JPH09120464A - リハビリテーション支援装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 障害者のリハビリテーションに供するもの
で、患者に測定値を画像や音で知らせると共に、訓練継
続意識を持たせることを目的とする。 【解決手段】 患者が仮想世界である建物の内部を移動
する時に視界に入る可能性のある全ての画像データと、
衝突音などの効果音データとを記憶する記憶手段１１
と、画像データを表示するディスプレイ１２と、効果音
を発するスピーカ１３と、患者の重心位置を測定する重
心動揺計１４と、重心位置から仮想世界内の移動方向と
移動速度を計算し、次に表示すべき画像データと効果音
を記憶手段１１から取り出し、ディスプレイ１２とスピ
ーカ１３にそれぞれ出力する制御手段１５を有し、仮想
世界を移動しながらリハビリテーションを行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、何らかの身体的な
障害を持つ人間の機能回復訓練に供するリハビリテーシ
ョン支援装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、身体的な障害を持つ者が機能回復
訓練を行ない社会復帰することが、望まれてきている。
それに伴い、各種障害に合わせてリハビリテーションを
支援する装置の開発が重要な課題となっている。

【０００３】これらの課題を解決する装置として、図３
５を参照しながら第１の従来例である従来のリハビリテ
ーション支援装置について説明する。

【０００４】図３５は平衡感覚の機能回復訓練を行なう
従来のハビリテーション支援装置の構成図である。図３
５において、６１は、患者が上部に直立し重心位置をは
かる重心動揺計、６２は、重心動揺計６１での測定値を
解析する解析装置、６３は、解析装置６２の解析結果を
グラフ化するデータ処理装置、６４は、データ処理装置
でグラフ化された図を紙に出力する出力装置である。

【０００５】以上のように構成されたリハビリテーショ
ン支援装置について動作の概要を説明する。第１の従来
例では、平衡感覚に障害を持った患者の機能回復訓練を
支援する装置である。患者は、重心動揺計６１の上部に
両足を乗せ直立した姿勢を一定時間保つ。患者の重心位
置は重心動揺計６１で測定し、解析装置６２で解析し、
データ処理装置６３に送られる。データ処理装置６３で
は、時系列解析や周波数解析を行ない、重心移動軌跡、
パワースペクトル、ヒストグラム等としてグラフ化され
る。検査終了後、これらのグラフは出力装置６４で紙に
出力される。患者はこのグラフを参照して、自分の状態
を知ることができる。このような構成を持ったリハビリ
テーション支援システムには、アニマ株式会社の重心動
揺解析システムＧ５５００がある。

【０００６】また、上記課題を解決する装置として、図
３６を参照しながら第２の従来例である従来のリハビリ
テーション支援装置について説明する。

【０００７】図３６は、平衡感覚の機能回復訓練を行な
う従来のハビリテーション支援装置の構成図である。図
３６において、５１は、患者が両足を乗せるボード部、
５２は、上部がボード部５１の下部と固定され、下部が
その曲面で床と接するボス部である。

【０００８】以上のように構成されたリハビリテーショ
ン支援装置について動作の概要を説明する。第２の従来
例は、平衡感覚に障害を持った患者の機能回復訓練を支
援する装置である。患者は、両足をボード部５１に乗せ
て立つ。ボス部５２は曲面で床に接しており装置全体が
不安定で患者のわずかな重心移動で装置全体が傾く。患
者は、うまく重心を移動させながら常にボード部が床と
平行になるように保つことにより、平衡感覚の機能回復
を行なう。このような構成を持ったリハビリテーション
支援システムには、例えば、酒井医療株式会社のディジ
ョックボードＳＰＲ−２６００がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら第１の従
来例では、患者の重心位置を測定し、紙やディスプレイ
に数値やグラフのみで提示するだけであったため、リハ
ビリの効果を定量化することには適しているが、機能回
復訓練中に自分の状態が把握できないという問題点があ
った。

【００１０】また、第２の従来例では、訓練が単調とな
りがちで、患者が訓練を継続しようとする意欲を欠くと
いう問題点を有していた。また、第２の従来例の構成で
は、機能回復訓練中の患者が装置から転落し怪我をする
危険性があり、それを防止するため指導者が付き添わな
ければならないという問題点を有していた。

【００１１】また、これら従来例では、単一の訓練しか
行なえず、個々の患者の症状の程度に応じて訓練内容を
変更することができないという問題点があった。

【００１２】本発明は、上記のような問題点を鑑み、患
者に身体的特徴を測定し、その状況を画像や音といった
直感的な環境に変換し患者にフィードバックすることに
より患者の身体的な状態をわかりやすく示すことを目的
とする。

【００１３】また、訓練にゲーム性を持たせることによ
り機能回復訓練の単調さを排除し、患者の訓練継続意識
を持たせることを目的とする。

【００１４】また、機能回復訓練中に装置から転落し怪
我をするといった危険性を排除し、指導者が付き添わず
に患者のみで機能回復訓練を行なえる環境を提供するこ
とを目的とする。

【００１５】また、患者の症状の程度に応じて訓練内容
を柔軟に変更できる訓練装置を提供することを目的とす
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めの第１の手段は、患者の身体特徴量を測定する身体特
徴量測定手段と、仮想世界内部における仮想患者の現在
位置を記憶する現在位置データ保持手段と、仮想世界内
部の仮想物体の位置情報と大きさ情報である物体データ
を記憶する物体データ保持手段と、仮想世界の画像デー
タを記憶する画像データ保持手段と、仮想世界の画像を
表示する表示手段と、身体特徴量から仮想患者の移動方
向を決定する移動方向決定手段と、身体特徴量から仮想
患者の移動速度を決定する移動速度決定手段と、現在位
置と移動方向と移動速度とから仮想患者の新しい位置を
決定し、現在位置データ保持手段に記憶されている現在
位置を更新する現在位置決定手段と、現在位置と物体デ
ータとを比較して仮想患者と仮想物体との衝突判定を行
なう衝突判定手段と、移動方向と現在位置と衝突判定と
から表示すべき仮想世界の画像データを画像データ保持
手段から取り出し、表示装置に表示する画像制御手段を
備えたものである。

【００１７】ここで、本発明の第１の手段において、衝
突判定から患者の成績情報を決定する成績情報決定手段
を付加し、かつ、移動速度決定手段を、成績情報決定手
段から取り出した成績情報から患者の移動速度を決定す
る移動速度決定手段に置き換えてもよい。

【００１８】さらに、本発明の第１の手段において、患
者の身体特徴量と移動速度と衝突判定から仮想患者を取
り巻く仮想環境を定量化し、この環境情報から仮想環境
を再現し患者に与える環境再現手段を付加してもよい。

【００１９】上記問題点を解決するための第２の手段
は、第１の手段に、仮想世界中の仮想患者を表す仮想患
者画像を生成する仮想患者画像制御装置を付加したもの
である。

【００２０】ここで、本発明の第２の手段において、患
者の身体特徴量の時間的変化に連動して、仮想患者画像
を変化させてもよい。

【００２１】また、本発明の第２の手段において、患者
の身体特徴量の時間的変化に連動して、仮想世界内の特
定の方向を回転軸として仮想患者画像を回転させてもよ
い。

【００２２】上記問題点を解決するための第３の手段
は、第１の手段に、訓練終了後に患者の訓練結果に基づ
いて成績を決定する成績判定手段と、成績判定手段が決
定した成績に基づき、次回のリハビリテーションの内容
である訓練プログラムを決定する訓練プログラム決定手
段を付加したものである。

【００２３】ここで、本発明の第３の手段において、訓
練プログラムに難易度を変更するためのパラメータを持
たせ、訓練プログラム決定手段がこのパラメータの値を
決定することで、次回のリハビリテーションの内容を決
定してもよい。

【００２４】また、本発明の第３の手段において、成績
判定手段が決定する成績の履歴情報を解析する成績履歴
解析手段を付加し、訓練プログラム決定手段が、成績履
歴解析手段の解析結果に基づき、患者の成績に向上が見
られない場合、一つ前のリハビリテーション段階に対応
する訓練プログラムを次回の訓練プログラムとして決定
してもよい。

【００２５】さらに、本発明の第３の手段において、リ
ハビリテーション中の身体特徴量の履歴に基づき、患者
がリハビリテーションを最後まで行なえているかどうか
の指標となる適応度を判断する適応度判定手段を付加
し、訓練プログラム決定手段が、適応度判定手段の判断
結果に基づき、患者がリハビリテーションを最後まで行
なえていない場合には、患者が対応可能な訓練プログラ
ムを次回の訓練プログラムとして決定し、最後まで行な
えている場合には、前記成績判定手段の判定結果に基づ
いて次回の訓練プログラムを決定してもよい。

【００２６】上記問題点を解決するための第４の手段
は、第１の手段に、患者の失認領域データを記憶する失
認領域データ保持手段と、現在位置データ保持手段が記
憶する現在位置と、物体データ保持手段が記憶する物体
データと、失認領域データ保持手段が記憶する失認領域
データから、患者に衝突の警告を与えるマーカを生成す
るか否かのマーカ生成判定を行なうマーカ生成判定手段
と、マーカ生成判定の結果からマーカ画像を生成し、画
像制御手段から取り出した画像データと合成して表示手
段に出力する画像合成手段と、マーカ生成判定の結果か
ら警告音を出力する警告音出力手段とを付加したもので
ある。

【００２７】上記問題点を解決するための第５の手段
は、第１の手段に、患者の障害の程度に応じて、身体特
徴量測定手段が測定する患者の身体特徴量を補正する身
体特徴量補正手段を付加したものである。

【００２８】ここで、本発明の第５の手段において、身
体特徴量補正手段は、患者が出し得る身体特徴量の値の
範囲をある特定の値の範囲に写像することで補正しても
よい。

【００２９】また、本発明の第５の手段において、身体
特徴量補正手段は、患者が実際に出し得る身体特徴量の
値の範囲よりも一定量だけ大きな値の範囲を、患者が出
し得る身体特徴量の値の範囲として仮定して補正しても
よい。

【００３０】また、本発明の第５の手段において、身体
特徴量補正手段は、訓練中の身体特徴量の履歴に基づ
き、訓練終了後、あるいは訓練中に、補正量を変更して
もよい。

【００３１】また、本発明の第５の手段において、あら
かじめ複数の補正パターンを準備しておき、身体特徴量
補正手段が、訓練の目的に応じた補正パターンを選択す
るようにしてもよい。

【００３２】また、第１から第５の手段における身体特
徴量を測定する身体特徴量測定手段として、患者の四肢
と体との幾何学的な位置関係や患者の頭部、上半身の旋
回量を身体特徴量として測定する体動入力カメラ、また
は患者の重心位置を身体特徴量として測定する重心動揺
計、または患者の歩行速度と歩行距離の少なくとも１つ
を身体特徴量として測定するトレッドミル、または患者
の筋力を身体特徴量として測定する筋力センサ、または
仰向けに横たわった患者の足踏み動作に応じて左右の足
の載ったペダルがそれぞれ前後に移動、または回転し、
その時の足の踏み込み力、及び引き戻し力を片足毎に測
定するセンサを備えた足踏み訓練装置、または患者の両
足の膝下に置き、患者が膝を伸ばす際の空気圧を身体特
徴量として測定するセンサを備えた空気袋、または患者
の上半身のねじりに連動して旋回し、その旋回量を身体
特徴量として測定するセンサを備えたハンドルなどとし
てもよい。

【００３３】また、前記足踏み訓練装置に、患者の膝が
外側を向くことを防ぐガイドを付けたり、患者の健康な
側の足の踏み込み、及び引き戻しの力を利用して、麻痺
側の足が載ったペダルを動かすようにしてもよい。

【００３４】上記問題点を解決するための第６の手段
は、第１の手段で、身体特徴量測定手段を、複数の患者
を１つのカメラで同時に撮影し患者毎に画像を分解した
後各患者の身体特徴量を個別に測定する体動入力カメラ
とし、かつ、複数の患者の身体特徴量を取り込み、各患
者に対応した複数の仮想患者画像をそれぞれ生成し、各
患者に対応した身体特徴量の時間的変化に連動して仮想
患者画像をそれぞれ変化せしめ、仮想世界の画像と複数
の仮想患者画像とを合成する患者画像制御手段を付加し
たものである。

【００３５】上記問題点を解決するための第７の手段
は、対象者の身体動作を計測する身体動作計測手段と、
対象者に画像を提示するディスプレイと、対象者に与え
る環境を出力する環境出力手段と、外部装置と通信する
ための通信手段と、対象者の障害の程度を表す障害デー
タを入力し、保持する障害データ入力保持手段と、対象
者の前記障害データと前記身体動作計測手段で得られた
対象者の身体動作データと通信手段で得られたデータを
もとに、ディスプレイに与える画像と環境出力手段で出
力する環境を決定する仮想世界決定手段と、仮想世界決
定手段の命令に従い前記ディスプレイに出力する画像を
リアルタイムに合成する画像合成手段と、仮想世界決定
手段の命令に従い対象者に与える環境をリアルタイムに
合成し、環境出力手段に指示する環境合成手段を備えた
ものである。

【００３６】また、本発明の第７の手段において、前記
仮想世界決定手段を、仮想世界の状態を表す仮想世界デ
ータを保持する仮想世界データ保持手段と、障害データ
入力保持手段からの対象者の障害データからハンディキ
ャップデータを決定し、保持するハンディキャップ決定
保持手段と、ハンディキャップデータと身体動作計測手
段から得られた対象者の身体動作データと仮想世界デー
タで、対象者と仮想世界のインタラクションを判定する
インタラクション判定手段と、仮想世界データ保持手段
のデータから仮想世界の変化を判定する仮想世界判定手
段と、インタラクション判定手段と仮想世界判定手段の
判定と通信手段からのデータから仮想世界データ保持手
段のデータを更新する仮想世界更新手段で構成する仮想
世界決定手段で置き換えてもよい。

