
測定のサブルーティンが開始されると、ステップＳ１０１で、パソコン４１によって、把持動作パターンの選択表示画面が表示される。把持動作パターンの選択表示画面には、どのようなパターンで把持動作を行うかのパターンの一覧が表示されている。たとえば、２分把持して２分離すパターンや５分把持して５分離すパターン等が選択可能な形で表示されている。次にステップＳ１０２で、把持動作パターンが使用者によって選択されたとパソコン４１が判断すると、ステップＳ１０３で、選択された把持動作パターンを例えば５分把持５分離すパターンです等と表示し、ステップＳ１０４で把持動作の開始の合図としてスタート表示やスタート音の発生を行う。パターンにあわせて被験者が把持動作を行っている間、ステップＳ１０５で歪みゲージ１２からブリッジ回路２０、アンプ３０を介して送られてくる時系列データをパソコン４１が収集する。ステップＳ１０６で、パソコン４１が終了条件を満たしたと判断すると、ステップＳ１０７で、時系列データを記憶部４２に保存し、サブルーティンを終了する。
【００４３】
図５は、メインのフローチャートのステップＳ２０の解析サブルーティンのフローチャートである。
【００４４】
解析のサブルーティンが開始されると、ステップＳ２０１で、パソコン４１によって、測定のサブルーティンで測定された歪みゲージの時系列データがいつの誰のデータで解析済みかという情報が選択可能な形で表示される。ここでは、測定後未解析のデータや既に解析済みのデータが表示されるため、その中から解析するデータを使用者が選択する。ステップＳ２０２で、パソコン４１によって、時系列データが選択されたと判断すると、ステップＳ２０３で選択された時系列データを読み込む。すると、ステップＳ２０４で、パソコン４１が後述する障害検査項目の値の抽出を行う。ステップＳ２０５で、パソコン４１は規定された全ての検査項目の値が抽出できたかを判定し、抽出できなかった場合には、ステップＳ２０９でエラー表示を行い、サブルーティンを終了する。抽出がされた場合には、ステップＳ２０６で、規定項目の健常者データを読み込み、ステップＳ２０７で、抽出した時系列データと健常者のデータを比較し、必要に応じてレーダーチャート等比較可能な形にする。そしてステップＳ２０８で、パソコン４１が比較した結果を保存し、サブルーティンを終了する。
【００４５】
図６は、メインのフローチャートのステップＳ３０の表示サブルーティンのフローチャートである。
【００４６】
表示のサブルーティンが開始されると、ステップＳ３０１で、パソコン４１によって、解析済みの検査データの選択表示画面がいつのだれのデータかわかる形で選択可能な形で表示される。ステップＳ３０２で、検査データが使用者によって選択されたと判断すると、ステップＳ３０３で、パソコン４１によって、選択された検査データを読み込み、ステップＳ３０４で検査データをモニタ５１に表示し、サブルーティンを終了する。
【００４７】
図７は、メインのフローチャートのステップＳ４０の開発サブルーティンのフローチャートである。
【００４８】
開発のサブルーティンが開始されると、ステップＳ４１で、パソコン４１によって、開発メニューの選択表示画面が表示される。開発メニューには把持動作パターンの作成メニューと被験者実験のメニューが選択可能な形で表示される。ステップＳ４２で、把持動作パターンの作成メニューが使用者によって選択されたと判断すると、ステップＳ４００の把持動作パターンの作成のサブルーティンに進む。ステップＳ４２で、把持動作パターンの作成メニューが選択されていないと判断すると、ステップＳ４３で、被験者実験のメニューが選択されているかどうかを判断する。この被験者実験のメニューでは、健常者と障害者と分けてメニューを作成し、それぞれ別のデータベースに登録するようにしてもよい。ステップＳ４３で、被験者実験のメニューが選択されたと判断すると、ステップＳ１０の測定サブルーティンを行う。ステップＳ１０の測定サブルーティンが終了すると、測定結果をステップＳ４４で登録する。この際の登録は健常者と障害者と分けて登録するようにしてもよい。ステップＳ４００のサブルーティンが終了、もしくはステップＳ４４でデータベースへの登録が行われると、ステップＳ４６に進む。ステップＳ４６では、開発に必要な所定の実験データの数が健常者・障害者ともに集まっているかを判定する。所定のデータが収集されていると判断すると、ステップＳ４５０の検査項目の登録サブルーティンに進む。ステップＳ４６で、所定のデータが収集されていないと判断すると、ステップＳ４７で、被験者の実験を引き続き行うかどうか判定する。ステップＳ４７で、使用者が被験者の実験を引き続き行うと入力したと判定すると、ステップＳ１０に戻り、引き続き被験者の実験を行う。ステップＳ４７で、使用者が被験者の実験を行わないと判断すると、このサブルーティンを終了する。
