JP6897177B2 - リハビリに使用可能な訓練装置及びリハビリに使用可能な訓練装置用のコンピュータープログラム - Google Patents

Description

本発明は、リハビリに使用可能な訓練装置及びリハビリに使用可能な訓練装置用のコンピュータープログラムに関する。

特許文献１に記載の訓練装置では、リハビリを行う患者（動作主）の脳機能を計測・解析し、動作主感覚やリハビリテーション効果の関係を客観的に示し、その結果から、より適したリハビリ運動を選択している。

特開２００７−２０８３５号公報

しかし、脳活動では患者の実際の運動量が分からないため、運動選択の指標として十分ではない。したがって、視覚刺激による十分な訓練効果を得ることが難しいという問題があった。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。本発明の一形態によれば、リハビリに使用可能な訓練装置が提供される。この訓練装置は、前記訓練装置の使用者の身体の第１動作を撮影する撮影部と、撮像された映像から前記第１動作に関する第１動作パラメーター値を取得する動作パラメーター値取得部と、前記第１動作パラメーター値に基づいて、前記第１動作に関して前記第１動作パラメーター値とは異なる動作特性を示す動作パラメーター値を有する訓練映像を、撮像された映像を修正することによって生成する訓練映像生成部と、前記訓練映像を表示する表示部と、を備える。この形態によれば、訓練装置の使用者の第１動作に関する動作パラメーター値を取得し、動作パラメーター値に基づいて第１動作に関して前記第１動作パラメーター値とは異なる動作特性を示す訓練映像を生成し、使用者は、この訓練映像を見て動作訓練を行うことができるので、使用者は、適切な訓練映像で動作訓練を行うことができる。

（１）本発明の一形態によれば、リハビリに使用可能な訓練装置が提供される。この訓練装置は、前記訓練装置の使用者の身体の第１動作に関する第１動作パラメーター値を取得する動作パラメーター値取得部と、前記第１動作パラメーター値に基づいて、前記第１動作に関して前記第１動作パラメーター値とは異なる動作特性を示す動作パラメーター値を有する訓練映像を生成する訓練映像生成部と、前記訓練映像を表示する表示部と、を備える。
この形態によれば、訓練装置の使用者の第１動作に関する動作パラメーター値を取得し、動作パラメーター値に基づいて第１動作に関して前記第１動作パラメーター値とは異なる動作特性を示す訓練映像を生成し、使用者は、この訓練映像を見て動作訓練を行うことができるので、使用者は、適切な訓練映像で動作訓練を行うことができる。

（２）上記形態において、前記訓練映像生成部は、前記第１動作パラメーター値に基づいて、前記第１動作に関して前記第１動作パラメーター値とは異なる動作特性を示す動作パラメーター値を有する訓練映像を含むＮ個（Ｎは２以上の整数）の訓練映像を生成し、前記表示部は、前記Ｎ個の訓練映像から選択された第１訓練映像を表示してもよい。
この形態によれば、訓練装置の使用者の第１動作に関する動作パラメーター値を取得し、動作パラメーター値に基づいてＮ個の訓練映像を生成し、使用者は、Ｎ個の訓練映像から選択された第１訓練映像を見て動作訓練を行うことができるので、使用者は、適切な第１訓練映像で動作訓練を行うことができる。

（３）上記形態において、前記表示部は、前記使用者が前記表示部に表示された前記第１訓練映像を視認しつつ、前記表示部を透過して前記使用者の身体を視認可能な透過型表示部であってもよい。
この形態によれば、使用者は、第１訓練映像を見ながら、動作訓練を行う使用者の身体を視認できるので、視覚刺激による十分な訓練効果を得ることができる。

（４）上記形態において、さらに、前記使用者の身体の動作を撮影する撮影部を備え、前記表示部は、前記第１訓練映像と共に、前記撮影部が撮影した前記使用者の身体の動作の映像をリアルタイムに表示する没入型表示部であってもよい。
この形態によれば、使用者は、表示部に表示された第１訓練映像を見ながら、撮影部が撮影し表示部に表示された動作訓練を行う使用者の身体の動作の映像をリアルタイムに見ることができるので、視覚刺激による十分な訓練効果を得ることができる。

（５）上記形態において、前記動作パラメーター値取得部は、前記使用者が前記第１訓練映像に基づいて動作訓練を行うときの第２動作に関する第２動作パラメーター値を取得し、前記訓練映像生成部は、前記第２動作パラメーター値に基づいて前記Ｎ個の訓練映像の中から第２訓練映像を選択し、前記表示部は、前記第２訓練映像を表示してもよい。
この形態によれば、第２訓練映像として、生成されているＮ個の訓練映像の中から使用者の動作訓練に適した第２訓練映像を選択し、表示部に表示できる。

（６）上記形態において、前記第１動作パラメーター値及び前記第２動作パラメーター値は、前記使用者の特定の関節の可動速度であってもよい。
（７）上記形態において、前記第１動作パラメーター値は前記使用者の特定の関節の可動速度と可動角度のうちの一方であり、前記第２動作パラメーター値は前記特定の関節の可動速度と可動角度のうちの他方であってもよい。
これらの形態によれば、第１動作パラメーター値、第２動作パラメーター値として、特定の関節の可動速度や、特定の関節の可動角度を利用できる。

（８）上記形態において、前記使用者の身体を撮影する撮影部と、前記使用者の特定の関節の角度を測定可能なゴニオメーターと、前記特定の関節の動作時の加速度を測定可能な加速度センサーとのうちの少なくとも１つを備え、前記動作パラメーター値取得部は、前記撮影部と前記ゴニオメーターと前記加速度センサーのうちの少なくとも１つの出力を用いて前記第１動作パラメーター値及び前記第２動作パラメーター値を取得してもよい。
この形態によれば、動作パラメーター値取得部は、撮影部からの映像の他、ゴニオメーターや加速度センサーからの信号を用いても第１動作パラメーター値及び第２動作パラメーター値を取得可能となる。