【００３７】第１の手段を用いた本発明によれば、身体
特徴量測定手段で患者の身体特徴量を測定し、その状況
によってあらかじめ用意しておいた仮想世界の画像や効
果音を変化させ、ディスプレイやスピーカを通して患者
にフィードバックすることにより、患者の状態をわかり
やすく示す。

【００３８】また、画像データに仮想世界の画像を用
い、患者の身体特徴量の変化によって自由に仮想世界を
移動できるようにすることにより、リハビリテーション
の単調さを排除し、患者が継続意識を持つことができ
る。

【００３９】また、仮想世界での患者と壁との衝突回数
から患者の成績を求め、この成績を基に移動速度を決定
することにより、障害の程度やリハビリテーションの成
果に個別に対応することができる。

【００４０】また、仮想患者を取り巻く仮想世界の環境
を再現して患者に与えることにより、より一層のリハビ
リテーションの継続意識を高めることができる。

【００４１】第２の手段を用いた本発明によれば、仮想
世界中での仮想的な患者の画像を表示することで、患者
が、自身の状態、及び、自身と仮想世界との関係を直観
的に理解することができる。

【００４２】また、患者の身体特徴量の変化に応じて、
仮想患者画像を回転させることで、患者が、自身の状態
の変化を直観的に理解することができる。

【００４３】第３の手段を用いた本発明によれば、訓練
終了後、患者の訓練結果から決定する訓練成績に基づ
き、次回のリハビリテーションの内容である訓練プログ
ラムを決定することで、患者の回復度合に応じたリハビ
リテーションを実施することができる。

【００４４】また、訓練プログラムに難易度を変更する
ためのパラメータを持たせることで、一種類の仮想世界
のデータから、難易度の異なる複数の訓練プログラムを
生成することができる。

【００４５】また、成績の履歴情報を解析して、患者の
成績に向上が見られない場合、一つ前のリハビリテーシ
ョン段階に対応する訓練プログラムを次回の訓練プログ
ラムとして決定することで、目的とする機能を回復させ
るために必要な、より基本的な機能の回復訓練を再度行
なうことができる。

【００４６】また、リハビリテーション中の身体特徴量
の履歴に基づき、患者がリハビリテーションを最後まで
行なえているかどうかの指標となる適応度を判断し、患
者がリハビリテーションを最後まで行なえていない場合
には、患者が対応可能な訓練プログラムを次回の訓練プ
ログラムとして決定することで、患者の訓練意欲をそが
ずに、リハビリテーションを継続することができる。

【００４７】第４の手段を用いた本発明によれば、患者
の失認領域データを用意することにより、仮想世界の障
害物が患者の失認領域にある場合で、かつ患者が衝突し
そうな時に警告を与えることができる。この警告を繰り
返すことにより、患者は失認領域に注意を向ける動作を
繰り返すこととなり、失認障害のリハビリテーションを
行なうことができる。

【００４８】さらに、個人別の失認領域データを用意す
ることにより個人の障害の状況にあわせて行なえる。

【００４９】第５の手段を用いた本発明によれば、患者
の障害の程度に応じて、患者の身体特徴量を補正するこ
とで、異なる障害の程度を持つ患者が、同じように変化
する仮想世界を体験することができる。

【００５０】また、患者が出し得る身体特徴量の値の範
囲を特定の値の範囲に写像することで、第１の手段を用
いて実現されるリハビリ支援システムに入力される身体
特徴量の値の範囲を、一つに限定することができる。

【００５１】また、患者が実際に出し得る身体特徴量の
値の範囲よりも一定量だけ大きな値の範囲を、患者が出
し得る身体特徴量の値の範囲として仮定して、身体特徴
量を補正することで、患者から、最大限の能力を出そう
とする意欲を引き出すことができる。

【００５２】また、訓練終了後に、訓練中の身体特徴量
の履歴に基づいて補正量を更新することで、より患者の
状態にあったリハビリテーションを行なうことができ
る。

【００５３】また、訓練中に、その時点までの身体特徴
量の履歴に基づいて、逐次、補正量を更新することで、
患者の状態に細かく対応できる他、補正量を決定するた
めにあらかじめ患者の身体特徴量の特性を測定しておく
必要がない。

【００５４】また、あらかじめ複数の補正パターンを準
備しておき、訓練の目的に応じて適当な補正パターンを
選択することで、対象とする機能に応じた訓練を行なう
ことができる。

【００５５】また、第１から第５の手段において、身体
特徴量測定手段として、患者の体の動きを入力する体動
入力カメラを用いることにより、非接触で患者の身体特
徴量を測定できるため、患者は自由に動き回ることがで
きる。

【００５６】また、非接触なため測定機器からの転落な
どの危険性もなく安全にリハビリテーションを行なうこ
とができる。また、非接触であることから、場所を選ば
ずリハビリテーションを行なうことができる。

【００５７】また、体動入力カメラで患者の頭部の旋回
量を身体特徴量として測定することにより、非接触で患
者の重心位置を測定でき、平衡感覚の障害を持つ患者の
リハビリテーションに利用できる。

【００５８】また、体動入力カメラで患者の上半身の旋
回量を身体特徴量として測定することにより、体幹のバ
ランス能力を評価することができる。

【００５９】また、体動入力カメラで患者の四肢と体と
の幾何学的な位置関係を身体特徴量として測定すること
により、四肢に運動障害を持つ患者のリハビリテーショ
ンにも利用できる。

【００６０】また、四肢と体との幾何学的な位置関係を
ジェスチャとして検出することにより、リハビリテーシ
ョン支援装置に対してモード切替えなどの指示にも利用
できる。

【００６１】また、第１から第５の手段において、身体
特徴量測定手段として、患者の重心位置を身体特徴量と
して測定する重心動揺計を用いることにより、重心位置
を正確に測定することができ、正確なデータに基づいた
リハビリテーションにも利用できる。

【００６２】また、第１から第５の手段において、身体
特徴量測定手段として、患者の歩行速度と歩行距離の少
なくとも１つを身体特徴量として測定するトレッドミル
を用いることにより、歩行障害を持つ患者のリハビリテ
ーションにも利用できる。

【００６３】また、第１から第５の手段において、身体
特徴量測定手段として、患者の筋力を身体特徴量として
測定する筋力センサを用いることにより、筋力の弱って
いる患者のリハビリテーションや、筋力を維持しようす
る患者のトレーニングにも利用できる。

【００６４】また、第１から第５の手段において、身体
特徴量測定手段として、仰向けに横たわった患者の足踏
み動作に応じて左右の足の載ったペダルがそれぞれ前後
に移動、または回転し、その時の患者の下肢の踏み込み
力、引き戻し力を身体特徴量として測定するセンサを備
えた足踏み訓練装置を用いることにより、下肢に障害を
持つ患者のリハビリテーションにも利用できる。

【００６５】また、足踏み訓練装置を、患者の健康な側
の足の踏み込み、及び引き戻しの力を利用して、麻痺側
の足が載ったペダルを動かすようにすることで、健康な
側の拘縮予防、麻痺した側の機能回復訓練を同時に行な
える。

【００６６】また、足踏み訓練装置に、患者の膝が外側
を向くことを防ぐガイドを付けることで、膝に無理な力
がかからないようにすることができる。

【００６７】また、第１から第５の手段において、身体
特徴量測定手段として、患者の膝下に置き、患者が膝を
伸ばす際の空気圧を身体特徴量として測定するセンサを
備えた空気袋を用いることで、下肢に障害を持ち弱い力
しか出せない患者のリハビリテーションにも利用でき
る。

【００６８】また、第１から第５の手段において、身体
特徴量測定手段として、患者の上半身のねじりに連動し
て旋回し、その旋回量を身体特徴量として測定するセン
サを備えたハンドルを用いることで、体幹のバランス訓
練が必要な患者のリハビリテーションにも利用できる。

【００６９】第６の手段を用いた本発明によれば、１つ
の体動入力カメラで複数の患者を同時に撮影し、患者毎
の画像に分解してから身体特徴量を測定し複数の仮想患
者を表示することにより、複数の患者が仮想世界で共同
作業ができる。

【００７０】第７の手段を用いた本発明によれば、通信
手段によってリハビリテーション支援装置を相互接続す
ることができ、複数の患者が同時に一つの仮想世界を共
有することができる。

【００７１】また、対象者とリハビリテーション支援装
置の間のインタラクションに対象者の障害の程度の差に
応じた関係を設定できる。

【００７２】その上、複数人の対象者間の障害の程度の
差に応じたインタラクションも設定できる。

【００７３】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態におけるリ
ハビリテーション支援装置について、図面を参照しなが
ら説明する。

【００７４】（実施の形態１）図１は本発明の第１の実
施形態におけるリハビリテーション支援装置の概要図で
ある。

【００７５】図１において、１１は患者が仮想世界であ
る建物の内部を移動する時に視界に入る可能性のある全
ての画像データと、衝突音などの効果音データとを記憶
する記憶手段、１２は記憶手段１１の画像データを表示
するディスプレイ、１３は記憶手段１１の効果音を発す
るスピーカ、１４は患者の身体的な特徴として重心位置
を測定する重心動揺計、１５は重心動揺計１４で測定し
た患者の重心位置から、仮想世界内の移動方向と移動速
度を計算し、次に表示すべき画像データと効果音を記憶
手段１１から取り出し、ディスプレイ１２とスピーカ１
３にそれぞれ出力する制御手段である。

【００７６】本実施形態では平衡障害を持つ障害者を対
象とし、立位での平衡感覚の機能回復訓練を行なうもの
である。 病院などにおける立位での平衡感覚機能の訓
練としては、例えば、メディカ出版発行、上田敏編「リ
ハビリテーション」の３８ページに記載されているよう
な、患者に上半身を前後左右に揺らしてもらう立位バラ
ンス訓練が行なわれている。本実施形態では、この立位
バランス訓練と同様の動作を患者に行なわせることで、
患者の平衡感覚機能の回復を図るものである。

【００７７】本実施形態では、患者は重心動揺計１４の
上に乗り、直立を保つ。重心動揺計１４で重心位置を検
出し、直立している（つまり重心がほぼ中央にある）間
は仮想世界にある通路の中心を直進することができる。
患者の体が傾いた（つまり重心が中央付近からずれる）
場合には、通路の中心からずれはじめるとともにスピー
カ１３から警告音が鳴る。さらに体が傾いた状態が続く
と壁に衝突し衝突音が鳴ると共に移動が停止する。体が
直立すると通路の中心に戻り直進すると共に警告音は鳴
りやむ。以上の動作を繰り返す。

【００７８】次に、第１の実施形態について、実現する
ためにより詳細な説明を図５で説明する。

【００７９】図５は本発明の第１の実施形態におけるリ
ハビリテーション支援装置のブロック図である。図５に
おいて、１０１は、患者の身体の特徴量を測定する身体
特徴量測定手段、１０２は、仮想世界内部における仮想
患者の現在位置を記憶する現在位置保持手段、１０３
は、仮想世界内部を構成する仮想物体である通路や壁や
障害物についてそれぞれの位置情報と大きさ情報を物体
データとして記憶する物体データ保持手段、１０４は、
患者が仮想世界である建物の内部を移動する時に視界に
入る可能性のある全ての画像データを記憶する画像デー
タ保持手段、１０５は、仮想世界の画像を表示する表示
手段、１０６は、身体特徴量測定手段１０１から患者の
身体的な特徴量を取り出し、仮想世界における患者の移
動方向を決定する移動方向決定手段、１０９は、現在位
置保持手段１０２の現在位置と、物体データ保持手段１
０３の物体データとを比較して、仮想患者と仮想物体と
の衝突判定を行なう衝突判定手段、１２１は、衝突判定
手段１０９の衝突判定から患者の成績を決定する成績情
報決定手段、１０７は、成績情報決定手段１２１から取
り出した患者の成績から、仮想世界における患者の移動
速度を決定する移動速度決定手段、１０８は、移動方向
決定手段１０６および移動速度決定手段１０７から取り
出した仮想世界における患者の移動方向および移動速度
と現在位置保持手段１０２の現在位置とから、仮想世界
における患者の新しい位置を決定し、現在位置保持手段
に記憶している現在位置を更新する現在位置決定手段、
１１０は、現在位置保持手段１０２の現在位置と、移動
方向決定手段１０６の移動方向と、衝突判定手段１０９
の衝突判定から、表示すべき仮想世界の画像データを決
定し、画像データ保持手段１０４から所望の画像データ
を取り出し表示手段１０５に出力する画像制御手段、１
３１は、身体特徴量測定手段１０１から取り出した身体
特徴量と、移動速度決定手段１０７から取り出した移動
速度と、衝突判定手段１０９から取り出した衝突判定か
ら、仮想空間における仮想患者を取り巻く仮想環境を定
量化した環境情報を生成する環境情報生成手段、１３２
は、環境情報生成手段１３１から取り出した環境情報か
ら、仮想環境を再現し患者に与える環境再現手段であ
る。

【００８０】本実施形態では、身体特徴量測定手段１０
１の具体的な装置例として、患者の重心位置を測定する
重心動揺計を用い、また、環境再現手段１３２をスピー
カとし環境情報生成手段１３１の具体的な装置例として
各種効果音をあらかじめ記憶して自由にスピーカに出力
する音源装置とする。また、仮想世界は複数の直線通路
を組み合わせた建物の内部である。

【００８１】本実施形態では、角度は基準軸から反時計
回りを正とし単位はラジアン（rad）とする。また、仮
想世界に対し、東西方向にＸ軸と南北方向にＹ軸を設定
し、それぞれ東方向と北方向を正の方向とする。また、
仮想世界における通路の中心線とＹ軸がなす角を変数Ｅ
に格納する。また、患者の位置Ｐは、仮想世界のＸ座標
を格納する変数ＰＸとＹ座標を格納する変数ＰＹの組で
表す。また、患者の位置Ｐの初期値はＰ０とし、Ｐ０
は、仮想世界のＹ軸に平行な１つの通路の中心上の１点
とする。また、患者の移動方向は、通路の中心線となす
角で変数Ｄに格納する。また、患者の移動速度は、変数
Ｖに格納する。また、患者の成績情報は、変数Ｓに格納
する。