【００４９】
図８は、開発のフローチャートのステップＳ４００の把持動作パターンの作成のサブルーティンのフローチャートである。
【００５０】
把持動作パターンの作成のサブルーティンが開始されると、ステップＳ４０１で、使用者が把持回数を入力し、パソコン４１がそれを保存する。同様にステップＳ４０２で把持時間を保存し、ステップＳ４０３で目標とする把持力を保存し、ステップＳ４０４でリリース時間を保存する。そして、ステップＳ４０５でそれ以外の測定に必要な項目を保存する。そしてステップＳ４０６で、把持動作パターンの設定が完了したかどうかを使用者に確認し、使用者が完了したと入力したと判定すると、ステップＳ４０７で作成した把持動作パターンを表示する。ステップＳ４０８で意図したとおりの設定になっているかどうかを使用者に確認し、使用者が意図通りになっていると入力したと判定すると、把持動作パターンの作成のサブルーティンを終了する。
【００５１】
図９は、開発のフローチャートのステップＳ４５０の検査項目登録のサブルーティンのフローチャートである。
【００５２】
検査項目登録のサブルーティンが開始されると、ステップＳ４５１で、パソコン４１によって、開発プログラムで作成された把持動作パターンの選択画面が表示される。ステップＳ４５２で、把持動作パターンが選択されたと判断すると、ステップＳ４５３で選択された把持動作パターンで測定された健常者と障害者の時系列データを読み込んでモニタ５１に表示する。表示された時系列データをもとに、ステップＳ４５４で後述するように特徴量として読み取る値を障害検査項目と使用者が指定したものをパソコン４１が登録し、その基準値を使用者が調整し、その結果をパソコン４１が登録する。ステップＳ４５５で、パソコン４１によって、設定された障害検査項目とその基準値を登録して、サブルーティンを終了する。
【００５３】
（３）解析の具体例
感覚統合運動機能の計測装置でのステップＳ２０の解析のサブルーティンにおける障害検査項目の値の抽出の具体例について説明する。
【００５４】
まず解析の具体例を説明するにあたり、解析するための時系列データの測定の方法について説明する。測定方法として、把持動作方法を用いる。ここで把持動作方法とは、手で１０秒毎の合図とともに本体部１１をつぶさずに把持して、５ｃｍ持ち上げ、その後本体部１１を静かにおいて手を離すという方法を所定回数繰り返し行う方法である。なおこの測定方法はあくまでも一例であって、他の方法であってもよい。また測定対象部位は本実施例では手指であるが、体の他の四肢に対しても用いることができる。なお、測定部１０の大きさは、測定対象となる体の部位に合わせたサイズの測定部１０を用意する。たとえば、手指の場合には、手で普通に握れる程度の大きさのものとする。
【００５５】
ここで、評価に用いる検査項目について説明する。図１０は把持動作方法を用いた際の定量的に測定するための検査項目を定義した図である。把持動作方法における動作を４つの状態に分類する。
【００５６】
Ｗａｉｔとは手を初期位置に初期姿勢で置いた状態を示す。
【００５７】
Ｇｒｉｐとは、合図が鳴って、手を初期位置から水平に移動して、測定部１０を潰さずに把持し、持ち上げるまでの状態を示す。
【００５８】
Ｈｏｌｄとは、測定部１０を潰さずに５ｃｍ持ち上げた状態を次の合図が鳴るまで保ち続ける状態を示す。
【００５９】
Ｒｅｌｅａｓｅとは、合図が鳴ってから、測定部１０を静かに下ろし、測定部１０を放して手を初期位置に初期姿勢で置くまでの状態を示す。
【００６０】
そして、Ｗａｉｔ以外の３つの状態をＧｒｉｐについては立ち上がり時間Ｔｇで、Ｈｏｌｄについては標準偏差Ｈｓで、Ｒｅｌｅａｓｅについては立ち下がり時間Ｔｒを用いて評価をする。また対象物に対する適切な把持力の調整が行えているかの評価としてＨｏｌｄ時の平均電圧Ｖｈを用い、体性感覚フィードバックの評価についてはオーバーシュート電圧ＯＳとＨｏｌｄ時の平均電圧Ｖｈと、繰り返し動作を行う中でそれぞれの減少率ＯＳ’，Ｖｈ’を用いて評価をする。ここで、図１０においてＴｇとは合図が鳴ってから電圧値が平均電圧Ｖｈ（Ｈｏｌｄ時の後の５秒間Ｔｈの電圧の平均とったもの）に達するまでの時間を示し、Ｈｓとは、Ｔｈ間における標準偏差を示し、Ｔｒとは、合図が鳴ってから電圧値が零になるまでの時間を示し、ＯＳとは立ち上がり波形の最大電圧とＶｈとの差を示し、ＯＳ’は最初の試行時のＯＳと繰り返した最終試行時のＯＳの減少率を示し、Ｖｈ’は最初の試行時のＶｈと繰り返した最終試行時のＶｈの減少率である。