（９）本発明の他の形態によれば、リハビリに使用可能な訓練装置の制御部が提供される。この制御部は、前記訓練装置の使用者の身体の第１動作に関する第１動作パラメーター値を取得する動作パラメーター値取得部と、前記第１動作パラメーター値に基づいて、前記第１動作に関して前記第１動作パラメーター値とは異なる動作特性を示す動作パラメーター値を有する訓練映像を含むＮ個（Ｎは２以上の整数）の訓練映像を生成する訓練映像生成部と、前記Ｎ個の訓練映像のうちの１つの訓練映像を第１訓練映像として表示部に出力する出力部と、を備える。
この形態によれば、訓練装置の使用者の第１動作に関する動作パラメーター値を取得し、動作パラメーター値に基づいてＮ個の訓練映像を生成し、使用者は、Ｎ個の訓練映像から選択された第１訓練映像を見て動作訓練を行うことができるので、使用者は、適切な第１訓練映像で動作訓練を行うことができる。

（１０）本発明の他の形態によれば、リハビリに使用可能な訓練装置が提供される。この訓練装置は、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の訓練映像であって、前記訓練装置の使用者の身体の第１動作に関して互いに異なる動作パラメーター値を有するＮ個の訓練映像を予め記憶している記憶部と、前記Ｎ個の訓練映像から選択された第１訓練映像を表示する表示部と、を備える。
この形態によれば、使用者は、Ｎ個の訓練映像から選択された第１訓練映像を見て動作訓練を行うことができるので、使用者は、適切な第１訓練映像で動作訓練を行うことができる。

本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、リハビリに使用可能な訓練装置の他、リハビリに使用可能な訓練装置用のコンピュータープログラム等、様々な形態で実現することができる。

第１実施形態のリハビリに使用可能な訓練装置を示す説明図。 訓練装置のコントローラーを示す説明図。 訓練装置の処理フローチャート。 処理フローチャートの処理内容の一部を模式的に示す説明図。 使用者が表示部を通して見た特定部位の様子を示す説明図。 使用者が表示部を通して見た特定部位の様子を示す説明図。 使用者が表示部を通して見た特定部位の様子を示す説明図。 使用者が表示部を通して見た特定部位の様子を示す説明図。 使用者が表示部を通して見た特定部位の様子を示す説明図。 使用者が表示部を通して見た特定部位の様子を示す説明図。 使用者が表示部を通して見た特定部位の様子を示す説明図。 第２実施形態の訓練装置の処理フローチャート。 第２実施形態の訓練装置の処理フローチャートの処理内容の一部を模式的に示す説明図。 第３実施形態の訓練装置の処理フローチャート。 第３実施形態の訓練装置の処理フローチャートの処理内容の後半の一部を模式的に示す説明図。 第４実施形態の訓練装置の処理フローチャート。 第５実施形態の訓練装置の処理フローチャート。 変形例１の訓練装置を示す説明図。 変形例２のコントローラーを示す説明図。 変形例３の訓練装置を示す説明図。 変形例４の訓練装置を示す説明図。

・第１実施形態
図１は、第１実施形態のリハビリに使用可能な訓練装置１００を示す説明図である。訓練装置１００は、ヘッドマウントディスプレイ１１０と、コントローラー２００を備える。ヘッドマウントディスプレイ１１０は、訓練装置１００の使用者３００の頭部３１０に装着される。ヘッドマウントディスプレイ１１０は、表示部１２０と、投影部１３０と、通信部１４０と、撮影部１５０と、を備える。本実施形態では、表示部１２０は、使用者３００の目３２０と対向する位置に設けられている。投影部１３０は、表示部１２０に光を投影する装置である。表示部１２０は、投影部１３０から投影された光を使用者３００の目３２０に向けて反射する。使用者３００は、表示部１２０からの反射光により、虚像を見ることができる。また、表示部１２０は、透過型表示部であり、投影部１３０からの光を反射するとともに、投影部１３０と反対側から来た光を透過することができる。したがって、使用者３００は、投影部１３０から表示部１２０に投影される映像とともに、表示部１２０を通して特定部位である手３３０を見ることができる。なお、ヘッドマウントディスプレイ１１０は、表示部１２０として、右目用、左目用の２つを備えているが、投影部１３０も右目用、左目用の２つを備えている。２つの投影部１３０は、２つの表示部１２０に同じ映像を映しても良く、それぞれ別の映像を映してもよい。また、投影部１３０は、２つの表示部１２０にそれぞれ右目用、左目用の映像を投影し、使用者３００に立体映像を認識させるようにしてもよい。

撮影部１５０は、使用者３００の特定部位（例えば手や足）を撮影する。第１実施形態の訓練装置１００では、ヘッドマウントディスプレイ１１０が撮影部１５０を備えているが、ヘッドマウントディスプレイ１１０と別個に撮影部１５０を備える構成であってもよい。但し、撮影部１５０が撮影する特定部位の映像は、使用者３００が、表示部１２０を通して見る特定部位の見え方と近似していることが好ましい。従って、撮影部１５０は、ヘッドマウントディスプレイ１１０上の使用者３００の目３２０に近い位置に設けられていることが好ましい。撮影部１５０は、立体映像を撮影可能なステレオカメラでもよく、モノラルのカメラでもよい。