【００８２】重心動揺計では患者の重心位置は図９に示
すグラフで点として現れる。重心のずれは、重心位置と
グラフの中心点との距離Ｌおよび縦軸となす角θの組で
極座標系で表現する。

【００８３】図１１に示すように、画像データは患者の
位置Ｐ、進行方向Ｄ、通路の中心がＹ軸となす角とを１
レコードとして管理しており、患者の視野に入り得る全
ての画像データは、複数のレコードとして画像データ保
持手段１０４に格納する。

【００８４】第１の実施形態の詳細動作について図１２
から図１５に示すフローチャートを用いて説明する。

【００８５】まず最初に、患者の位置ＰをＰ０、移動方
向Ｄを０、移動速度Ｖを１００、成績Ｓを０に初期化す
る（ステップＳ１）。

【００８６】次に、現在位置Ｐと移動方向Ｄとから患者
の視界にあるべき仮想世界内部の画像を決定し、通路と
Ｙ軸とのなす角を変数Ｅに格納する（ステップＳ２）。

【００８７】次に、その画像をディスプレイ１２に表示
する（ステップＳ３）。次に、移動方向の決定処理につ
いて図１３で説明する。まず重心動揺計で患者の重心位
置（Ｌ，θ）を測定する。この重心位置が図９における
領域１，２，３のどの領域にあるかによって、移動方向
Ｄを決定する。各領域と移動方向Ｄとの関係は図１０に
示す（ステップＳ４）。

【００８８】次に、移動速度の決定処理について図１４
で説明する。成績情報決定手段１２０から成績情報Ｓを
取り出し、その値に応じて３段階で移動速度Ｖを決定す
る（ステップＳ５）。

【００８９】次に、新しい位置の決定処理について説明
する。現在の患者の位置をＰ０（ＰＸ０，ＰＹ０）とす
ると、新しい現在位置Ｐ（ＰＸ，ＰＹ）は、（数１）で
計算することができる（ステップＳ６）。

【００９０】

【数１】

【００９１】次に衝突処理について図１５で説明する。
衝突が検出されると患者の重心位置が領域１に戻るま
で、衝突時の効果音がスピーカより発せられ移動は中断
される。重心位置が領域１に戻ると、移動方向は直進に
再設定され、患者の位置Ｐはもっとも近い通路の中心線
上に設定される。また、衝突効果音は鳴りやむ。そし
て、最近の３分間に衝突した回数を成績情報として変数
Ｓに格納する（ステップＳ７）。

【００９２】以上のステップＳ２〜Ｓ７を繰り返す。従
来のリハビリテーション支援装置で平衡感覚の機能回復
訓練を行なう場合、訓練後に訓練の状況を数字やグラフ
でしか見ることができず直感的に把握できなかった。し
かし、本発明の第１の実施形態によるリハビリテーショ
ン支援装置では、仮想世界における進行方向と重心の位
置とをリアルタイムに関係づけることにより、訓練の状
況を画像や音として患者が自分の状態を直感的に把握す
ることができる。また、従来例では単調になりがちな訓
練であるが、本実施形態では、仮想世界の建物の中を自
由に動き回れ、リハビリテーションの単調さを排除し、
患者が継続意識を持つことができる。また成績によって
移動速度を変更できるため、機能の回復の度合によって
きめ細かな訓練が行なうことが可能となる。

【００９３】なお、第１の実施形態において、身体特徴
量測定手段１０１の具体的な装置例として、患者の重心
位置を測定する重心動揺計を用いたが、患者の映像をカ
メラで取り込み、身体特徴量を測定する体動入力カメラ
を重心動揺計と置き換えることにより、非接触で身体特
徴量の測定を行なうことが可能となる。体動入力カメラ
で得た患者の画像から、例えば頭部の旋回量を求めるこ
とにより、容易に患者の重心位置を計算できる。

【００９４】また、非接触測定であることから、第２の
従来例の問題点である、患者の怪我の危険性もなく、補
助の人間が付き添う必要もない。また、測定の場所を選
ばず、例えばベッドサイドでのリハビリテーションも可
能となる。

【００９５】なお、第１の実施形態において、身体特徴
量測定手段１０１の具体的な装置例として、歩行速度ま
たは歩行距離を身体特徴量として測定するトレッドミル
を用いることにより、歩行障害を持つ患者のリハビリテ
ーションにも利用できる。このとき、移動方向決定手段
１０６では、例えば歩行速度の目標値をＴＡ、実際の歩
行速度測定値をＡとすると、移動方向Ｄは（数２）で求
められる。

【００９６】

【数２】

【００９７】ここで目標値ＴＡを障害の程度に合わせて
変更することにより、多くの患者に個別対応することが
できる。

【００９８】なお、第１の実施形態において、身体特徴
量測定手段１０１の具体的な装置例として、患者の筋力
を身体特徴量として測定する筋力センサを用いることに
より、歩行障害を持つ患者のリハビリテーションにも利
用できる。このとき、移動方向決定手段１０６では、筋
力の目標値をＴＡ、実際の測定値をＡとすると、移動方
向Ｄはトレッドミルの実施形態と同様に式２で求められ
る。目標値ＴＡを障害の程度に合わせて変更することに
より、多くの患者に個別対応することができる。また、
測定値を単位時間あたりにおける筋肉の屈曲回数とし、
同様に目標値ＴＡを設定することにより、障害者に限ら
ず健常者のスポーツトレーニングにも利用できる。

【００９９】なお、第１の実施形態において、身体特徴
量測定手段１０１の具体的な装置例として、仰向けに横
たわった患者の足踏み動作に伴う下肢の踏み込み力、引
き戻し力を身体特徴量として測定する足踏み訓練装置を
用いることにより、下肢に障害を持つ患者のリハビリテ
ーションにも利用できる。

【０１００】図３２は足踏み訓練装置の例を示した図で
あり、４２１は患者の足を載せる足踏みペダル、４２２
は患者の踏み込み力、引き戻し力を測定する圧力セン
サ、４２３はペダルに載せた患者の足を強制的に動かす
ためのアクチュエータ、４２４は患者の膝が外側を向く
ことを防ぐガイド、４２５は圧力センサの出力を数値化
し、制御装置へ出力する圧力測定装置である。

【０１０１】この時、移動方向決定手段１０６では、下
肢の踏み込み力または引き戻し力の目標値をＴＡ、実際
の測定値をＡとすると、移動方向Ｄはトレッドミルの実
施形態と同様に式２で求められる。目標値ＴＡを障害の
程度に合わせて変更することにより、多くの患者に個別
対応することができる。

【０１０２】さらに、アクチュエータを用い、患者の健
康な側の足の踏み込み、及び引き戻しの力を利用して麻
痺側の足が載ったペダルを動かすことで、健康な側の拘
縮予防、麻痺した側の機能回復訓練を同時に行なうこと
ができる。

【０１０３】さらに、患者の膝が外側を向くことを防ぐ
ガイドを付けることで、膝に無理な力がかからないよう
にすることができる。

【０１０４】なお、第１の実施形態において、身体特徴
量測定手段１０１の具体的な装置例として、患者の膝下
に置き、患者が膝を伸ばす際の空気圧の変化を身体特徴
量として測定するセンサを備えた空気袋を用いることに
より、下肢に障害を持ち弱い力しか出せない患者のリハ
ビリテーションにも利用できる。

【０１０５】図３３は、このような測定手段の例を示し
たものであり、４３１は空気袋、４３２は空気袋内の空
気圧を測定する圧力センサ、４３３は圧力センサの出力
を数値化し、制御装置へ出力する圧力測定装置である。

【０１０６】この時、移動方向決定手段１０６では、膝
を伸ばした時の空気圧の目標値をＴＡ、実際の測定値を
Ａとすると、移動方向Ｄはトレッドミルの実施形態と同
様に式２で求められる。目標値ＴＡを障害の程度に合わ
せて変更することにより、多くの患者に個別対応するこ
とができる。

【０１０７】なお、第１の実施形態において、身体特徴
量測定手段１０１の具体的な装置例として、患者の上半
身のねじりに連動して旋回し、その旋回量を身体特徴量
として測定するハンドルを用いることにより、体幹のバ
ランス訓練が必要な患者のリハビリテーションにも利用
できる。

【０１０８】図３４は、このような測定装置の例を示し
たものであり、４４１は患者が把持するハンドル、４４
２はハンドルの可動部が入った台座、４４３はハンドル
の可動域である。患者の上半身のひねりに連動して、ハ
ンドルが可動域内で患者を中心にして左右に回転し、そ
の回転角を患者の上半身の旋回量として測定する。

【０１０９】この時、移動方向決定手段１０６では、上
半身の旋回量の目標値をＴＡ、実際の測定値をＡとする
と、移動方向Ｄはトレッドミルの実施形態と同様に式２
で求められる。目標値ＴＡを障害の程度に合わせて変更
することにより、多くの患者に個別対応することができ
る。

【０１１０】なお、第１の実施形態において、身体特徴
量測定手段１０１の具体的な装置例として、患者の映像
をカメラで取り込み、患者の上半身の旋回量を身体特徴
量として測定する体動入力カメラを用いることにより、
体幹のバランス訓練が必要な患者のリハビリテーション
にも利用できる。

【０１１１】この時、移動方向決定手段１０６では、上
半身の旋回量の目標値をＴＡ、実際の測定値をＡとする
と、移動方向Ｄはトレッドミルの実施形態と同様に式２
で求められる。目標値ＴＡを障害の程度に合わせて変更
することにより、多くの患者に個別対応することができ
る。

【０１１２】（実施の形態２）以下本発明の第２の実施
形態について図面を参照しながら説明する。図２は本発
明の第２の実施形態を示すリハビリテーション支援装置
の概略図である。

【０１１３】１１は、患者が仮想世界である建物の内部
を移動する時に視界に入る可能性のある全ての画像デー
タと、衝突音などの効果音データと、仮想世界内の物体
の位置や大きさといった幾何学的データとを記憶する記
憶手段、１６は、患者の視野における空間失認領域のデ
ータを記憶する失認領域データ記憶手段、１２は、記憶
手段１１の画像データを表示するディスプレイ、１３
は、記憶手段１１の効果音を発するスピーカ、２１は、
患者の上肢の位置を測定する体動入力カメラ、２２は、
患者にディスプレイ１２上で警告を与えるマーカ、１５
は、体動入力カメラ２１で測定した患者の上肢の位置か
ら、仮想世界内の移動方向と移動速度を計算し、次に表
示すべき画像データを記憶手段１１から取り出すととも
に、表示すべき画像データ中に障害物があり、かつその
障害物が患者の視野の空間失認領域内部にある場合は、
その障害物にマーカ２２を合成しディスプレイ１２に出
力すると共に、警告音を記憶手段１１から取り出しスピ
ーカ１３に出力する制御手段である。

【０１１４】本実施形態では視野における空間失認の症
状を持つ障害者を対象とし、本実施形態で機能回復訓練
を行なうものとする。

【０１１５】本実施形態では、患者はディスプレイ１２
の前に立ち、体動入力カメラ２１で患者を撮影する。患
者は上肢の位置で進行方向を指定しながら仮想世界であ
る建物内部を障害物を避けて移動していく。患者の視野
中に障害物があり、かつその障害物が患者の空間失認領
域にある時は、障害物があることを患者に注意を促すた
め、例えば星型のマーカ２２を画像に重ねて表示すると
共に、警告音をスピーカ１３から発する。患者は、空間
失認領域に繰り返し注意を向けることにより機能回復訓
練を行なうことができる。

【０１１６】次に、第２の実施形態について、実現する
ためにより詳細な説明を図６で説明する。

【０１１７】図６は本発明の第２の実施形態におけるリ
ハビリテーション支援装置のブロック図である。図６に
おいて、１０１は、患者の身体の特徴量を測定する身体
特徴量測定手段、１０２は、仮想世界内部における仮想
患者の現在位置を記憶する現在位置保持手段、１０３
は、仮想世界内部を構成する仮想物体である通路や壁や
障害物についてそれぞれの位置情報と大きさ情報を物体
データとして記憶する物体データ保持手段、１４１は、
患者の視野における空間失認領域のデータを記憶する失
認領域データ保持手段、１０４は、患者が仮想世界であ
る建物の内部を移動する時に視界に入る可能性のある全
ての画像データを記憶する画像データ保持手段、１０５
は、仮想世界の画像を表示する表示手段、１０６は、身
体特徴量測定手段１０１から患者の身体的な特徴量をと
りだし、仮想世界における患者の移動方向を決定する移
動方向決定手段、１０９は、現在位置保持手段１０２の
現在位置と、物体データ保持手段１０３の物体データと
を比較して、仮想患者と仮想物体との衝突判定を行なう
衝突判定手段、１４２は、現在位置保持手段１０２の現
在位置と、物体データ保持手段１０３の物体データと、
失認領域データ保持手段の空間失認領域データとを比較
して、患者の失認領域に障害物があることを示す警告マ
ーカを生成するか否かのマーカ生成判定を行なうマーカ
生成判定手段、１２１は、衝突判定手段１０９の衝突判
定から患者の成績を決定する成績情報決定手段、１０７
は、成績情報決定手段１２１から取り出した患者の成績
から、仮想世界における患者の移動速度を決定する移動
速度決定手段、１０８は、移動方向決定手段１０６およ
び移動速度決定手段１０７から取り出した仮想世界にお
ける患者の移動方向および移動速度と現在位置保持手段
１０２の現在位置とから、仮想世界における患者の新し
い位置を決定し、現在位置保持手段に記憶している現在
位置を更新する現在位置決定手段、１１０は、現在位置
保持手段１０２の現在位置と、移動方向決定手段１０６
の移動方向と、衝突判定手段１０９の衝突判定から、表
示すべき仮想世界の画像データを決定し、画像データ保
持手段１０４から所望の画像データを取り出す画像制御
手段、１４３は、マーカ生成判定手段１４２からマーカ
生成判定とマーカ生成位置を取り出し、マーカ判定手段
を評価してマーカを生成し、画像制御手段１１０から取
り出した画像データとマーカをマーカ生成位置に合成し
て表示手段１０５に出力するマーカ画像合成手段、１４
４は、マーカ生成判断手段１４２から取り出したマーカ
生成判定を評価し、警告音を一定時間出力する警告音出
力手段、１３１は、身体特徴量測定手段１０１から取り
出した身体特徴量と、移動速度決定手段１０７から取り
出した移動速度と、衝突判定手段１０９から取り出した
衝突判定から、仮想患者を取り巻く仮想環境を定量化し
た環境情報を生成する環境情報生成手段、１３２は、環
境情報生成手段１３１から取り出した環境情報から、仮
想環境を再現し患者に与える環境再現手段である。