【００６１】
さらに測定した６つの検査項目の値をもとにどのように定量的な評価を行うかを説明する。まず、６つの検査項目それぞれの健常者領域というものを算出する。これは同じ条件下で複数の健常者及び障害者に把持動作を行ってもらい、６つの検査項目の値を測定し、その健常者の平均値及び標準偏差を求め、障害者の値と比較することにより健常者領域を確定する。このようにして求めた健常者領域の値の範囲を１としてレーダーチャートに設定する。図１１はこのようなレーダーチャートの例である。そして、その値と被験者の実際の実行結果においての各検査項目の値を比較する。この各検査項目のレーダーチャートでの値が大きくなればなるほど健常者領域から外れていくことを意味している。各検査項目と把握動作に影響を及ぼす機能は、ＴｇがＧｒｉｐ動作における関節可動域と関係し、ＴｒがＲｅｌｅａｓｅ動作における関節可動域と関係し、ＨｓがＨｏｌｄ動作における筋持久力と関係し、Ｖｈが把持動作対象物に対する適切な把持力に関係し、Ｖｈ’及びＯＳ’は感覚統合運動機能に関係している。このような関係によって、レーダーチャートを見ることで把持動作におけるどのような動作が苦手で，どの機能が不足しているかが一目瞭然となる。
【００６２】
このレーダーチャートの結果を見て療法士が訓練メニューを構築することによって、効率的な訓練が可能となる。また患者側からすると、日々の訓練を記録することによって自分の置かれている立場や目指すべき目標が明確になるため、訓練のモチベーションの向上に繋がると考えられる。
【００６３】
（４）変形例１
以下に、感覚統合運動機能の計測装置を運動機能と感覚機能の切り分け態様を説明する。なお上記説明と同様の部分は省略し、異なる部分のみをここでは説明するものとする。
【００６４】
手の把持動作における入力は視覚と、体性感覚である深部感覚と表在感覚の３つで、それらを統合して運動機能に伝わり，把持動作を行うということを表している。臨床の場面では、障害が、運動機能と感覚機能ならびにそれらの複合機能である統合運動のどの機能にあるのかを切り分けて評価することが困難である。
【００６５】
そこで、感覚統合運動機能の計測装置を運動機能と感覚機能を切り分けて評価するための測定装置として用いる場合には、運動機能と感覚機能を切り分けて評価するため、以下の方法で測定する。
【００６６】
図１２は、感覚統合運動機能の計測装置を運動機能と感覚機能を切り分けて評価する測定装置として用いる場合の処理のフローチャートである。
【００６７】
切り分け装置としての機能が選択された場合、ステップＳ５００で把持動作方法を指示する。ここで把持動作方法の指示とは、開眼にするか閉眼にするかをパソコン４１は被験者に対して指示する。順番としては開眼を先に指示し、ステップＳ５５０の結果がＮｏで戻ってきたときに閉眼で行う。そしてステップＳ５１０で図４に示した測定プログラムを実施する。その後ステップＳ５２０で図５に示した解析プログラムを実施する。ステップＳ５２０で行った解析結果をもとに判定をステップＳ５３０で行う。ステップＳ５３０での判定の結果が健常者のレベルにあるかどうかを健常者のデータをもとにステップＳ５４０で判定する。その結果健常者のレベルにあると判定された場合には、ステップＳ５５０に進む。ステップＳ５５０では、開眼と閉眼の両方での測定が終わっているかを判定し、終了していない場合（開眼のみしか行っていない場合）にはステップＳ５００に戻る。ステップＳ５５０で開眼と閉眼の両方の測定が終わっていると判断した場合にはステップＳ５６０に進む。またステップＳ５４０で結果が健常者のレベルにないと判断された場合には、ステップＳ５６０に進む。ステップＳ５６０では、結果を表示する。開眼、閉眼ともに潰さずに把持動作ができた場合は感覚機能、運動機能ともに正常となり、正常という結果を表示する。開眼において把持動作が達成されなかった場合には運動機能に問題ありと判断し、その結果を表示する。ただしこの場合には感覚機能にも問題がある場合もありえる。また、開眼においてのみ潰さずに把持動作ができた場合は、把持動作自体は正常に行えるため運動機能に問題はないが、感覚機能に問題があるということになるので、その結果を表示する。
【００６８】