図２は、訓練装置１００のコントローラー２００を示す説明図である。コントローラー２００は、ＣＰＵ２１０と、動作パラメーター値取得部２２０と、訓練映像生成部２３０と、記憶部２４０と、出力部２５０と、入力部２６０と、操作部２７０と、を備える。第１実施形態では、動作パラメーター値取得部２２０は、撮影部１５０が撮影した映像から動作パラメーター値を取得する。動作パラメーター値取得部２２０は、画像処理部２２２と、速度取得部２２４と、角度取得部２２５と、動作パラメーター値決定部２２６と、を備える。画像処理部２２２は、撮影部１５０で取得された映像から、使用者３００の特定部位の動作を解析する。速度取得部２２４は、画像解析部２２２の解析結果に基づいて使用者３００の特定部位の関節の可動速度を取得する。可動速度は、使用者３００が特定部位の関節を、どの程度の速度で曲げたり、伸ばしたりできるかを示し、速度あるいは、角速度で表すことができる。たとえば、例えば、使用者３００が特定部位の関節の動きを複数回繰り返し、複数回のうちの最大の速度を可動速度とする。あるいは、複数回の平均の速度を可動角度としてもよい。角度取得部２２５は、画像解析部２２２の解析結果に基づいて使用者３００の特定部位の関節の可動角度を取得する。関節の可動角度とは、使用者が特定部位の関節を所定の状態からどこまで広げるあるいは縮めることが出来るかを示し、角度（度あるいはラジアン）で示される。例えば、使用者３００が特定部位の関節の動きを複数回繰り返し、複数回のうちの最大の角度を可動角度とする。あるいは、複数回の平均の角度を可動角度としてもよい。なお、角度取得部２２５は、特定部位の関節の角速度を取得することも可能である。動作パラメーター値決定部２２６は、速度取得部２２４または角度取得部２２５で取得された値に基づいて動作パラメーター値を決定する。第１実施形態では、動作パラメーター値決定部２２６は、特定部位の関節の可動速度を動作パラメーター値として使用する。この場合、動作パラメーター値として使用する可動速度以外の条件（例えば、可動角度、訓練時間、使用者３００の重症度、使用者３００の年齢などの条件）を同一にして、使用者３００に特定部位の関節の動作を実行させて、特定部位の関節の可動速度を測定し、所定の動作パラメーター値を取得する。なお、撮影部１５０で取得された映像が異なっていれば、動作パラメーター値が異なっていると言える。または、可動速度以外の条件（例えば、可動角度、訓練時間、使用者３００の重症度、使用者３００の年齢などの条件）を同一にして、特定部位の関節の可動速度のみを異ならせた条件で、映像をそれぞれ生成する。生成されたぞれぞれの映像を比較し、映像が異なった場合は、可動速度により出力映像が異なったと言える。一例として、入力映像を１つ生成し、その入力映像の再生速度を異ならせた映像を生成する。または、ロボットを使用し、ロボットの特定部位の可動速度以外の条件を同一にしても良い。または、ロボットの特定部位の動作範囲は変えずに速度のみ変えても良い。動作パラメーター値として考えられる可動角度等についても同様である。例えば、可動角度を動作パラメーター値として使用する場合、ロボットの特定部位の可動速度は変えずに可動角度のみ変えても良い。なお、速度取得部２２４と角度取得部２２５のうちの一方は省略可能である。

訓練映像生成部２３０は、使用者３００が動作訓練を行うときに模倣する訓練映像を生成する。訓練映像生成部２３０は、訓練映像として、動作パラメーター値取得部２２０で取得した第１動作パラメーター値よりも高度な動作特性を示す動作パラメーター値を有する訓練映像を含むＮ個（Ｎは１以上の整数）の訓練映像を生成可能である。なお、Ｎは２以上の整数であることが好ましい。「高度な動作特性」とは、その動作に関してより高い機能と評価される特性を意味する。例えば、関節の可動速度に関しては、速度が速いほどより高度な動作特性を示す場合もあり、速度が遅いほど、高度な動作特性を示す場合もある。また、関節の可動角度に関しては、角度が大きいほどより高度な動作特性を示す場合もあり、角度が小さいほどより高度な動作特性を示す場合もある。Ｎ個の訓練映像は、動作パラメーター値が第１動作パラメーター値より大きな（速度又は角速度が速い）１つ以上の訓練映像の他に、動作パラメーター値が第１動作パラメーター値以下（速度又は角速度が等しいか又は小さい）の１つ以上の訓練映像を含んでいても良い。記憶部２４０は、訓練映像を記憶する。

出力部２５０は、ヘッドマウントディスプレイ１１０などの外部の表示装置に映像を送る。入力部２６０は、撮影部１５０からの映像の入力を受け付ける。入力部２６０は、撮影部１５０以外の他のセンサーからの信号が入力できるように構成されていてもよい。動作パラメーター値取得部２２０が撮影部１５０以外の他のセンサーからの信号から第１動作パラメーター値を取得するように構成すれば、撮像部１５０は省略可能である。操作部２７０は、コントローラー２００に対して、使用者３００または使用者３００のコーチが操作する操作部である。使用者３００のコーチは、使用者３００に動作訓練の指導、助言をする者であり、例えば、医師や理学診療士がコーチとなる。

図３は、訓練装置１００の処理フローチャートである。図４は、処理フローチャートの処理内容の一部を模式的に示す説明図である。ステップＳ１１０では、撮影部１５０により、使用者３００の特定部位の第１動作を撮影する。ステップＳ１２０では、動作パラメーター値決定部２２６は、第１動作に関する第１動作パラメーター値ＭＰ１を決定する。第１実施形態において、第１動作パラメーター値ＭＰ１としては、特定の関節の可動速度を使用する。例えば、動作パラメーター値決定部２２６は、複数回の第１動作における関節の可動速度のうちの最大値を第１動作パラメーター値ＭＰ１として決定する。なお、複数回の関節の可動速度の平均値を第１動作パラメーター値ＭＰ１としても良い。