【０１１８】第２の実施形態では、身体特徴量測定手段
１０１の具体的な装置例として、患者の画像をカメラで
撮影し、その画像から身体特徴量を測定する体動入力カ
メラを用い、警告音出力手段１４４はブザーを警告音と
して発する電気ブザーとし、環境再現手段１３２をスピ
ーカとし環境情報生成手段１３１の具体的な装置例とし
て各種効果音をあらかじめ記憶して自由にスピーカに出
力する音源装置とする。また、仮想世界は複数の直線通
路を組み合わせた建物と、通路にある障害物で構成す
る。

【０１１９】以下第２の実施形態で使用する座標系、単
位、変数は、名称が同一のものは明記しない限り第１の
実施形態と同一とする。また、詳細動作も概略では第１
の実施形態と同様とし、相違点を中心に説明する。

【０１２０】第２の実施形態における、体動入力カメラ
で使用する座標系を図１６に示す。図１６は患者の頭部
上方から見た図で、患者の右肩を原点とし、両肩を結ぶ
直線を横軸、原点を通り横軸に垂直な軸を縦軸とする。
体動入力カメラは、患者の右肩と右上肢の先端とを結ぶ
直線の長さＬおよび縦軸となす角θとを身体特徴量とし
て出力するものとする。

【０１２１】第２の実施形態の詳細動作について図１
７、図１８、図１９に示すフローチャートを用いて説明
する。

【０１２２】図１７におけるステップＴ１、Ｔ２、Ｔ
３、Ｔ５、Ｔ６は、図１３に示す第１の実施形態のステ
ップＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ５、Ｓ６と同じ動作である。

【０１２３】衝突警告処理について図１８で説明する。
障害物が患者の空間失認領域内に存在する場合に、警告
マーカをその障害物に重ねて表示すると共に、一定時間
だけ警告ブザーを鳴らす。

【０１２４】次に移動方向の決定処理について説明す
る。まず体動入力カメラで患者の上肢位置（Ｌ，θ）を
測定する。この上肢位置のθを移動方向Ｄとして使用す
る（ステップＴ４）。

【０１２５】次に衝突処理について図１９で説明する。
壁または障害物との衝突が検出されると、衝突時の効果
音がスピーカより発せられ移動は中断される。この状態
は、患者の右上肢の先端が右肩の位置に来る（Ｌ＝０）
まで継続する。右上肢の先端が右肩の位置に来ると移動
方向は直進に再設定され患者の位置Ｐはもっとも近い通
路の中心線上に設定される。また、衝突効果音は鳴りや
む。そして、成績情報として最近の３分間に衝突した回
数を変数Ｓに格納する（ステップＴ７）。

【０１２６】ステップＴ２〜Ｔ７を繰り返す。従来の空
間失認に機能回復訓練では、患者の横に指導者が付き添
い、視界における空間失認領域に注目させる動作を繰り
返すことを行なっていた。しかし、本発明に第２の実施
形態によるリハビリテーション支援装置では、患者が自
分の意志で仮想世界において障害物を避けて移動し、障
害物に近付くと警告マーカと警告ブザーで知らせること
により、指導者なしに機能回復訓練ができる。また、患
者に合わせて失認領域データを持つことにより、失認領
域付近に障害物を重点的に表示でき、各患者に個別で対
応することが可能となる。

【０１２７】また、成績によって移動速度を変更できる
ため、機能の回復の度合によってきめ細かな訓練が行な
うことが可能となる。また、仮想世界中に各種のコース
を設定することにより、訓練の単調さを無くし患者が訓
練を継続しようとする意欲を高めることが可能となる。

【０１２８】なお、本実施形態では、環境情報生成手段
１３１および環境再現手段１３２で扱う環境を音とした
が、この他にも光、気流、匂いを単独または組み合わせ
て使用することによりより一層の臨場感を患者に与え、
より一層の効果を期待できる。

【０１２９】（実施の形態３）以下本発明の第３の実施
形態について図３を参照しながら説明する。

【０１３０】図３は本発明の第３の実施形態を示すリハ
ビリテーション支援装置の概略図である。図３におい
て、２５は、患者に対応した仮想世界の中の仮想患者、
２６は、仮想世界の中の仮想楽器、２３は、患者の姿勢
に対応した仮想患者２５の画像データと、仮想楽器２６
の画像データおよび位置データと、仮想楽器２６が発す
る音データとを記憶する記憶手段、１２は、記憶手段２
３の画像データを表示するディスプレイ、１３は、記憶
手段２３の効果音を発するスピーカ、２１は、複数の患
者の画像を取り込み各患者の姿勢を身体的な特徴として
測定する体動入力カメラ、２４は、体動入力カメラ２１
で測定した患者の姿勢から、仮想患者２５の画像データ
と仮想楽器２６の画像データを記憶手段１１から取り出
してディスプレイ１２に出力すると共に、仮想患者２５
の上肢が仮想楽器２６と重なったことを判定し、その仮
想楽器２６の音データを記憶手段２３からとりだしスピ
ーカ１３に出力する制御手段である。

【０１３１】本実施形態では上肢を主とする運動障害を
持つ者を対象とし、本実施形態で機能回復を行なうもの
とする。

【０１３２】本実施形態では、ディスプレイ１２には仮
想世界において複数の患者に対応した仮想患者２５と仮
想楽器２６が表示されている。複数の患者は、ディスプ
レイ１２の前に立ち、１つの体動入力カメラ２１で複数
の患者を撮影し、それぞれの患者の姿勢に対応する仮想
患者２５の画像データを記憶手段２３から取り出し、デ
ィスプレイ１２に表示する。また、仮想患者２５の上肢
の画像と仮想楽器２６の画像が重なるとその仮想楽器２
６の音データを記憶手段２３ら取り出し、スピーカ１３
に出力する。各患者は、上肢を動かし楽器を演奏するこ
とにより、リハビリテーションを行なうことができる。

【０１３３】次に、第３の実施形態について、実現する
ためにより詳細な説明を図７で説明する。

【０１３４】図７は本発明の第３の実施形態におけるリ
ハビリテーション支援装置のブロック図である。図７に
おいて、２０２は、複数の患者の画像を同時に取り込む
カメラ、２０３は、カメラ２０２で取り込んだ複数の患
者の画像を各患者別に分解し、それぞれの画像データを
出力する個別画像分解手段、２０４は、個別画像分解手
段２０３から取り出した各画像データについて、患者の
姿勢情報を決定する姿勢情報決定手段、２０１は、カメ
ラ２０２と個別画像分解手段２０３と姿勢情報決定手段
２０４で構成された体動入力カメラ、２０５は、姿勢情
報決定手段２０４から各患者の姿勢情報を取り出し、患
者別に姿勢情報を記憶する姿勢情報保持手段、２０６
は、仮想楽器の位置を記憶する楽器位置保持手段、２０
７は、姿勢情報保持手段２０５の患者の姿勢と、楽器位
置保持手段２０６の仮想楽器の位置から、仮想患者の上
肢が仮想楽器と重なったことを判断する衝突判定手段、
２０９は、患者の取り得る全ての姿勢に対応した仮想世
界内の仮想患者の画像データと仮想楽器の画像データと
を記憶する画像データ保持手段、１０５は、画像データ
を表示する表示手段、２０８は、姿勢保持手段２０５の
患者の姿勢情報から表示すべき仮想患者の画像データ
と、仮想楽器の画像データとを画像保持手段２０９から
読み込み、楽器位置保持手段２０６の仮想楽器位置に仮
想楽器の画像データを合成して、表示手段１０５に出力
する画像制御手段、２１０は、仮想楽器の全ての音色を
記憶する音データ保持手段、２１２は、音を出力する音
出力手段、２１１は、衝突判定手段２０７から取り出し
た衝突情報から、必要な音色データを音保持手段２１０
から読みだし、音出力手段２１２に出力する音制御手段
である。

【０１３５】本実施形態の仮想世界には、複数の仮想楽
器が配置されているものとする。本実施形態では、患者
が取り得る全ての姿勢を姿勢情報として管理し、姿勢情
報に対応した仮想患者の画像データを姿勢情報と関連づ
けて画像データ記憶手段２０９に記憶させておく。

【０１３６】本実施形態では、音出力手段２１２として
スピーカを用い、表示手段１０５には大型ディスプレイ
を用いるものとする。

【０１３７】第３の実施形態の詳細動作について図２
０、図２１に示すフローチャートを用いて説明する。

【０１３８】まずカメラで患者のいない背景を初期背景
画像として撮影し保存しておく（ステップＵ１）。

【０１３９】次に、患者の姿勢情報の決定処理について
図２１で説明する。初期背景と同じ撮影条件で全ての患
者を互いが重なりがないように撮影し、初期背景との各
画素の差分を取ると患者の数と同数の領域、つまり各患
者の画像データを得ることができる。患者は、例えば単
色の色をした手袋といった指標物をあらかじめ装着して
おり、各患者の画像データから各患者の上肢の位置を姿
勢情報としてを決定し、各患者ごとに姿勢情報保持手段
に記録する（ステップＵ２）。

【０１４０】各患者の姿勢情報からその姿勢情報に対応
する仮想患者の画像データを決定する（ステップＵ
３）。

【０１４１】患者の姿勢情報と仮想楽器の位置情報か
ら、患者の上肢と仮想楽器が仮想世界で重なっているか
否かを判断する（ステップＵ４）。

【０１４２】重なっている場合のみ、その仮想楽器の音
色を音データ保持手段２１０から読出し、一定時間だけ
スピーカから出力する（ステップＵ５）。

【０１４３】以上のステップＵ３〜Ｕ５を、全ての患者
について繰り返す。次に、ステップＵ１で撮影した初期
背景の画像と、ステップＵ３で決定した全ての仮想患者
の画像データと、仮想楽器の画像とを合成し、大型ディ
スプレイに表示する（ステップＵ６）。

【０１４４】ステップＵ２〜Ｕ６を繰り返す。第３の実
施形態では、患者に対応した仮想患者がディスプレイに
表示されるため、患者が自分の身体の状態を客観的に見
ることができる。また、楽しく機能回復訓練を行なえ
る。

【０１４５】また、カメラで非接触に測定できるため、
患者に負担がかからず自由に運動体を動かせ、わずかな
動作で楽器を演奏することが可能となる。

【０１４６】また、複数の患者が同時に機能回復訓練を
行なうことができるため、単なる機能回復のみでなく、
お互いの協調性をも養うことができ、社会復帰に役立て
ることができる。

【０１４７】（実施の形態４）以下、本発明の第４の実
施形態について図４を参照しながら説明する。

【０１４８】図４は本発明のリハビリテーション支援装
置を２台、通信線を用いて接続し、仮想的なテニスゲー
ムを行なっている例である。図４において、対象者
（Ａ）３０１Ａと対象者（Ｂ）３０１Ｂの２名の対象者
はそれぞれディスプレイ３０４Ａ、３０４Ｂの前に立
つ。対象者（Ａ）３０１Ａのリハビリテーション装置Ａ
のディスプレイ３０４Ａには仮想的なテニスコートの画
像と仮想的なテニスボールの画像と対象者（Ｂ）３０１
Ａに対応する仮想人間（Ｂ）３０２Ａの画像が投影され
る。対象者（Ｂ）３０１Ｂの身体動作をカメラなどの身
体動作計測手段３０３Ｂでとらえる。対象者（Ｂ）３０
１Ｂの身体動作データを通信手段３０６Ｂを介して対象
者（Ａ）３０１Ａのリハビリテーション支援装置の通信
手段３０６Ａに送る。通信手段３０６Ａに受信した対象
者（Ｂ）３０１Ｂの身体動作データと現在の仮想世界の
状態をもとに仮想世界決定手段３０８Ａは対象者（Ａ）
３０１Ａから見た仮想世界のを決定する。仮想世界決定
手段３０８Ａの決定に従い、画像合成手段３０９Ａは仮
想人間（Ｂ）３０２Ａの動きと仮想世界の画像を合成し
ディスプレイ３０４Ａに出力する。音合成装置などの環
境合成手段３１０Ａは対象者（Ａ）３０１Ａにテニスボ
ールの位置やスピードを考慮した音や仮想人間（Ｂ）３
０２Ａの声などを与える音場などの環境を合成し、スピ
ーカなどの環境出力手段３０５Ａに出力する。同様の処
理を対象者（Ｂ）３０１Ａのリハビリテーション装置で
も行なう。ゲーム中はまず、対象者（Ａ）３０１Ａのデ
ィスプレイ３０４Ａには、仮想人間（Ｂ）３０２Ａの打
ったテニスボールが対象者（Ａ）３０１Ａに向かって移
動する画像が投影される。画像に合わせ対象者（Ａ）３
０１Ａはテニスボールを打つ動作を行なう。身体動作計
測手段３０３Ａは対象者（Ａ）３０１Ａの動きを計測す
る。仮想世界決定手段３０８Ａは対象者（Ａ）３０１Ａ
のボールを打とうとする動作である身体動作計測データ
と対象者（Ａ）３０１Ａの運動能力である障害データと
ボールの軌跡データの比較を行ない、打ち返されたボー
ルの軌跡をもとめ、ディスプレイ３０４Ａに対象者
（Ａ）３０１Ａから遠ざかるボールの画像を投影する。
一方、対象者（Ｂ）３０１Ｂのディスプレイ３０４Ｂに
は対象者（Ａ）３０１Ａの中の仮想人間（Ｂ）３０２Ａ
から見た画像が投影される。