以上の手順を用いることによって、感覚機能と運動機能のどちらに障害があるのかを切り分けることができる。
【００６９】
（５）変形例２
感覚統合運動機能の計測装置をバイオフィードバックの程度を変更することで感覚機能の障害の程度を測定する装置として用いる場合について説明する。なお上記説明と同様の部分は省略し、異なる部分のみをここでは説明するものとする。
【００７０】
ここで、バイオフィードバックとは、生体機能情報を工学的な助けをかりて、数値などで表現して、人間がわかる情報に置き換えて、伝えることをさす。例えば、測定部のつぶれ具合を、モニタ５１などで表示したり、音などの強弱で表現したりすることがあげられる。そのため、バイオフィードバックの量を調整することで、感覚機能が弱っている場合にそれを補助することができる。逆にいうと、バイオフィードバックで補助された量だけ感覚機能に障害があるということができる。そのため障害の程度の測定を行うことができる。
【００７１】
図１３は、感覚統合運動機能の計測装置を感覚機能の障害の程度の測定装置として用いる場合の処理のフローチャートである。ここではバイオフィードバックをかける方法としてモニタへのつぶれの表示という形で行う。なお、図中ではバイオフィードバックは、ＢＦと表記している。
【００７２】
障害の程度の測定装置としての機能が選択された場合、ステップＳ６００でバイオフィードバックをかけずに、把持動作を行うように指示する。そしてステップＳ６１０で図４示した測定プログラムを実施する。その後ステップＳ６２０で図５に示した解析プログラムを実施する。ステップＳ６２０で行った解析結果をもとに結果が健常者レベルにあるかどうかの判定をステップＳ６３０で行う。ステップＳ６３０で健常者レベルにあると判定した場合には、ステップＳ６９０で、感覚機能に障害がない旨表示させる。
【００７３】
ステップＳ６３０で健常者のレベルにないと判定された場合には、ステップＳ６４０でバイオフィードバックをかけた把持動作を行うように被験者に指示する。ステップＳ６４０では、バイオフィードバックをかける量を最初は少なくしておき、ステップＳ６８０でステップＳ６４０に戻ってくる毎に、バイオフィードバックをかける量を増やしていく。例えばＬＶ１〜ＬＶ３の３段階でバイオフィードバックをかけたとすると、ＬＶ１では、バイオフィードバックを実際の値の５倍でかけ、ＬＶ２では実際の１０倍などの形でバイオフィードバックをかけるといった形で行う。バイオフィードバックをかけた状態で、ステップＳ６５０で図４に示した測定プログラムを実施する。その後ステップＳ６６０で図５に示した解析プログラムを実施する。ステップＳ６６０で行った解析結果をもとに結果が健常者レベルにあるかどうかの判定をステップＳ６７０で行う。結果が健常者のレベルにあると判断されれば、ステップＳ６９０でどの程度バイオフィードバックをかけたかを表示する。（例えばＬＶ１〜ＬＶ３などの形で表示をする。）ステップＳ６７０で、健常者のレベルにないと判断されれば、ステップＳ６８０でさらにバイオフィードバックをかけて行うかを判定する。例えばバイオフィードバックのかけかたをＬＶ１〜ＬＶ３の３段階で設定してあった場合には、その３段階が全て終了していなければ、またステップＳ６４０に戻る。３段階全てが終了していれば、ステップＳ６９０で、感覚機能が機能していない旨表示する。
【００７４】
なおここではバイオフィードバックを３段階で行うように設定したが、これは被験者の状況に応じて、５段階などでレベルは適宜設定することができる。
（６）まとめ
身体機能が損なわれてリハビリテーション訓練を行うにあたり、医師やセラピストの経験によらず、安定的に訓練プログラムを提供することが求められている。したがって、本発明では訓練プログラムを開発するための、客観的かつ簡便な計測装置の提供を目的としている。
【００７５】
そこで、本発明では、柔軟性のある測定部１０と、その歪みを測定する歪みゲージ１２と、歪みゲージで測定された信号を処理するブリッジ回路２０と、ブリッジ回路で処理された信号（電圧）を増幅するアンプ３０と、増幅された信号を処理する処理手段４０と、を備える感覚統合運動機能の計測装置を提供する。
【符号の説明】
【００７６】
１０・・・測定部
１１・・・測定部の本体部
１２・・・歪みゲージ
２０・・・ブリッジ回路
３０・・・アンプ
４０・・・処理装置
４１・・・パソコン
４２・・・記憶部
５０・・・表示部
５１・・・モニタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
柔軟性のある測定部本体と、