ステップＳ１３０では、訓練映像生成部２３０は、第１動作パラメーター値ＭＰ１に基づいて、第１動作パラメーター値ＭＰ１よりも高度な動作特性を示す動作パラメーター値を有する訓練映像を含むＮ個（Ｎは１以上の整数）の訓練映像ＴＭＶ１ａ、ＴＭＶ１ｂ、ＴＭＶ１ｃを生成し、記憶部２４０に格納する。Ｎ個の訓練映像ＴＭＶ１ａ、ＴＭＶ１ｂ、ＴＭＶ１ｃは、アニメーションを利用して作成しても良く、あるいは、ステップＳ１１０で得られた映像を修正することによって生成してもよい。第１実施形態において、Ｎ個の訓練映像ＴＭＶ１ａ、ＴＭＶ１ｂ、ＴＭＶ１ｃのうちの１つの訓練映像ＴＭＶ１ｂは、その動作に関する動作パラメーター値ＭＰ１ｂとして、第１動作パラメーター値ＭＰ１と同一の動作パラメーター値を有し、残りの訓練映像ＴＭＶ１ａ、ＴＭＶ１ｃは、その動作に関する動作パラメーター値ＭＰ１ａ、ＭＰ１ｃとして、第１動作パラメーター値ＭＰ１と異なる動作パラメーター値を有する。例えば、訓練映像ＴＭＶ１ａの動作パラメーター値ＭＰ１ａは、第１動作パラメーター値ＭＰ１よりも大きく、訓練映像ＴＭＶ１ｃの動作パラメーター値ＭＰ１ｃは、第１動作パラメーター値ＭＰ１よりも小さい。なお、高度な動作特性を有する訓練映像ＴＭＶ１ａの動作パラメーター値Ｍｐ１ａは、例えば、第１動作パラメーター値ＭＰ１の１．１倍以上１．３倍以下の値とすることが好ましい。なお、訓練映像の数Ｎは、１以上の任意の整数に設定可能である。

ステップＳ１４０では、コントローラー２００は、Ｎ個の訓練映像のうちの１つを第１訓練映像ＴＭＶ１として選択してヘッドマウントディスプレイ１１０に送る。表示部１２０は、第１訓練映像ＴＭＶ１を表示する。Ｎ個の訓練映像ＴＭＶ１ａ、ＴＭＶ１ｂ、ＴＭＶ１ｃのうちから第１訓練映像ＴＭＶ１を選択する方法としては、例えば、以下のような種々の方法を採用可能である。
（ａ）訓練装置１００の使用者３００または使用者３００のコーチが操作部２７０を用いて選択する。
（ｂ）予め定められた選択規則（第１選択規則）に従って選択する。この具体例は、以下の通りである。
（ｂ１）動作パラメーター値が第１動作パラメーター値よりも大きい訓練映像のうち、その動作パラメーター値が最も小さいものを選択する。
（ｂ２）Ｎ個の訓練映像からランダムに選択する。

なお、Ｎ＝１の場合には、ステップＳ１３０で作成された１個の訓練映像がステップＳ１４０で表示される。本明細書において、「Ｎ個の訓練映像の中から第１訓練映像を選択する」という文言は、この場合も含む広い意味を有している。

図５から図１１は、使用者３００が表示部１２０を通して見た特定部位の様子を示す説明図である。図５は、１つの動作訓練の開始前の手３３０を握った状態を示し、図１１は、１つの動作訓練の終了後の手３３０を開いた状態を示している。図６から図１０は、図５と図１１の中間の状態を順に示している。また、図６から図１０において、実線で示したものは、表示部１２０を透過して見える特定部位（手３３０）であり、破線で示したものは、コントローラー２００から送られた特定部位（手３３０）の映像３３１であり、第１訓練映像ＴＭＶ１の映像である。なお、図５から図１１においては、使用者３００が動作訓練を行う一方の手３３０に加えて、動作訓練を行わない他方の手３４０も図示している。実線と破線を比較すれば分かるように、第１訓練映像ＴＭＶ１の映像３３１と表示部１２０を透過して見える特定部位（手３３０）とはほぼ重なっており、第１訓練映像ＴＭＶ１の映像３３１は、表示部１２０を透過して見える特定部位（手３３０）よりも、少し動作が進んでいる。すなわち、使用者３００は、破線で示す第１訓練映像ＴＭＶ１の映像３３１に追従するように、特定部位の関節を動かすことで、動作訓練を行う。なお、図６から図１０では、実線と破線は、ほぼ重なっているが、使用者３００は、例えば手３３０を左右あるいは上下に移動させ、第１訓練映像ＴＭＶ１の映像３３１と表示部１２０を透過して見える特定部位とが重ならずに並ぶようにして、動作訓練を行っても良い。

第１実施形態によれば、使用者３００の第１動作に基づいて第１動作パラメーター値ＭＰ１を取得し、第１動作パラメーター値ＭＰ１よりも高度な動作特性を示す動作パラメーター値を有する訓練映像を含むＮ個（Ｎは１以上の整数）の訓練映像ＴＭＶ１ａ、ＴＭＶ１ｂ、ＴＭＶ１ｃを作成し、その中から第１訓練映像ＴＭＶ１を選択して表示するので、使用者３００は、適切な第１訓練映像ＴＭＶ１の映像３３１を見て動作訓練を行うことができる。また、使用者３００は、動作訓練を行うときに、第１訓練映像ＴＭＶ１の映像３３１と、自らの動作との両方を見ることができるので、視覚刺激による十分な訓練効果を得るとともに、効率的な動作訓練を行うことができる。