【０１４９】つぎに、図８は図４の仮想世界決定手段３
０８Ａを詳細化したブロック図である。

【０１５０】障害データ入力保持手段３０７Ａに障害の
程度を表す対象者の移動能力、関節可動域、筋力、運動
年齢、視野などを入力する。ハンディキャップ決定保持
手段３５１では障害データをもとにテニスボールを打ち
返せる身体動作の許容面積と身体動作の許容タイミング
を決定する。その上、対戦相手から打ち返されるボール
スピードとコートの面積なども決定される。インタラク
ション判定手段３５２ではハンディキャップ決定保持手
段３５１のハンディキャップデータと身体動作計測手段
３０３Ａの対象者の身体動作データと仮想世界データ保
持手段３５０の仮想世界データをもとに仮想世界と対象
者のインタラクションを判定する。並行して、仮想世界
判定手段３５３は仮想世界データからボールの移動や仮
想世界内の独自の変化を判定する。仮想世界更新手段３
５４は通信手段３０６Ａのデータをもとに仮想人間
（Ｂ）３０２Ａの位置と姿勢の更新とインタラクション
判定手段３５２の判定結果をもとにボールのリターンに
よるボール移動方向の更新と仮想世界判定手段３５３の
判定結果をもとにボールの地面でのバウンドなどによる
ボールの位置の更新を行なう。また、仮想世界判定手段
３５３ではテニスルールに則りゲームの判定もすること
ができる。

【０１５１】（実施の形態５）以下、本発明の第５の実
施形態について、図２２を参照しながら説明する。

【０１５２】図２２は、本発明の第５の実施形態におけ
るリハビリテーション支援装置の概略図である。図２２
において、２２１は、訓練中に患者に提示する映像音響
を合成する際に用いる素材データを記憶する仮想世界デ
ータベース、２２２は、訓練中に患者に提示する映像を
表示するディスプレイ、２２３は、訓練中に患者に提示
する音響を出力するスピーカ、２２４は、患者の身体特
徴量として、重心位置を測定する重心動揺計、２２５
は、重心動揺計２２４で測定した重心位置に基づき、デ
ィスプレイ２２２、スピーカ２２３に出力する映像音響
を、仮想世界データベース２２１が保持する素材データ
を用いて合成する全体制御装置、２２６は、仮想世界中
での患者を表す仮想患者画像、２２７は、患者が腰かけ
る椅子である。

【０１５３】本実施形態は、平衡障害を持つ障害者を対
象とし、座位での平衡機能の回復訓練を行なうものであ
る。

【０１５４】病院などにおける座位での平衡感覚機能の
訓練としては、例えば、メディカ出版発行、上田敏編
「リハビリテーション」の３４ページに記載されている
ような、椅子に座った患者に上半身を前後左右に揺らし
てもらう動的座位バランス訓練が行なわれている。本実
施形態では、この動的座位バランス訓練と同様の動作を
患者に行なわせることで、患者の平衡感覚機能の回復を
図るものである。

【０１５５】本実施形態では、重心動揺計２２４の上に
椅子２２７を載せる。患者は椅子２２７に腰かける。患
者は、ディスプレイ２２２に映し出される映像、特に自
身の化身である仮想患者画像２２６を見ながら、上体を
前後左右に揺らす。この時の患者の重心移動を重心動揺
計２２４で計測し、その計測結果に基づき、全体制御装
置２２５が、次の瞬間にディスプレイ２２２、およびス
ピーカ２２３に出力する映像音響データを合成する。全
体制御装置２２５は、あらかじめ仮想世界データベース
２２１が保持する仮想世界のモデルデータや音響データ
などの素材データを用いて、仮想患者画像２２６やその
背景となる映像音響データを合成する。

【０１５６】患者の動きに応じて映像音響を合成し、患
者に提供することで、患者は自身の体の動きを用いて、
自由に映像音響を制御することができる。その時の上体
の運動によって、患者の体幹のバランス機能をはじめと
する平衡機能が向上する。

【０１５７】さらに、重心動揺計の上に椅子を載せ、そ
の椅子に患者を腰かけさせることで、座位の姿勢での患
者の重心位置を測定することができ、その状態で患者に
映像音響を提供し、上体を揺らす運動をさせることで、
座位での平衡機能を向上させることができる。

【０１５８】図２３は、本発明の第５の実施形態におけ
るリハビリテーション支援装置のブロック図である。図
２３において、２３１は、患者からの入力と映像音響出
力の対応規則や、訓練の評価項目、目標値、訓練時間な
どの、訓練内容に関するデータの集合である訓練プログ
ラムを、障害の種類や程度に合わせて複数保持する訓練
プログラム記憶手段、２３２は、患者に与える訓練プロ
グラムとして、訓練プログラム記憶手段２３１が保持す
る複数の訓練プログラムの中から、患者の障害の程度に
合った訓練プログラムを選択する訓練プログラム決定手
段、２３３は、患者の重心位置を身体特徴量として測定
する身体特徴量測定手段、２３４は、患者に提示する仮
想世界の状態を記憶する仮想世界状態記憶手段、２３５
は、身体特徴量測定手段２３３が測定する患者の身体特
徴量の値に基づき、訓練プログラム決定手段２３２が決
定した訓練プログラムの内容に従って、仮想世界中の患
者を表す仮想患者画像の状態を制御する仮想患者画像制
御手段、２３６は、仮想患者画像制御手段２３５が決定
する仮想患者画像の状態に基づき、訓練プログラム決定
手段２３２が決定した訓練プログラムの内容に従って、
仮想世界状態記憶手段２３４が保持する仮想世界の状態
を更新する仮想世界更新手段、２３７は、仮想世界状態
記憶手段２３４が保持する仮想世界の状態に基づき、患
者に提示する映像音響データを合成する映像音響合成手
段、２３８は、映像音響合成手段２３７が合成した映像
音響データを出力する映像音響提示手段、２３９は、仮
想世界更新手段２３６の処理結果に基づき、訓練プログ
ラム決定手段２３２が決定した訓練プログラムの評価項
目について患者の訓練結果を求める訓練結果出力手段、
２４０は、訓練結果出力手段２３９が求めた訓練結果
と、訓練プログラム決定手段２３２が決定した訓練プロ
グラムの目標値とから、患者の訓練成績を求める成績判
定手段、２４１は、患者の身体特徴量を補正する補正パ
ターンを、補正する目的に応じて複数保持する補正パタ
ーン記憶手段、２４２は、補正パターン記憶手段２４１
が保持する複数の補正パターンの中から、訓練の目的に
応じた補正パターンを選択し、さらに、身体特徴量測定
手段２３３が測定する患者の身体特徴量の特性に基づき
補正量を決定する補正パターン決定手段、２４３は、補
正パターン決定手段２４２が決定した補正パターン、補
正量に基づき、身体特徴量測定手段２３３が測定する患
者の身体特徴量を逐次補正して、仮想患者画像制御手段
２３５に入力する身体特徴量補正手段である。

【０１５９】訓練プログラム記憶手段２３１が保持する
訓練プログラムには、訓練内容に関するデータとして、
例えば、図２４に示す表のような項目が含まれる。

【０１６０】訓練課題はその訓練で患者に何をさせるの
かを表し、課題パラメータはその課題を具体的に数値化
したものである。図２４に示した例においては、仮想世
界内の２地点Ａ、Ｂの座標値と、途中のコースの軌跡を
定義しておき、課題として、患者に地点Ａから地点Ｂへ
移動することを要求する。実際には、仮想世界内の地点
Ａには仮想患者画像が配置され、患者はその仮想患者画
像を地点Ｂに移動するように、自身の体を動かすことに
なる。

【０１６１】課題パラメータの値はまた、訓練課題を具
体化するだけでなく、訓練課題の難度を決定する。図２
４に示した例においては、２地点ＡＢ間の距離を長くす
るか、あるいはコースの軌跡を複雑にすることにより難
度の高い課題となり、逆に距離を短くする、あるいはコ
ースの軌跡を直線に近くすれば、難度の低い課題とな
る。

【０１６２】評価項目は、訓練の結果を評価するための
指標となるものである。例えば、与えた課題を解決する
ために患者が要した時間である。患者が仮想患者を上手
に制御できれば所要時間は短く、逆に制御できなければ
所要時間は長くなるので、この所要時間を評価項目とす
ることで、患者の身体機能の能力を評価することができ
る。

【０１６３】基準値は、評価項目に対して設定し、課題
パラメータで決定される難度に応じて、決定する。課題
をクリアしたと考えるレベルの目標値と、最低限それだ
けは達成しないとその課題を与える意味がないと考える
最低基準値がある。患者の訓練結果を、この基準値と比
較することにより、患者の回復度合を評価する。

【０１６４】仮想世界データは、患者に与える訓練課題
に必要な仮想世界を構成するためのデータである。仮想
世界を構成する物体の種類や形状、位置、音声データな
どが含まれる。

【０１６５】患者画像の位置制御パターン、及び姿勢制
御パターンは、身体特徴量測定手段２３３が測定する患
者の重心位置の変化に応じて、仮想世界中の仮想患者画
像をどのように制御するかを定義するものである。この
制御パターンについて、具体的な例をあげて説明する。

【０１６６】図２５は、仮想患者画像と仮想世界の関係
を示したものである。仮想患者画像において、足元を原
点とする局所座標系を設定する。仮想世界の座標系にお
けるこの局所座標系の原点の位置（Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚ）
で、仮想患者画像の仮想世界中での位置を表す。

【０１６７】一方、重心動揺計が測定する患者の重心位
置は、患者が静止した初期状態での重心位置を原点と
し、患者の右手方向を正とするＸ軸、患者の前面方向を
正とするＹ軸からなる２次元の座標系で表す。また、あ
る瞬間の重心位置を（Ｇｘ、Ｇｙ）と表す。この重心位
置（Ｇｘ、Ｇｙ）が入力された時に、仮想患者画像の位
置（Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚ）をどれだけ変化させるかを定式
化したものが、位置制御パターンである。

【０１６８】図２６は、この位置制御パターンの例を示
したものである。本実施形態においては、常にＩｙ＝０
とし、Ｘ、Ｚ方向のみ位置が変化するものとする。ま
た、仮想世界の状態を１回更新する時の、Ｘ、Ｚ方向の
変位をそれぞれ ΔＩｘ、ΔＩｚとおく。

【０１６９】パターン１では、各方向の変位はそれぞれ
重心位置の値に比例し、患者が上体を大きく揺らすほ
ど、仮想世界中での仮想患者が大きく移動することを意
味する。

【０１７０】パターン２では、重心位置の正負の符号に
依存して移動方向を決定し、移動量は常に一定である。

【０１７１】パターン３では、患者が姿勢を初期状態に
保ち重心位置が原点に等しい場合でも一定の速度で仮想
患者が移動し、なおかつ、患者が状態を揺らした場合に
は、その動きの大きさに比例して移動量が変化する。

【０１７２】パターン４は、X方向についてはパターン
１で、Z方向についてはパターン３で変化するものであ
る。

【０１７３】図２７は、仮想患者画像の局所座標系にお
ける回転の様子を示したものである。ある瞬間の仮想患
者の姿勢を、その時の各座標軸周りの回転角（θｘ、θ
ｙ、θｚ）で表す。患者の重心位置（Ｇｘ、Ｇｙ）が入
力された時に、仮想患者画像の姿勢（θｘ、θｙ、θ
ｚ）をどれだけ変化させるかを定式化したものが、姿勢
制御パターンである。

【０１７４】図２８は、この姿勢制御パターンの例を示
したものである。仮想世界の状態を１回更新する時の、
各軸周りの角度の変位をそれぞれ、Δθｘ、Δθｙ、Δ
θｚで表す。

【０１７５】パターン１は、患者の左右方向の揺れの大
きさに比例して、仮想患者画像をＹ軸周りに回転させる
ことを意味する。

【０１７６】パターン２は、患者の左右方向の揺れの大
きさに比例して、仮想患者画像をＺ軸周りに回転させる
ことを意味する。

【０１７７】パターン３は、患者の前後方向の揺れの大
きさに比例して、仮想患者画像をＸ軸周りに回転させる
ことを意味する。

【０１７８】位置制御、及び姿勢制御のパターンの定義
式の中の定数は、１秒あたりに何回、仮想世界の状態を
更新かを表すリフレッシュレートと、仮想世界としてど
のような世界を見せるかによって決定され、例えば、高
速に画面を更新する場合には一回の更新における変化は
小さくてもよいし、逆にリフレッシュレートが小さけれ
ば、１回の更新における変化を大きくする。また、仮想
世界の内容によって仮想患者を高速に動かしたい場合に
も、変化量を大きくする。

【０１７９】以上のように例を上げて説明した制御パタ
ーンの中から、訓練の目的や仮想世界の内容、患者の運
動姿勢などに応じて適当なパターンを選択することで、
患者が違和感なく仮想世界中の仮想患者画像を制御する
ことができるようになるので、訓練に集中し、リハビリ
効果が高まる。

【０１８０】図２３における訓練プログラム記憶手段２
３１は、以上に述べたような訓練プログラムを、訓練の
対象とする障害の種類や程度に応じて複数保持してお
り、それらの訓練プログラムの中から、訓練プログラム
決定手段２３２が、患者の症状に応じた訓練プログラム
を選択する。

【０１８１】訓練プログラム決定手段２３２はまた、訓
練終了後、成績判定手段２４０の判定結果や、訓練中に
身体特徴量測定手段２３３が測定した重心位置の履歴に
基づいて、次回の訓練で患者に与える訓練プログラムを
決定する。

【０１８２】図２９は、図２３の訓練プログラム決定手
段２３２において、訓練結果に基づいて新たな訓練プロ
グラムを決定する処理の流れを示したものである。

【０１８３】まず、訓練中の患者の身体特徴量の履歴を
分析し、訓練を最後まで行なえているかどうかを調べる
（ステップＶ１）。

【０１８４】訓練を最後まで行なえている、すなわち訓
練に適応していると判断すれば、通常の成績判定を行な
うために、次のステップＶ４に進む（ステップＶ２）。

【０１８５】訓練を途中で中断していれば、訓練に適応
していないと判断し、次回の訓練課題として、仮想世界
中のコース距離が短いものなど、より難度の低い課題を
指定して処理を終了する。これにより、訓練を最後まで
できない患者が、訓練意欲を低下させることを防ぐこと
ができる（ステップＶ３）。