前記測定部本体の歪みを測定する歪みゲージと、
前記歪みゲージで測定された信号を処理するブリッジ回路と、
前記ブリッジ回路で処理された信号を増幅する信号増幅アンプと、
前記信号増幅アンプで得られた数値を処理することができる処理手段と、を備えることを特徴とする感覚統合運動機能の計測装置。
【請求項２】
前記処理手段は、
被験者に対して測定動作の指示をする測定指示手段と、
前記測定指示手段の指示に従い測定された数値を解析する解析手段と、
前記解析手段で解析された結果を表示する表示手段と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の感覚統合運動機能の計測装置。
【請求項３】
前記処理手段は、被験者に対する測定内容を開発する開発手段を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の感覚統合運動機能の計測装置。
【請求項４】
前記処理手段は、
測定する際にバイオフィードバックをかけるかどうかを判定する判定手段と、
バイオフィードバックをかける場合に段階的にバイオフィードバックの程度を調節する調節手段と、を有し、
当該計測装置は、さらに前記処理手段で処理された結果を表示する表示手段を備えることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の感覚統合運動機能の計測装置。
【請求項５】
前記処理手段は、開眼での測定と閉眼での測定を指示する測定指示手段と、開眼と閉眼での測定結果を比較処理する比較手段と、を備えることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の感覚統合運動機能の計測装置。
【請求項１】
柔軟性のある測定部本体と、
前記測定部本体の歪みを測定する歪みゲージと、
前記歪みゲージで測定された信号を処理するブリッジ回路と、
前記ブリッジ回路で処理された信号を増幅する信号増幅アンプと、
前記信号増幅アンプで得られた数値を処理することができる処理手段と、を備えることを特徴とする感覚統合運動機能の計測装置。
【請求項２】
前記処理手段は、
被験者に対して測定動作の指示をする測定指示手段と、
前記測定指示手段の指示に従い測定された数値を解析する解析手段と、
前記解析手段で解析された結果を表示する表示手段と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の感覚統合運動機能の計測装置。
【請求項３】
前記処理手段は、被験者に対する測定内容を開発する開発手段を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の感覚統合運動機能の計測装置。
【請求項４】
前記処理手段は、
測定する際にバイオフィードバックをかけるかどうかを判定する判定手段と、
バイオフィードバックをかける場合に段階的にバイオフィードバックの程度を調節する調節手段と、を有し、
当該計測装置は、さらに前記処理手段で処理された結果を表示する表示手段を備えることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の感覚統合運動機能の計測装置。
【請求項５】
前記処理手段は、開眼での測定と閉眼での測定を指示する測定指示手段と、開眼と閉眼での測定結果を比較処理する比較手段と、を備えることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の感覚統合運動機能の計測装置。
【図１０】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２４３９４（Ｐ２０１２−２４３９４Ａ）
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６７１５１（Ｐ２０１０−１６７１５１）
【出願日】平成２２年７月２６日（２０１０．７．２６）
【出願人】（３０４０２１２７７）国立大学法人 名古屋工業大学 (784)
【出願人】（５１０２０３７９５）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２６日（２０１０．７．２６）
【出願人】（３０４０２１２７７）国立大学法人 名古屋工業大学 (784)
【出願人】（５１０２０３７９５）
【Ｆターム（参考）】
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