・第２実施形態
図１２は、第２実施形態の訓練装置の処理フローチャートである。図１３は、第２実施形態における処理フローチャートの処理内容の一部を模式的に示す説明図である。第２実施形態の訓練装置１００の構成は、第１実施形態の訓練装置１００の構成と同じである。第１実施形態と第２実施形態では、図３のステップＳ１３０およびステップＳ１４０の代わりにステップＳ１３１、Ｓ１４１を備える点である。他の動作については同じである。

ステップＳ１３１では、訓練映像生成部２３０は、第１動作パラメーター値ＭＰ１に基づいて、第１動作パラメーター値ＭＰ１と異なる動作パラメーター値を有する訓練映像ＴＭＶ１ｄを生成し、記憶部２４０に格納する。ステップＳ１４１では、コントローラー２００は、訓練映像ＴＭＶ１ｄを第１訓練映像ＴＭＶ１として選択してヘッドマウントディスプレイ１１０に送る。

第２実施形態によれば、使用者３００の第１動作に基づいて第１動作パラメーター値ＭＰ１を取得し、第１動作パラメーター値ＭＰ１と異なる動作特性を示す動作パラメーター値を有する訓練映像を含む１つの訓練映像ＴＭＶ１ｄを作成し、その訓練映像ＴＭＶｄ１を第１訓練映像ＴＭＶ１として表示するので、使用者３００は、適切な第１訓練映像ＴＭＶ１の映像３３１を見て動作訓練を行うことができる。また、使用者３００は、動作訓練を行うときに、第１訓練映像ＴＭＶ１の映像３３１と、自らの動作との両方を見ることができるので、視覚刺激による十分な訓練効果を得るとともに、効率的な動作訓練を行うことができる。

・第３実施形態
図１４は、第３実施形態の訓練装置１００の処理フローチャートである。図１５は、第３実施形態の訓練装置１００の処理フローチャートの処理内容の後半の一部を模式的に示す説明図である。第３実施形態の訓練装置１００の構成は、第１実施形態の訓練装置１００の構成と同じである。この処理フローチャートは、図３に示した処理フローチャートのステップＳ１４０よりも後に、ステップＳ１５０、Ｓ１６０、Ｓ１７０をさらに備える点が異なっている。

ステップＳ１５０の処理は、ステップＳ１１０の処理と同じであり、撮影部１５０により、使用者３００の特定部位の第２動作を撮影する。第２動作とは、第１訓練映像ＴＭＶ１に基づいて動作訓練を行うときの動作である。ステップＳ１６０の処理は、ステップＳ１２０の処理と同じであり、動作パラメーター値取得部２２０は、第２動作に関する第２動作パラメーター値ＭＰ２を取得する。第３実施形態では、第２動作パラメーター値ＭＰ２として、第１動作パラメーター値ＭＰ１と同様に、関節の可動速度を使用する。

ステップＳ１７０では、訓練映像生成部２３０は、第２動作パラメーター値ＭＰ２に基づいて、Ｎ個の訓練映像ＴＭＶ１ａ、ＴＭＶ１ｂ、ＴＭＶ１ｃの中から１つの訓練映像を第２訓練映像ＴＭＶ２として選択して、表示する。第２訓練映像ＴＭＶ２は、ステップＳ１４０で表示した第１訓練映像ＴＭＶ１と同じ訓練映像でも良いが、異なる訓練映像を選択することが好ましい。従って、第３実施形態では、ステップＳ１３０で作成する訓練映像の数Ｎは２以上とすることが好ましい。Ｎ個の訓練映像ＴＭＶ１ａ、ＴＭＶ１ｂ、ＴＭＶ１ｃの中から第２訓練映像ＴＭＶ２を選択する方法としては、例えば、以下のような種々の方法を採用可能である。いずれの方法を採用するかは、操作部２７０への入力により決定されても良い。
（ａ）訓練装置１００の使用者３００または使用者３００のコーチが操作部２７０を用いて選択する。
（ｂ）予め定められた選択規則（第２選択規則）に従って選択する。この具体例は、以下の通りである。
（ｂ１）第２動作パラメーター値ＭＰ２に最も近く、且つ動作パラメーター値ＭＰ２よりも大きな動作パラメーター値を有する訓練映像を第２訓練映像ＴＭＶ２として選択する。
（ｂ２）第２動作パラメーター値ＭＰ２に予め定められた係数を乗じた値に最も近い動作パラメーター値を有する訓練映像を第２訓練映像ＴＭＶ２として選択する。この係数としては、１を超える値を使用することが好ましく、例えば、１．１以上１．３以下の値を使用することが可能である。
（ｂ３）Ｎ個の訓練映像からランダムに選択する。
なお、本実施形態では、（ｂ１）を採用している。なお、（ａ）を採用した場合、例えばコーチが、第２動作パラメーター値や、使用者３００の動作訓練の状態を見て、使用者３００に余力があると判断すれば、動作パラメーター値の大きな訓練映像を選択して第２訓練映像ＴＭＶ２とし、余力が無いと判断すれば、動作パラメーター値の小さな訓練映像を選択し第２訓練映像ＴＭＶ２とし、使用者３００に訓練させることができる。

以上、第３実施形態によれば、第１訓練映像ＴＭＶ１を見て動作訓練を行う使用者３００の第２動作の第２動作パラメーター値ＭＰ２に基づいて、適切な第２訓練映像ＴＭＶ２を選択できるので、使用者３００に効率的な動作訓練をさせることができる。また、使用者３００は、動作訓練を行うときに、第２訓練映像ＴＭＶ２と、自らの動作との両方を見ることができるので、視覚刺激による十分な訓練効果を得ることができる。