【０１８６】訓練に適応している場合、訓練結果の評価
を行なう。まず、訓練課題における目標値を１００、最
低基準値を０として、患者の訓練結果を点数化する（ス
テップＶ４）。

【０１８７】次に、それまでの訓練の繰り返しにおける
成績の履歴を分析し、訓練のたびに成績が向上してきて
いるかどうかを判断する（ステップＶ５）。

【０１８８】成績が向上していれば、次のステップＶ８
に進む（ステップＶ６）。成績が向上せず、飽和してい
ると判断すれば、より基本的な機能を対象とする訓練課
題を次回の課題として指定し、処理を終了する。これに
より、基本機能の向上が図れ、結果として現在の訓練課
題で対象としている機能の回復につながる（ステップＶ
７）。

【０１８９】成績が向上してきている場合、患者の訓練
結果が目標値を越えていれば、ステップＶ１０に進む
（ステップＶ８）。

【０１９０】目標値を越えていなければ、現在の訓練課
題をそのまま次回の訓練課題として指定し、処理を終了
する（ステップＶ９）。

【０１９１】患者の訓練結果が目標値を越えている場
合、その訓練課題で設定された難度が最高難度のもので
あれば（ステップＶ１０）、患者のリハビリテーション
の段階を進め、より高次の機能を対象とする訓練課題を
次回の訓練課題として指定し、処理を終了する（ステッ
プＶ１２）。

【０１９２】最高難度でなければ、より難度が高い課題
パラメータが設定された訓練課題を次回の課題として指
定し、処理を終了する（ステップＶ１１）。

【０１９３】以上の処理を、一回の訓練が終了するたび
に行なうことで、患者の回復度合に応じた適切な訓練課
題を提供することができる。

【０１９４】訓練中の患者の重心位置は、図２３の身体
特徴量補正手段２４３によって逐次補正しながら、仮想
患者画像制御手段２３５に入力する。この補正手法につ
いて具体的に説明する。

【０１９５】まず、補正式について説明する。訓練で利
用する身体特徴量の値をＰで表す。健常者が出し得る値
の範囲を、

【０１９６】

【数３】

【０１９７】と置き、これをＰの基準範囲とする。ここ
で、ＰＳＬ、ＰＳＨはそれぞれ健常者が出し得る身体特
徴量の値の最小値、最大値である。一方、患者が出し得
る値の範囲を測定し、それを、

【０１９８】

【数４】

【０１９９】と置く。ここで、ＰＴＬ、ＰＴＨはそれぞ
れ患者が出し得る身体特徴量の最小値、最大値である。
補正は、基本的には、患者が取り得る最小、最大の値が
入力された時に、それぞれ健常者が出し得る最小値、最
大値を出力するように、患者の値から健常者の値へ写像
することで行なう。

【０２００】図３０は、その補正パターンの例を具体的
に示したものである。訓練中の患者の身体特徴量の値を
Ｐｔ とするとき、補正を行なう関数を Ｆ（Ｐｔ） で
表す。

【０２０１】フィルタ１は、実質何も補正をかけないも
のであり、患者の能力をそのまま反映させたい場合など
に用いることができる。

【０２０２】フィルタ２は、最小値、最大値それぞれに
患者と健常者の値の比を求め、より大きな方の比を用い
て患者からの入力値を一次直線で補正するもので、補正
後、少なくとも基準範内の値は全て出せることを意味
し、患者の実行可能な能力内で訓練を行なう場合などに
用いることができる。

【０２０３】フィルタ３は、最小値、最大値それぞれに
患者と健常者の値の比を求め、より小さな方の比を用い
て患者からの入力値を一次直線で補正するもので、補正
後の値が、能力が劣る部分では基準値に達しないことを
意味し、劣る部分を特に集中して訓練したい場合などに
用いることができる。

【０２０４】フィルタ４は、零点を境にして、負の領域
は最小値の比を用いて、正の領域は最大値の比を用い
て、それぞれ一次直線で補正するもので、補正後の値
が、正負の領域で基準範囲内にちょうど収まることを意
味し、訓練で基準範囲内の値全てを利用する必要がある
場合などに用いることができる。

【０２０５】フィルタ５は、零点を境にして、負の領域
は最小値の比を用いて、正の領域は最大値の比を用い
て、それぞれ二次曲線で補正するもので、患者の限界領
域で出力が大きく変化することを意味し、限界領域での
制御能力を強化したい場合などに用いることができる。

【０２０６】フィルタ６は、フィルタ４において、患者
の実際の身体特徴量の最大、最小値よりも一定量だけ大
きな値を、患者の身体特徴量の範囲として用いるもの
で、補正後の値が基準範囲の最小値、最大値に届かない
ことを意味し、基準範囲の最小値、最大値に近付けよう
とする努力をさせることで、患者の現在の限界能力以上
の能力を引き出そうとする場合などに用いることができ
る。ここでαは、患者の身体特徴量の範囲を広げるため
の定数である。

【０２０７】以上述べたようなフィルタから、訓練の目
的、及び訓練で利用する身体特徴量の種類に応じて適切
なものを選択することにより、個々の患者に適した訓練
を行なうことができる。

【０２０８】さらに、例えばフィルタ６など患者の限界
能力以上の部分を引き出そうとするフィルタを使えば、
障害者だけでなくスポーツマンなどの機能向上訓練にも
利用することができる。

【０２０９】また、このように患者の身体特徴量を補正
することで、症状の程度の異なる患者同士でもほぼ等し
い出力値を得られるので、同じ内容の訓練を行なうこと
ができる。その結果、患者間のコミュニケーション、あ
るいは他人と比較する競争心などが生じ、訓練に熱心に
取り組むようになるので、リハビリ効果が高まる。

【０２１０】次に、訓練において患者の身体特徴量を補
正する手順について説明する。図３１は、上記で説明し
た補正フィルタを用いて、身体特徴量を補正する処理の
流れを示したものである。

【０２１１】まず、訓練の開始前に、訓練で利用する身
体特徴量に対して、健常者が平均してとり得る値の範囲
である基準値を設定する（ステップＷ１）。

【０２１２】次に、患者がとり得る身体特徴量の範囲を
測定する（ステップＷ２）。次に、図３０に示したよう
な補正フィルタの中から、訓練の目的に応じたものを選
択する（ステップＷ３）。

【０２１３】次に、身体特徴量の基準値、患者の入力範
囲から、補正フィルタのパラメータを計算し、補正量を
決定する（ステップＷ４）。

【０２１４】訓練を開始する（ステップＷ５）。訓練中
に測定される患者の身体特徴量を、ステップＷ４で決定
した補正量を用いて逐次補正し、仮想患者画像制御手段
に入力する（ステップＷ６）。

【０２１５】訓練が終了すればステップＷ８に進み、そ
うでなければステップＷ１０に進む（ステップＷ７）。

【０２１６】まだ訓練が続いている場合、訓練開始か
ら、あるいは訓練中で前回パラメータを更新した時か
ら、あらかじめ設定しておいた時間が経過したかどうか
を判断し、まだ経過していなければステップＷ６を繰り
返し、経過していれば、ステップＷ１１に進む（ステッ
プＷ１０）。

【０２１７】その時点までに患者から入力された身体特
徴量の最小値、最大値を求め、その値に基づいて再度補
正フィルタのパラメータを計算して補正フィルタを変更
した後、ステップＷ６を繰り返す（ステップＷ１１）。

【０２１８】一回の訓練の終了後、再度訓練を繰り返す
のであればステップＷ１２に進み、繰り返さずに終了す
るのであれば、ステップＷ９に進む（ステップＷ８）。

【０２１９】訓練を終了する場合、訓練中の患者の身体
特徴量の最小値、最大値を、次回の訓練のパラメータ決
定に利用するために記録し、処理を終了する（ステップ
Ｗ９）。

【０２２０】訓練を繰り返す場合、訓練中の患者の身体
特徴量の最小値、最大値を求め、その値に基づいて再度
補正フィルタのパラメータを計算して補正フィルタを変
更し、訓練を開始する（ステップＷ１２）。

【０２２１】以上のステップを、訓練のたびに繰り返
す。ステップＷ１０、Ｗ１１で処理したように、身体特
徴量の履歴に基づき、訓練中でも補正フィルタのパラメ
ータを更新することで、ステップＷ２における患者の入
力範囲の測定での誤差や、訓練中の患者の疲れなどによ
る状態の変化に、即座に対応することができる。

【０２２２】さらには、訓練を健常者の基準値を用いて
開始し、訓練途中で補正フィルタのパラメータを逐次更
新するようにすれば、訓練前の患者の測定を省略するこ
とができ、訓練時間が短縮できる。

【０２２３】また訓練終了後、訓練中の身体特徴量の履
歴に基づいて次回の訓練のための補正フィルタのパラメ
ータを決定することで、次回の訓練のための患者の測定
を省略することができ、訓練時間が短縮できる。

【０２２４】さらには、患者の症状にあった補正量を決
定することができるので、患者がより訓練に集中し、楽
しむことができる。

【０２２５】以上述べたように、本発明の第５の実施形
態によれば、訓練の目的、内容、利用する患者の身体特
徴量などに応じて、仮想患者画像の制御や、患者の身体
特徴量の補正、訓練成績による訓練課題の設定を行なう
ことにより、個々の患者の症状の違いに細かく対応した
リハビリテーションを実施することができる。

【０２２６】

【発明の効果】第１の手段を用いた本発明によれば、身
体特徴量測定手段で患者の身体特徴量を測定し、その状
況によってあらかじめ用意しておいた仮想世界の画像や
効果音を変化させ、ディスプレイやスピーカを通して患
者にフィードバックすることにより、リハビリテーショ
ンの単調さを排除することができ、患者が継続意識を向
上させることができる。

【０２２７】また、画像データに仮想世界の画像を用
い、患者の身体特徴量の変化によって自由に仮想世界を
移動できるようにすることにより、一層のリハビリテー
ションの継続意識を高めることができる。

【０２２８】また、仮想世界での患者と壁との衝突回数
から患者の成績を求め、この成績を元に移動速度を決定
することにより、障害の程度やリハビリテーションの成
果に個別に対応することができ、効率良くリハビリテー
ションを行なうことができる。

【０２２９】また、仮想患者を取り巻く仮想世界の環境
を再現して患者に与えることにより、より臨場感が増
し、一層のリハビリテーションの継続意識を高めること
ができる。

【０２３０】第２の手段を用いた本発明によれば、患者
に対応した仮想患者の画像をディスプレイで表示するこ
とにより、患者が、患者自身の状態、及び、患者自身と
仮想世界との関係を直感的に理解することができるの
で、容易に訓練に慣れることができる。

【０２３１】また、患者の身体特徴量の変化に応じて、
仮想患者画像を回転させることで、患者が、患者自身の
状態の変化を直感的に理解することができるので、身体
の状態を制御する能力を訓練することができる。

【０２３２】第３の手段を用いた本発明によれば、訓練
終了後、患者の訓練結果から決定する訓練成績に基づ
き、次回のリハビリテーションの内容である訓練プログ
ラムを決定することで、患者の回復度合に応じたリハビ
リテーションを実施することができる。

【０２３３】また、訓練プログラムに難度を変更するた
めのパラメータを持たせることで、一種類の仮想世界の
データから、難度の異なる複数の訓練プログラムを生成
することができるので、患者の障害の程度に柔軟に対応
することができる。

【０２３４】また、患者の成績に向上が見られない場
合、一つ前のリハビリテーション段階に対応する訓練プ
ログラムを次回行なわせることで、より基本的な機能の
回復訓練が行なえ、基本機能の向上が図れるので、その
結果、当初対象とした機能が向上する。

【０２３５】また、患者がリハビリテーションを最後ま
で行なえているかどうかの指標となる適応度を判断し、
最後まで行なえていない場合には、患者が対応可能な訓
練プログラムを次回に与えるようにすることで、患者の
訓練意欲をそがずにリハビリテーションを継続して行な
うことができる。

【０２３６】第４の手段を用いた本発明によれば、患者
の空間失認データを用意し、患者に対して空間失認領域
に注意を向ける動作を繰り返すこととなり、空間失認障
害のリハビリテーションを行なうことができる。

【０２３７】さらに、個人別の空間失認データを用意す
ることにより個人の障害の状況にあわせて行なえる。

【０２３８】第５の手段を用いた本発明によれば、患者
の障害の程度に応じて、患者の身体特徴量を補正するこ
とで、異なる障害の程度を持つ患者が、同じように変化
する仮想世界を体験することができるので、患者同士の
コミュニケーションが図れる他、同じ基準で評価するこ
とができる。

【０２３９】また、患者が出し得る身体特徴量の値の範
囲を特定の値の範囲に写像することで、第１の手段を用
いて実現されるリハビリ支援システムに入力される身体
特徴量の値の範囲を一つに限定することができるので、
ある段階の障害の程度に合わせたリハビリ支援システム
で、障害の程度の異なる複数の患者の利用に対応するこ
とができる。

【０２４０】また、患者が実際に出し得る身体特徴量の
値の範囲よりも一定量だけ大きな値の範囲を、患者が出
し得る身体特徴量の値の範囲として仮定して、身体特徴
量を補正することで、患者から、最大限の能力を出そう
とする意欲を引き出すことができ、能力の限界領域での
訓練効果が高まるので、リハビリテーションだけでな
く、健常者やスポーツマンの機能向上訓練にも利用でき
る。

【０２４１】また、訓練終了後に、訓練中の身体特徴量
の履歴に基づいて補正量を更新することで、次回に、よ
り患者の状態にあったリハビリテーションを行なうこと
ができるので、患者は訓練により集中し、楽しむことが
できる。