・第４実施形態
図１６は、第４実施形態の訓練装置１００の処理フローチャートである。第４実施形態の訓練装置１００の構成は、第１、第３実施形態の訓練装置１００の構成と同じである。第４実施形態の処理フローチャートは、図１４に示した第３実施形態の処理フローチャートと比較すると、ステップＳ１１０、Ｓ１２０、Ｓ１３０の代わりに、ステップＳ１３５を備える点が異なっている。

ステップＳ１３５では、動作パラメーター値が異なるＮ個（Ｎは２以上の整数）の訓練映像を予め準備しておく。すなわち、図１４に示す第３実施形態の処理フローチャートでは、使用者３００の第１動作に基づいて、第１動作パラメーター値ＭＰ１を取得し、第１動作パラメーター値ＭＰ１に基づいて、Ｎ個の訓練映像ＴＭＶ１ａ、ＴＭＶ１ｂ、ＴＭＶ１ｃを生成した。一方、第４実施形態では、第１動作パラメーター値ＭＰ１を取得せずに、動作パラメーター値が互いに異なるＮ個の訓練映像ＴＭＶ１ａ、ＴＭＶ１ｂ、ＴＭＶ１ｃを予め準備しておく点が異なる。

ステップＳ１４０では、Ｎ個の訓練映像ＴＭＶ１ａ、ＴＭＶ１ｂ、ＴＭＶ１ｃのうちから第１訓練映像を選択する方法としては、例えば、以下のような種々の方法を採用可能である。
（ａ）訓練装置１００の使用者３００または使用者３００のコーチが操作部２７０を用いて選択する。
（ｂ）予め定められた選択規則（第３選択規則）に従って選択する。この具体例は、以下の通りである。
（ｂ１）動作パラメーター値がＮ個の訓練映像の中で中央値をとるものを選択する。
（ｂ２）Ｎ個の訓練映像からランダムに選択する。
ステップＳ１５０以降の動作については、図１４の処理フローチャートと同じである。

以上、第４実施形態によっても、動作訓練を行う使用者３００の第２動作の第２動作パラメーター値ＭＰ２に基づいて、適切な第２訓練映像ＴＭＶ２を選択して、使用者３００に動作訓練をさせることができるので、効率的な動作訓練を行うことができる。また、使用者３００は、動作訓練を行うときに、第２訓練映像ＴＭＶ２と、自らの動作との両方見ることができるので、視覚刺激による十分な訓練効果を得ることができる。

・第５実施形態
図１７は、第５実施形態の訓練装置１００の処理フローチャートである。第５実施形態の訓練装置１００の構成は、第１〜第４実施形態の訓練装置１００の構成と同じである。図１４に示す第３実施形態の処理フローチャートと比較すると、図１７の処理フローチャートは、ステップＳ１３０、Ｓ１４０、Ｓ１６０、Ｓ１７０を備えずに、ステップＳ１４５、Ｓ１６５、Ｓ１９０、Ｓ１９５を備える点が異なる。

前述したように、ステップＳ１２０では、動作パラメーター値取得部２２０は、使用者３００の特定部位の第１動作に関する第１動作パラメーター値を取得する。第５実施形態では、第１動作パラメーター値として、複数回の動作における関節の可動速度の最大速度Ｖｍａｘを使用する。ステップＳ１４５では、訓練映像生成部２３０は、第１動作パラメーター値Ｖｍａｘに基づいて、第１訓練映像ＴＭＶ１を生成し、表示する。この第１訓練映像ＴＭＶ１は、第１動作パラメーター値Ｖｍａｘに１よりも大きな係数を乗じた動作パラメーター値、例えば、１．２倍の大きさの動作パラメーター値を有する。

ステップＳ１６５では、動作パラメーター値取得部２２０は、使用者３００の特定部位の第２動作に関する第２動作パラメーター値を取得する。この第２動作パラメーター値としては、特定部位の関節の可動速度Ｖ２（単に「速度Ｖ２」とも呼ぶ。）を使用する。ステップＳ１９０では、第２動作パラメーター値Ｖ２が、第１動作パラメーター値Ｖｍａｘに対して定められる範囲を逸脱したか否かを判断する。この範囲は、Ｖｍａｘ−ΔＶ２〜Ｖｍａｘ＋ΔＶ１の範囲であり、ΔＶ１、ΔＶ２は、予め定められた値である。第２動作パラメーター値Ｖ２が所定の範囲を逸脱していない場合、すなわち、第２動作パラメーター値Ｖ２が所定の範囲内の場合には、ステップＳ１４５に戻り、使用者３００は、動作訓練を繰り返す。但し、ステップＳ１９０からステップＳ１４５に戻った場合には、訓練装置１００は、第１訓練映像ＴＭＶ１の再作成を行わずに、前回のルーチンのステップＳ１４５で作成した第１訓練映像ＴＭＶ１をそのまま利用する。一方、第２動作パラメーター値Ｖ２が所定の範囲を逸脱した場合には、ステップＳ１９５に移行する。ステップＳ１９５では、第１動作パラメーター値に対する第２動作パラメーター値Ｖ２の減衰量（Ｖｍａｘ−Ｖ２）が予め定められた閾値Ｖｔｈ以上の場合には、動作訓練を終了し、予め定められた閾値Ｖｔｈよりも小さい場合には、ステップＳ１１０に戻る。第１動作パラメーター値に対する第２動作パラメーター値Ｖ２の減衰量（Ｖｍａｘ−Ｖ２）が大きい場合には、例えば疲れにより使用者３００の動作が遅いことも考えられ、かかる場合には、動作訓練を中断した方が好ましいからである。

以上、第５実施形態によれば、使用者３００は、第１動作の第１動作パラメーター値Ｖｍａｘよりも大きな動作パラメーター値を有する訓練映像ＴＭＶ１を用いて動作訓練を行うことができるので、効率的な動作訓練を行うことができる。また、使用者３００は、動作訓練を行うときに、訓練映像ＴＭＶ１の映像３３１（例えば図６等）と、自らの動作との両方を見ることができるので、視覚刺激による十分な訓練効果を得ることができる。

・変形例１
図１８は、変形例１の訓練装置１０１を示す説明図である。第１〜第５実施形態の訓練装置１００は、ヘッドマウントディスプレイとして、透過型のヘッドマウントディスプレイ１１０を有していたのに対して、変形例１の訓練装置１０１では、ヘッドマウントディスプレイとして、没入型（「遮蔽型」あるいは「非透過型」とも呼ぶ。）のヘッドマウントディスプレイ１１１を有している点が異なる。すなわち、使用者３００の目３２０に対向する表示部１２５は、没入型表示部であり、第１訓練映像と共に、撮影部１５０が撮影した使用者３００の身体の動作の映像をリアルタイムに表示する。なお、表示部１２５は、外部からの光を透過しない。

この変形例１によれば、使用者３００は、表示部１２５に表示された第１訓練映像あるいは第２訓練映像と共に、撮影部１５０が撮影した使用者３００の身体の動作の映像をリアルタイムに見ることができるので、視覚刺激による十分な訓練効果を得ることができる。

・変形例２
図１９は、変形例２のコントローラー２０２を示す説明図である。図２に示すコントローラー２００との違いは、変形例２のコントローラー２０２は、入力部２６０に、ゴニオメーター１６０と加速度センサー１７０が接続されている点である。ゴニオメーター１６０は、使用者３００の特定部位の関節に取り付けられ、関節の角度を測定する。加速度センサー１７０は、使用者３００の特定部位の関節に取り付けられ、使用者３００が関節を動かすときの加速度を測定する。速度取得部２２４は、ゴニオメーター１６０から得た関節の角度を取得し、その変化率から可動速度（又は角速度）を取得可能である。また、速度取得部２２４は、加速度センサー１７０から得た使用者３００が関節を動かすときの加速度から、可動速度を取得可能である。角度取得部２２５は、撮影部１５０から得られた映像あるいはゴニオメーター１６０の信号から、使用者３００の特定部位の関節の可動角度を取得する。

動作パラメーター値決定部２２６は、関節の可動角度の最大値を動作パラメーター値として決定することができる。すなわち、動作パラメーター値決定部２２６は、動作パラメーター値として、第１〜第５実施形態で説明した関節の可動速度を用いても良く、関節の可動角度を用いてもよい。例えば、（ａ）第１動作パラメーター及び第２動作パラメーターの両方を特定の関節の可動速度としてもよく、（ｂ）第１動作パラメーター及び第２動作パラメーターの両方を特定の関節の可動角度としてもよく、（ｃ）第１動作パラメーターを特定の関節の可動速度と可動角度の一方とし、第２動作パラメーターを特定の関節の可動速度と可動角度の他方としてもよい。動作パラメーター値を可動角度としても、使用者３００は、適切な第１訓練映像ＴＭＶ１あるいは第２訓練映像ＴＭＶ２を用いて動作訓練を行うことができる。また、使用者３００は、動作訓練を行うときに、第１訓練映像ＴＭＶ１あるいは第２訓練映像ＴＭＶ２と、自らの動作との両方を見ることができるので、視覚刺激による十分な訓練効果を得ることができる。

・変形例３
図２０は、変形例３の訓練装置１０３を示す説明図である。第１〜第５実施形態では、訓練映像を表示する表示装置として、ヘッドマウントディスプレイ１１０の表示部１２０を用いたが、変形例３の訓練装置１０３では、ヘッドマウントディスプレイ１１０の代わりに、頭部３１０に装着されない表示装置４００を備える。表示装置４００は、コントローラー２００から供給された訓練映像を表示する。また、表示装置４００は、透過型の表示装置であり、使用者３００は、表示部４００の奥を見ることができる。すなわち、使用者３００は、目３２０と特定部位である手３３０との間に表示装置４００を配置することで、実際には、使用者３００が、使用者３００から見て表示装置４００の後側に手３３０を差し入れることで、表示装置４００を介して訓練映像と特定部位である手３３０の両方を見ることができる。

・変形例４
図２１は、変形例４の訓練装置１０４を示す説明図である。第１〜第５実施形態では、訓練映像を表示する表示装置として、ヘッドマウントディスプレイ１１０の表示部１２０を用いたが、変形例４の訓練装置１０４では、ヘッドマウントディスプレイ１１０の代わりに、頭部３１０に装着されない表示装置４１０を備える。表示装置４１０は、訓練映像及び撮影部１５０で撮影された映像の両方を同時に表示する。表示装置４１０としては、ＣＲＴ、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬ、プロジェクター等様々な表示装置を利用可能である。変形例３、４で示すように、表示装置は、ヘッドマウントディスプレイ１１０に限られず、様々な表示装置を利用できる。

・変形例５
上記実施形態、変形例では、動作訓練として、手３３０を握った状態から開く訓練を例に取って説明したが、手３３０を開いた状態から握る訓練でも適用できる、また、一方の手３３０の動作訓練を例に取って説明したが、両方の手３３０、３４０を同時に訓練することも可能である。この場合、両方の手３３０、３４０の訓練映像を異なる動作の訓練映像としても良い。さらに、手以外の他の身体部位、例えば、膝や肘などの他の関節の動作訓練にも利用可能である。