【０２４２】また、訓練中に、その時点までの身体特徴
量の履歴に基づいて、逐次、補正量を更新することで、
補正量を決定するためにあらかじめ患者の身体特徴量の
特性を測定しておく必要がなく、訓練時間が短縮でき
る。

【０２４３】また、あらかじめ複数の補正パターンを準
備しておき、訓練の目的、及び訓練で利用する身体特徴
量の種類に応じて適切な補正パタ−ンを選択すること
で、個々の患者の症状に応じた訓練を行うことができ
る。

【０２４４】また、第１から第５の手段において、患者
の体の動きを入力する体動入力カメラを用いることによ
り、非接触で患者の身体特徴量を測定できるため、患者
は自由に動き回ることができる。

【０２４５】また、非接触なため測定機器からの転落な
どの危険性もなく安全にリハビリテーションを行なうこ
とができる。また、非接触であることから、ベッドサイ
ドなどで場所を選ばずリハビリテーションを行なうこと
ができる。

【０２４６】また、体動入力カメラで患者の頭部の旋回
量を身体特徴量として測定することにより、非接触で患
者の重心位置を測定でき、重心動揺の障害を持つ患者の
リハビリテーションに利用できる。

【０２４７】また、体動入力カメラで患者の上半身の旋
回量を身体特徴量として測定することにより、体幹のバ
ランス能力を評価することができるので、体幹のバラン
ス訓練が必要な患者のリハビリテーションにも利用でき
る。

【０２４８】また、体動入力カメラで患者の四肢と体と
の幾何学的な位置関係を身体特徴量として測定する体動
入力カメラを用いることにより、四肢に運動障害を持つ
患者のリハビリテーションを行なうことができる。

【０２４９】また、四肢と体との幾何学的な位置関係を
ジェスチャとして検出することにより、リハビリテーシ
ョン支援装置に対してモード切替えなどの指示を行なう
ことができる。

【０２５０】また、第１から第５の手段において、重心
動揺計を使って患者の重心位置を測定することにより、
重心位置を正確に測定することができ、正確なデータに
基づいたリハビリテーションを行なうことができる。

【０２５１】また、第１から第５の手段において、トレ
ッドミルを使って患者の歩行速度または歩行距離を測定
することにより、歩行障害を持つ患者の機能回復訓練に
も適用できる。

【０２５２】また、第１から第５の手段において、筋力
センサを使って患者の筋力を測定することにより、筋力
の弱っている患者や、筋力を維持しようとする患者にも
適用できる。

【０２５３】また、第１から第５の手段において、足踏
み訓練装置を用いて、仰向けに横たわった患者の足踏み
動作時の下肢の踏み込み力、引き戻し力を測定すること
により、下肢に障害を持つ患者のリハビリテーションに
も利用できる。

【０２５４】また、足踏み訓練装置を、患者の健康な側
の足の踏み込み、及び引き戻しの力を利用して、麻痺側
の足が載ったペダルを動かすようにすることで、健康な
側の拘縮予防、麻痺した側の機能回復訓練を同時に行な
える。

【０２５５】また、足踏み訓練装置に、患者の膝が外側
を向くことを防ぐガイドを付けることで、膝に無理な力
がかからないようにすることができる。

【０２５６】また、第１から第５の手段において、患者
の膝下に置いた空気袋を用いて、患者が膝を伸ばす際の
空気圧の変化を測定することで、下肢に障害を持ち弱い
力しか出せない患者のリハビリテーションにも利用でき
る。

【０２５７】また、第１から第５の手段において、患者
の上半身のねじりに連動して旋回するハンドルを用い、
その旋回量を測定することで、体幹のバランス訓練が必
要な患者のリハビリテーションにも利用できる。

【０２５８】第６の手段を用いた本発明によれば、体動
入力カメラで複数の患者を同時に撮影し、複数の仮想患
者を表示することにより、複数の患者が仮想世界で共同
作業ができ、お互いの協調性をも養うことができ、社会
復帰に役立てることができる。

【０２５９】また１つの体動入力カメラで複数の患者を
同時に撮影することにより装置を安価に提供することが
できる。

【０２６０】第７の手段を用いた本発明によれば、複数
の患者で一つの仮想世界を共有することにより、リハビ
リテーションを共同して行なうことができるようにな
り、社会性が養われ、社会復帰に役立つ。

【０２６１】また、従来単調であったリハビリテーショ
ンにおいて、個人毎の障害の差に合わせたインタラクシ
ョンの設定ができ、従来障害者には負荷が大きく困難で
あるスポーツや障害の差がある場合に勝負にならない現
実のスポーツでも、障害の差を越えてともに運動するこ
とができるようになり、リハビリテーションにスポーツ
の楽しみを加えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態におけるリハビリテー
ション支援装置の概要図

【図２】本発明の第２の実施形態におけるリハビリテー
ション支援装置の概要図

【図３】本発明の第３の実施形態におけるリハビリテー
ション支援装置の概要図

【図４】本発明の第４の実施形態におけるリハビリテー
ション支援装置の概要図

【図５】本発明の第１の実施形態におけるリハビリテー
ション支援装置のブロック図

【図６】本発明の第２の実施形態におけるリハビリテー
ション支援装置のブロック図

【図７】本発明の第３の実施形態におけるリハビリテー
ション支援装置のブロック図

【図８】本発明の第４の実施形態におけるリハビリテー
ション支援装置のブロック図

【図９】本発明の第１の実施形態におけるリハビリテー
ション支援装置の重心移動と身体特徴量との関係を示す
図

【図１０】本発明の第１の実施形態におけるリハビリテ
ーション支援装置の重心移動と移動方向の関係図

【図１１】本発明の第１，２の実施形態におけるリハビ
リテーション支援装置の仮想世界の画像データのデータ
形式を示す図

【図１２】本発明の第１の実施形態におけるリハビリテ
ーション支援装置の全体処理フローチャート

【図１３】本発明の第１，２の実施形態におけるリハビ
リテーション支援装置の移動方向決定処理フローチャー
ト

【図１４】本発明の第１，２の実施形態におけるリハビ
リテーション支援装置の移動速度決定処理フローチャー
ト

【図１５】本発明の第１の実施形態におけるリハビリテ
ーション支援装置の衝突処理フローチャート

【図１６】本発明の第２の実施形態におけるリハビリテ
ーション支援装置の上肢位置と身体特徴量との関係図

【図１７】本発明の第２の実施形態におけるリハビリテ
ーション支援装置の全体処理フローチャート

【図１８】本発明の第２の実施形態におけるリハビリテ
ーション支援装置の衝突警告処理フローチャート

【図１９】本発明の第２の実施形態におけるリハビリテ
ーション支援装置の衝突処理フローチャート

【図２０】本発明の第３の実施形態におけるリハビリテ
ーション支援装置の全体処理フローチャート

【図２１】本発明の第３の実施形態におけるリハビリテ
ーション支援装置の姿勢情報決定処理フローチャート

【図２２】本発明の第５の実施形態におけるリハビリテ
ーション支援装置の概要図

【図２３】本発明の第５の実施形態におけるリハビリテ
ーション支援装置のブロック図

【図２４】本発明の第５の実施形態におけるリハビリテ
ーション支援装置の訓練プログラムの内容を示す図

【図２５】本発明の第５の実施形態におけるリハビリテ
ーション支援装置の仮想世界と仮想患者画像の関係図

【図２６】本発明の第５の実施形態におけるリハビリテ
ーション支援装置の身体特徴量と仮想患者画像の移動量
の関係図

【図２７】本発明の第５の実施形態におけるリハビリテ
ーション支援装置の仮想患者画像の回転の様子を示した
図

【図２８】本発明の第５の実施形態におけるリハビリテ
ーション支援装置の身体特徴量と仮想患者画像の回転量
の関係図

【図２９】本発明の第５の実施形態におけるリハビリテ
ーション支援装置の訓練プログラム決定処理のフローチ
ャート

【図３０】本発明の第５の実施形態におけるリハビリテ
ーション支援装置の身体特徴量の補正式

【図３１】本発明の第５の実施形態におけるリハビリテ
ーション支援装置の身体特徴量補正処理のフローチャー
ト

【図３２】本発明の第１の実施形態におけるリハビリテ
ーション支援装置の足踏み訓練装置の概要図

【図３３】本発明の第１の実施形態におけるリハビリテ
ーション支援装置の空気袋の概要図

【図３４】本発明の第１の実施形態におけるリハビリテ
ーション支援装置のハンドルの概要図

【図３５】第１の従来のリハビリテーション支援装置の
概要図

【図３６】第２の従来のリハビリテーション支援装置の
概要図

【符号の説明】

１１ 記憶手段 １２ ディスプレイ １３ スピーカ １４ 重心動揺計 １５ 制御手段 １６ 空間失認データ記憶手段 ２１ 体動入力カメラ ２２ マーカ ２３ 記憶手段 ２４ 制御手段 ２５ 仮想被験者 ２６ 仮想楽器 ５１ ボード部 ５２ ボス部 １０１ 身体特徴量測定手段 １０２ 現在位置保持手段 １０３ 物体データ保持手段 １０４ 画像データ保持手段 １０５ 表示手段 １０６ 移動方向決定手段 １０７ 移動速度決定手段 １０８ 現在位置決定手段 １０９ 衝突判定手段 １１０ 画像制御手段 １２１ 成績情報決定手段 １３１ 環境情報生成手段 １３２ 環境再現手段 １４１ 失認領域データ保持手段 １４２ マーカ生成判定手段 １４３ マーカ画像合成手段 １４４ 警告音出力手段 ２０１ 体動入力カメラ ２０２ カメラ ２０３ 個別画像分解手段 ２０４ 姿勢情報決定手段 ２０５ 姿勢情報保持手段 ２０６ 楽器位置保持手段 ２０７ 衝突判定手段 ２０８ 画像制御手段 ２０９ 画像データ保持手段 ２１０ 音データ保持手段 ２１１ 音制御手段 ２１２ 音出力手段 ２２１ 仮想世界データベース ２２２ ディスプレイ ２２３ スピーカ ２２４ 重心動揺計 ２２５ 全体制御装置 ２２６ 仮想患者画像 ２２７ 椅子 ２３１ 訓練プログラム記憶手段 ２３２ 訓練プログラム決定手段 ２３３ 身体特徴量測定手段 ２３４ 仮想世界状態記憶手段 ２３５ 仮想患者画像制御手段 ２３６ 仮想世界更新手段 ２３７ 映像音響合成手段 ２３８ 映像音響提示手段 ２３９ 訓練結果出力手段 ２４０ 成績判定手段 ２４１ 補正パターン記憶手段 ２４２ 補正パターン決定手段 ２４３ 身体特徴量補正手段 ３０１Ａ リハビリテーション対象者（Ａ） ３０２Ａ 仮想人間（Ｂ） ３０３Ａ 対象者（Ａ）の身体動作計測手段 ３０４Ａ 対象者（Ａ）のディスプレイ ３０５Ａ 対象者（Ａ）の環境出力手段 ３０６Ａ 対象者（Ａ）の通信手段 ３０７Ａ 対象者（Ａ）の障害データ入力保持手段 ３０８Ａ 対象者（Ａ）の仮想世界決定手段 ３０９Ａ 対象者（Ａ）の画像合成手段 ３１０Ａ 対象者（Ａ）の環境合成手段 ３０１Ｂ リハビリテーション対象者（Ｂ） ３０２Ｂ 仮想人間（Ａ） ３０３Ｂ 対象者（Ｂ）の身体動作計測手段 ３０４Ｂ 対象者（Ｂ）のディスプレイ ３０５Ｂ 対象者（Ｂ）の環境出力手段 ３０６Ｂ 対象者（Ｂ）の通信手段 ３０７Ｂ 対象者（Ｂ）の障害データ入力保持手段 ３０８Ｂ 対象者（Ｂ）の仮想世界決定手段 ３０９Ｂ 対象者（Ｂ）の画像合成手段 ３１０Ｂ 対象者（Ｂ）の環境合成手段 ３５０ 仮想世界データ保持手段 ３５１ ハンディキャップ決定保持手段 ３５２ インタラクション判定手段 ３５３ 仮想世界判定手段 ３５４ 仮想世界更新手段 ４２１ 足踏みペダル ４２２ 圧力センサ ４２３ アクチュエータ ４２４ ガイド ４２５ 圧力測定装置 ４３１ 空気袋 ４３２ 圧力センサ ４３３ 圧力測定装置 ４４１ ハンドル ４４２ 台座 ４４３ 可動域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 早川 美保 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 今川 亜紀子 東京都小平市美園町２−８−10 (72)発明者 高杉 紳一郎 福岡県福岡市博多区千代１−29−21 (72)発明者 禰占 哲郎 福岡県福岡市南区長住７丁目１番２−11号 (72)発明者 上島 隆秀 福岡県福岡市東区箱崎２−27−４