以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。

１００、１０１、１０３、１０４…訓練装置 １１０…（透過型の）ヘッドマウントディスプレイ １１１…（透過型の）ヘッドマウントディスプレイ １２０、１２５…表示部 １３０…投影部 １４０…通信部 １５０…撮影部 １６０…ゴニオメーター １７０…加速度センサー ２００、２０２…コントローラー ２１０…ＣＰＵ ２２０…動作パラメーター値取得部 ２２２…画像処理部 ２２４…速度取得部 ２２５…角度取得部 ２２６…動作パラメーター値決定部 ２３０…訓練映像生成部 ２４０…記憶部 ２５０…出力部 ２６０…入力部 ２７０…操作部 ３００…使用者 ３１０…頭部 ３２０…目 ３３０、３４０…手 ３３１…手の映像 ４００…表示装置 ４１０…表示装置 ＭＰ１…第１動作パラメーター値 ＭＰ１ａ、ＭＰ１ｂ、ＭＰ１ｃ…動作パラメーター値 ＭＰ２…第２動作パラメーター値 ＴＭＶ１…第１訓練映像 ＴＭＶ１ａ、ＴＭＶ１ｂ、ＴＭＶ１ｃ、ＴＭＶ１ｄ…訓練映像 ＴＭＶ２…第２訓練映像 Ｖｍａｘ…最大速度 Ｖ２…可動速度（速度） Ｖｔｈ…閾値 ΔＶ１、ΔＶ２…予め定められた値

Claims (10)

1. リハビリに使用可能な訓練装置であって、
   前記訓練装置の使用者の身体の第１動作を撮影する撮影部と、
   撮像された映像から前記第１動作に関する第１動作パラメーター値を取得する動作パラメーター値取得部と、
   前記第１動作パラメーター値に基づいて、前記第１動作に関して前記第１動作パラメーター値とは異なる動作特性を示す動作パラメーター値を有する訓練映像を、撮像された映像を修正することによって生成する訓練映像生成部と、
   前記訓練映像を表示する表示部と、
   を備える、訓練装置。
2. 請求項１に記載の訓練装置であって、
   訓練映像生成部は、前記第１動作パラメーター値に基づいて、前記第１動作に関して前記第１動作パラメーター値とは異なる動作特性を示す動作パラメーター値を有する訓練映像を含むＮ個（Ｎは２以上の整数）の訓練映像を生成し、
   前記表示部は、前記Ｎ個の訓練映像から選択された第１訓練映像を表示する、
   訓練装置。
3. 請求項２に記載の訓練装置であって、
   前記表示部は、前記使用者が前記表示部に表示された前記第１訓練映像を視認しつつ、前記表示部を透過して前記使用者の身体を視認可能な透過型表示部である、訓練装置。
4. 請求項２に記載の訓練装置であって、さらに、
   前記撮影部は、前記使用者の訓練時に、前記使用者の身体の動作を撮影し、
   前記表示部は、前記第１訓練映像と共に、前記撮影部が撮影した前記使用者の身体の動作の映像をリアルタイムに表示する没入型表示部である、訓練装置。
5. 請求項２〜４のいずれか一項に記載の訓練装置であって、
   前記動作パラメーター値取得部は、前記使用者が前記第１訓練映像に基づいて動作訓練を行うときの第２動作に関する第２動作パラメーター値を取得し、
   前記訓練映像生成部は、前記第２動作パラメーター値に基づいて前記Ｎ個の訓練映像の中から第２訓練映像を選択し、
   前記表示部は、前記第２訓練映像を表示する、訓練装置。
6. 請求項５に記載の訓練装置であって、
   前記第１動作パラメーター値及び前記第２動作パラメーター値は、前記使用者の特定の関節の可動速度である、訓練装置。
7. 請求項５に記載の訓練装置であって、
   前記第１動作パラメーター値は前記使用者の特定の関節の可動速度と可動角度のうちの一方であり、前記第２動作パラメーター値は前記使用者の特定の関節の可動速度と可動角度のうちの他方である、訓練装置。
8. 請求項５〜７のいずれか一項に記載の訓練装置であって、
   前記使用者の身体を撮影する撮影部と、前記使用者の特定の関節の角度を測定可能なゴニオメーターと、前記使用者の特定の関節の動作時の加速度を測定可能な加速度センサーとのうちの少なくとも１つを備え、
   前記動作パラメーター値取得部は、前記撮影部と前記ゴニオメーターと前記加速度センサーのうちの少なくとも１つの出力を用いて前記第１動作パラメーター値及び前記第２動作パラメーター値を取得する、訓練装置。
9. リハビリに使用可能な訓練装置の制御部であって、
   前記訓練装置の使用者の身体の第１動作を撮像した映像から前記第１動作に関する第１動作パラメーター値を取得する動作パラメーター値取得部と、
   前記第１動作パラメーター値に基づいて、前記第１動作に関して前記第１動作パラメーター値とは異なる動作特性を示す動作パラメーター値を有する訓練映像を含むＮ個（Ｎは２以上の整数）の訓練映像を、撮像された映像を修正することによって生成する訓練映像生成部と、
   前記Ｎ個の訓練映像のうちの１つの訓練映像を第１訓練映像として表示部に出力する出力部と、
   を備える、制御部。
10. リハビリに使用可能な訓練装置用のコンピュータープログラムであって、
    前記訓練装置の使用者の身体の第１動作を撮像した映像から前記第１動作に関する第１動作パラメーター値を取得する処理と、
    前記第１動作パラメーター値に基づいて、前記第１動作に関して前記第１動作パラメーター値とは異なる動作特性を示す動作パラメーター値を有する訓練映像を含むＮ個（Ｎは２以上の整数）の訓練映像を、撮像された映像を修正することによって生成する処理と、
    前記Ｎ個の訓練映像から選択された第１訓練映像を表示する処理と、
    を前記訓練装置に実行させる、コンピュータープログラム。

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