Claims (34)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 仮想世界の画像と効果音を記憶する記憶
   手段と、 前記仮想世界の画像を表示するディスプレイと、 前記効果音を発するスピーカと、 患者の身体特徴量を測定する身体特徴量測定手段とを有
   し、 前記身体特徴量測定手段で測定した前記身体特徴量を取
   り込み、前記身体特徴量と前記記憶手段の前記仮想世界
   の画像および前記効果音とを連動して変化せしめ、前記
   ディスプレイと前記スピーカに出力する制御手段を有す
   ることを特徴とするリハビリテーション支援装置。
2. 【請求項２】 仮想世界を仮想建造物の内部または仮想
   都市の内部とし、記憶手段に記憶する仮想世界の画像
   が、患者が仮想世界の内部を移動する時に視野に入りう
   る画像であることを特徴とする請求項１記載のリハビリ
   テーション支援装置。
3. 【請求項３】 制御手段が、 身体特徴量測定手段で測定した身体特徴量を取り込み、 仮想世界の中における患者の移動方向および移動速度の
   うち少なくとも１つと前記身体特徴量とを連動せしめる
   ことによって、 前記身体特徴量と記憶手段の仮想世界の画像および効果
   音を連動して変化せしめ、ディスプレイとスピーカに出
   力することを特徴とする請求項２記載のリハビリテーシ
   ョン支援装置。
4. 【請求項４】 制御手段が、 身体特徴量測定手段で測定した身体特徴量を取り込み、 仮想世界の中の仮想患者を表す仮想患者画像を生成し、 前記身体特徴量の時間的変化に連動して前記仮想患者画
   像を変化せしめ、 仮想世界の画像と前記仮想患者画像とを合成する患者画
   像制御手段を有することを特徴とする請求項１〜３の何
   れかに記載のリハビリテーション支援装置。
5. 【請求項５】 患者画像制御手段が、 身体特徴量の時間的変化に連動して、仮想世界内の特定
   の方向を回転軸として仮想患者画像を回転させることを
   特徴とする請求項４記載のリハビリテーション支援装
   置。
6. 【請求項６】 リハビリテーション終了時に患者の訓練
   結果に基づいて成績を決定する成績判定手段と、 前記成績判定手段が決定した成績に基づき、次回のリハ
   ビリテーションの内容である訓練プログラムを決定する
   訓練プログラム決定手段を備え、 制御手段が前記訓練プログラムの内容に従って動作する
   ことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のリハビ
   リテーション支援装置。
7. 【請求項７】 訓練プログラム決定手段が、 既にある訓練プログラムを構成するパラメータを変更す
   ることで、新たな訓練プログラムを生成することを特徴
   とする請求項６記載のリハビリテーション支援装置。
8. 【請求項８】 成績判定手段が決定する成績の履歴情報
   を解析する成績履歴解析手段を備え、 訓練プログラム決定手段が、前記成績履歴解析手段の解
   析結果に基づき、 患者の成績に向上が見られない場合、一つ前のリハビリ
   テーション段階に対応する訓練プログラムを次回の訓練
   プログラムとして決定することを特徴とする請求項６ま
   たは７に記載のリハビリテーション支援装置。
9. 【請求項９】 リハビリテーション中に身体特徴量測定
   手段が測定する身体特徴量の履歴に基づき、患者がリハ
   ビリテーションを最後まで行なえているかどうかの指標
   となる適応度を判断する適応度判定手段を備え、 訓練プログラム決定手段が、 前記適応度判定手段の判断結果に基づき、 患者がリハビリテーションを最後まで行なえていない場
   合には、患者が対応可能な訓練プログラムを次回の訓練
   プログラムとして決定し、 最後まで行なえている場合には、成績判定手段の判定結
   果に基づいて次回の訓練プログラムを決定することを特
   徴とする請求項６〜８の何れかに記載のリハビリテーシ
   ョン支援装置。
10. 【請求項１０】 記憶手段に、 患者の視野における失認領域と、仮想世界の中の仮想物
    体の幾何学的特性とを記憶する機能を付加し、 かつ、 制御手段に、 身体特徴量測定手段で測定した身体特徴量に加えて、 前記記憶手段の前記失認領域および前記仮想物体の幾何
    学的特性を取り込み、 仮想世界において患者が失認領域にある仮想物体に衝突
    する危険がある場合に、警告を促す警告マーカを生成し
    ディスプレイに出力すると共に、 警告音を前記スピーカに出力する機能を付加したことを
    特徴とする請求項１〜９の何れかに記載のリハビリテー
    ション支援装置。
11. 【請求項１１】 患者の身体特徴量を測定する身体特徴
    量測定手段と、 仮想世界内部における仮想患者の現在位置を記憶する現
    在位置データ保持手段と、 仮想世界内部の仮想物体の位置情報と大きさ情報である
    物体データを記憶する物体データ保持手段と、 仮想世界の画像データを記憶する画像データ保持手段
    と、 仮想世界の画像を表示する表示手段と、 前記身体特徴量測定手段から取り出した前記身体特徴量
    から、仮想患者の移動方向を決定する移動方向決定手段
    と、 前記身体特徴量測定手段から取り出した前記身体特徴量
    から、仮想患者の移動速度を決定する移動速度決定手段
    と、 前記現在位置データ保持手段の前記現在位置と、前記移
    動方向決定手段から取り出した前記移動方向と、前記移
    動速度決定手段から取り出した前記移動速度とから、仮
    想患者の新しい位置を決定し、前記現在位置データ保持
    手段に記憶されている前記現在位置を更新する現在位置
    決定手段と、 前記現在位置データ保持手段の前記現在位置と、前記物
    体データ保持手段の前記物体データとを比較して、仮想
    患者と仮想物体との衝突判定を行なう衝突判定手段と、 前記移動方向決定手段から取り出した前記移動方向と、
    前記現在位置保持手段の前記現在位置と、前記衝突判定
    手段から取り出した前記衝突判定とから、表示すべき仮
    想世界の画像データを前記画像データ保持手段から取り
    出し、前記表示手段に表示する画像制御手段を備えたこ
    とを特徴とするリハビリテーション支援装置。
12. 【請求項１２】 衝突判定から患者の成績情報を決定す
    る成績情報決定手段を付加し、 かつ、 移動速度決定手段を、 前記成績情報決定手段から取り出した前記成績情報から
    患者の移動速度を決定する移動速度決定手段に置き換え
    たことを特徴とする請求項１１記載のリハビリテーショ
    ン支援装置。
13. 【請求項１３】 身体特徴量測定手段から取り出した身
    体特徴量と、移動速度決定手段から取り出した移動速度
    と、衝突判定手段から取り出した衝突判定とから、仮想
    患者を取り巻く仮想環境を定量化した環境情報を生成す
    る環境情報生成手段と、 前記環境情報生成手段から取り出した前記環境情報から
    仮想環境を再現し患者に与える環境再現手段とを付加し
    たことを特徴とする請求項１１または１２に記載のリハ
    ビリテーション支援装置。
14. 【請求項１４】 患者の失認領域データを記憶する失認
    領域データ保持手段と、 現在位置保持手段の現在位置と、物体データ保持手段の
    物体データと、前記失認領域データ保持手段の失認領域
    データから、患者に衝突の警告を与えるマーカを生成す
    るか否かのマーカ生成判定を行なうマーカ生成判定手段
    と、 前記マーカ生成判定手段から前記マーカ生成判定を取り
    込みマーカ画像を生成し、前記画像制御手段から取り出
    した画像データと合成して表示手段に出力する画像合成
    手段と、 前記マーカ生成判定手段から前記マーカ生成判定を取り
    込み警告音を出力する警告音出力手段とを付加したこと
    を特徴とする請求項１１〜１３の何れかに記載のリハビ
    リテーション支援装置。
15. 【請求項１５】 身体特徴量測定手段が、 患者の障害の程度に応じて前記身体特徴量を補正する身
    体特徴量補正手段を備えることを特徴とする請求項１〜
    １４の何れかに記載のリハビリテーション支援装置。
16. 【請求項１６】 身体特徴量補正手段が、 患者が出し得る身体特徴量の値の範囲を特定の値の範囲
    に写像することを特徴とする請求項１５記載のリハビリ
    テーション支援装置。
17. 【請求項１７】 身体特徴量補正手段が、 患者が実際に出し得る身体特徴量の値の範囲よりも一定
    量だけ大きな値の範囲を、患者が出し得る身体特徴量の
    値の範囲と仮定して前記身体特徴量を補正することを特
    徴とする請求項１６記載のリハビリテーション支援装
    置。
18. 【請求項１８】 身体特徴量補正手段が、 リハビリテーション中に前記身体特徴量測定手段が測定
    した前記身体特徴量の履歴に基づき、リハビリテーショ
    ン終了後に補正量を変更することを特徴とする請求項１
    ５〜１７の何れかに記載のリハビリテーション支援装
    置。
19. 【請求項１９】 身体特徴量補正手段が、 リハビリテーション中に前記身体特徴量測定手段が測定
    する前記身体特徴量の履歴に基づき、リハビリテーショ
    ン中に逐次、補正量を変更することを特徴とする請求項
    １５〜１８の何れかに記載のリハビリテーション支援装
    置。
20. 【請求項２０】 身体特徴量補正手段が、 複数の補正パターンから訓練の内容に応じた補正パター
    ンを選択することを特徴とする請求項１５〜１９の何れ
    かに記載のリハビリテーション支援装置。
21. 【請求項２１】 身体特徴量測定手段を、複数の患者を
    １つのカメラで同時に撮影し、患者毎に画像を分解した
    後、各患者の身体特徴量を測定する体動入力カメラと
    し、 かつ、 患者画像制御手段を、 複数の患者の前記身体特徴量を取り込み、各患者に対応
    した複数の仮想患者画像をそれぞれ生成し、各患者に対
    応した前記身体特徴量の時間的変化に連動して前記仮想
    患者画像をそれぞれ変化せしめ、仮想世界の画像と複数
    の前記仮想患者画像とを合成する患者画像制御手段で置
    き換えたことを特徴とする請求項１〜２０の何れかに記
    載のリハビリテーション支援装置。
22. 【請求項２２】 身体特徴量測定手段を、 患者の画像を取り込み身体特徴量を測定する体動入力カ
    メラとし、 前記体動入力カメラで患者の四肢と体との幾何学的な位
    置関係を身体特徴量として測定することを特徴とする請
    求項１〜２０の何れかに記載のリハビリテーション支援
    装置。
23. 【請求項２３】 身体特徴量測定手段を、 患者の画像を取り込み身体特徴量を測定する体動入力カ
    メラとし、 前記体動入力カメラで患者の頭部の旋回量を身体特徴量
    として測定することを特徴とする請求項１〜２０の何れ
    かに記載のリハビリテーション支援装置。
24. 【請求項２４】 身体特徴量測定手段を、 患者の画像を取り込み身体特徴量を測定する体動入力カ
    メラとし、 前記体動入力カメラで患者の上半身の旋回量を身体特徴
    量として測定することを特徴とする請求項１〜２０の何
    れかに記載のリハビリテーション支援装置。
25. 【請求項２５】 身体特徴量測定手段を重心動揺計と
    し、 前記重心動揺計で患者の重心位置を身体特徴量として測
    定することを特徴とする請求項１〜２０の何れかに記載
    のリハビリテーション支援装置。
26. 【請求項２６】 身体特徴量測定手段をトレッドミルと
    し、 前記トレッドミルで患者の歩行速度と歩行距離の少なく
    とも１つを身体特徴量として測定することを特徴とする
    請求項１〜２０の何れかに記載のリハビリテーション支
    援装置。
27. 【請求項２７】 身体特徴量測定手段を筋力センサと
    し、 前記筋力センサで患者の筋力を身体特徴量として測定す
    ることを特徴とする請求項１〜２０の何れかに記載のリ
    ハビリテーション支援装置。
28. 【請求項２８】 身体特徴量測定手段を、 仰向けに横たわった患者の足踏み動作に応じて左右の足
    の載ったペダルがそれぞれ前後に移動、または回転し、
    その時の足の踏み込み力、及び引き戻し力を片足毎に測
    定するセンサを備えた足踏み訓練装置とし、 前記センサで患者による足の踏み込み力、及び引き戻し
    力を身体特徴量として測定することを特徴とする請求項
    １〜２０の何れかに記載のリハビリテーション支援装
    置。
29. 【請求項２９】 足踏み訓練装置が、 患者の膝が体の外側に向くことを防ぐガイドを備えるこ
    とを特徴とする請求項２８記載のリハビリテーション支
    援装置。
30. 【請求項３０】 足踏み訓練装置が、 患者の健康な側の足の踏み込み、及び引き戻しの力を利
    用して、麻痺側の足が載ったペダルを動かすことを特徴
    とする請求項２８または２９に記載のリハビリテーショ
    ン支援装置。
31. 【請求項３１】 身体特徴量測定手段を、 膝を軽く曲げた状態で伸ばした両足のそれぞれの膝下に
    置き、かつ内部の空気圧を測定するセンサを備えた空気
    袋とし、 前記センサが、 患者が膝を伸ばす際の空気袋内部の空気圧を身体特徴量
    として測定することを特徴とする請求項１〜２０の何れ
    かに記載のリハビリテーション支援装置。
32. 【請求項３２】 身体特徴量測定手段を、 患者が両手で把持し、かつ患者を中心として回転可能な
    ハンドルとし、 患者の上半身の旋回に伴って回転する前記ハンドルの回
    転角を身体特徴量として測定することを特徴とする請求
    項１〜２０の何れかに記載のリハビリテーション支援装
    置。
33. 【請求項３３】 対象者の身体動作を計測する身体動作
    計測手段と、 前記対象者に画像を提示するディスプレイと、 前記対象者に与える環境を出力する環境出力手段と、 外部装置と通信するための通信手段と、 前記対象者の障害の程度を表す障害データを入力し、保
    持する障害データ入力保持手段と、 前記対象者の前記障害データと前記身体動作計測手段で
    得られた対象者の身体動作データと前記通信手段で得ら
    れたデータをもとに、前記ディスプレイに与える画像と
    前記環境出力手段で出力する環境を決定する仮想世界決
    定手段と、 前記仮想世界決定手段の命令に従い前記ディスプレイに
    出力する画像をリアルタイムに合成する画像合成手段
    と、 前記仮想世界決定手段の命令に従い対象者に与える環境
    をリアルタイムに合成し、前記環境出力手段に指示する
    環境合成手段を備えたリハビリテーション支援装置。
34. 【請求項３４】 仮想世界決定手段を、 仮想世界の状態を表す仮想世界データを保持する仮想世
    界データ保持手段と、 障害データ入力保持手段からの対象者の前記障害データ
    からハンディキャップデータを決定し、保持するハンデ
    ィキャップ決定保持手段と、 前記ハンディキャップデータと身体動作計測手段から得
    られた対象者の身体動作データと前記仮想世界データ
    で、対象者と前記仮想世界のインタラクションを判定す
    るインタラクション判定手段と、 前記仮想世界データ保持手段のデータから仮想世界の変
    化を判定する仮想世界判定手段と、 前記インタラクション判定手段と前記仮想世界判定手段
    の判定と通信手段からのデータから仮想世界データ保持
    手段のデータを更新する仮想世界更新手段で構成するこ
    とを特徴とする請求項３３記載のリハビリテーション支
    援装置。