JPH1015003A

JPH1015003A - リハビリテーション支援装置

Info

Publication number: JPH1015003A
Application number: JP8172003A
Authority: JP
Inventors: Shogo Hamazaki; 省吾濱崎; Tetsuya Yoshimura; 哲也吉村; Aogu Takeda; 仰竹田; Shoichi Nakayama; 彰一中山
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-07-02
Filing date: 1996-07-02
Publication date: 1998-01-20

Abstract

(57)【要約】【課題】障害者の機能回復のためのリハビリテーショ
ン訓練を支援することを目的とする。【解決手段】複数の患者反応入力手段（１１０１〜１
１０ｕ）からの情報から反応解釈手段１５１で患者反応
を総合的に解釈した情報と、提示刺激決定手段１５４の
患者に与えた刺激情報を刺激反応履歴記録手段１３２で
記録する。患者訓練の目標値は患者反応と刺激反応履歴
記録手段１３２の情報から目標値決定手段１５３で決定
する。これにより、従来に比べ、単調でなく、リハビリ
訓練経過を踏まえ、より多彩なリハビリテーション訓練
を患者に提供できる。また、反応解釈手段１５１を設
け、複数の患者反応入力手段の情報から患者反応を解釈
するようにしたことで、患者の動きの制約が少なくなる
ように患者反応入力手段を組み合わせることが可能にな
り、各種の機能の回復が期待できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、運動機能や脳機能
などに障害を持つ患者を対象とし、リハビリテーション
（以下、単にリハビリ）を行なっている患者の状態を測
定し、最適なリハビリ内容を、画像、音響、力覚触覚と
して提示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効率良くリハビリを支援
する装置の開発が重要な課題となってきている。

【０００３】（第１の従来例）上記のようなリハビリを
支援する装置に画像や音響などを使って仮想現実感（以
下、単にＶＲ）を提供するアプローチが考えられる。Ｖ
Ｒを使ってリハビリを支援する目的に応用可能な従来の
装置の一例として特開平５−４６５８７号公報記載の発
明がある。

【０００４】図３を参照しながら第１の従来例の基本構
成について説明する。図３は、従来のリハビリテーショ
ン支援装置のブロック図である。図３において、３１９
は、位置や形状などに関するモデルとなるデータと、生
体情報に関するモデルとなるデータを蓄積し、入力され
る仮想環境データに対応したモデルデータを出力するモ
デルデータ蓄積手段、３１８は仮想的な空間のデータを
蓄積する仮想世界モデル手段、３１５は身体の形状、位
置、動きを計測して位置形状データとして出力する位置
形状データ計測手段、３１６は位置形状データ計測手段
から出力された位置形状データと、モデルデータ蓄積手
段から出力されたモデルデータとを入力して比較し、位
置形状データ教師信号を生成して出力する位置形状教師
信号生成手段、３２１〜３２ｍは患者の生理的状態また
は心理的状態を計測し生体データとして出力する少なく
とも１つの生体情報計測手段、３３１〜３３ｍは生体情
報計測手段から出力された生体データと、モデルデータ
蓄積手段から出力されたモデルデータとを入力して比較
し、生体データ教師信号を生成して出力する生体データ
教師信号生成手段、３１７は位置形状データと位置形状
データ教師信号と生体データと生体データ教師信号を取
り込み、仮想環境データを生成する仮想環境データ生成
手段、３５１〜３５ｎは仮想環境データ生成手段から出
力された仮想環境データを入力し、仮想環境に応じた感
覚データを生成する感覚データ生成手段、３４１〜３４
ｎは感覚データ生成手段から出力された感覚データを入
力し、患者に感覚を提供する感覚データ提示手段であ
る。

【０００５】次に、仮想環境データ提示装置における処
理概要を説明する。位置形状データ計測手段３１５は、
患者の身体の形状、位置、動きを計測し位置形状データ
として出力する。また、生体情報計測手段３２１〜３２
ｍは、患者の生体からの情報を計測し、生体データとし
て出力する。

【０００６】次に、位置形状教師信号生成手段３１６
は、位置形状データ計測手段３１５から出力された位置
形状データと、モデルデータ蓄積手段３１９から出力さ
れたモデルデータとを比較して、位置形状データをモデ
ルデータに合わせるように修正するための位置形状デー
タ教師信号を生成する。

【０００７】また同様にして、生体データ教師信号生成
手段３３１〜３３ｍは、生体情報計測手段３２１〜３２
ｍから出力された生体データと、モデルデータ蓄積手段
３１９から出力されたモデルデータとを比較して、生体
データをモデルデータに合わせるように修正するための
生体データ教師信号を生成する。

【０００８】次に、仮想環境データ生成手段３１７は、
位置形状データ計測手段３１５から位置形状データを、
生体情報計測手段３２１〜２３ｍから生体データを、位
置形状教師信号生成手段３１６から位置形状データ教師
信号を、生体データ教師信号生成手段３３１〜３３ｍか
ら生体データ教師信号を取り込み、最適な仮想環境デー
タを仮想世界モデル手段３１８から取り出し、出力す
る。

【０００９】次に、感覚データ生成手段３５１〜３５ｎ
は、仮想環境データ生成手段３１７から仮想環境データ
を取り込み、仮想環境に応じて患者に与えるべき感覚デ
ータを生成する。

【００１０】最後に、感覚データ提示手段３４１〜３４
ｎは、感覚データ生成手段３５１〜３５ｎから感覚デー
タを取り込み、実際の感覚を生成し、患者に与える。

【００１１】しかし、この従来例の構成では、モデルデ
ータ蓄積手段３１９はモデルとなるデータを蓄積してい
るに過ぎず、患者の状態に合わせてモデルデータを変更
することができない。その上、過去に患者から計測した
データを蓄積するための手段を備えていない。

【００１２】また、患者の位置形状は位置形状について
のモデルデータとだけ比較し、患者の各生体信号はそれ
ぞれの生体信号についてのモデルデータとだけ比較して
いるに過ぎない。

【００１３】（第２の従来例）次に、第２の従来例とし
て、ＶＲを仮想スポーツに応用した別の取り組みとし
て、竹田仰が電子情報通信学会信学技法ＨＣ９３―８
の４５〜５２頁で「人工現実感による仮想人物モデルと
の腕相撲の試み」と題して発表した論文に記載してある
ＶＲシステムを説明する。

【００１４】図４を使って、第２の従来例のリハビリテ
ーション支援装置の基本構成を説明する。

【００１５】図４は、従来のリハビリテーション支援装
置のブロック図である。図４において、３７１は患者に
画像を提示するディスプレイ、３７３は患者に力覚を提
示する力覚提示装置、３７８は患者の腕の屈伸を測定し
て、力覚データとして出力する力覚測定装置、３７７は
仮想世界の状態を内部に持ち、力覚データを受け付け
て、仮想世界の状態を変化させ、仮想世界データを出力
する全体制御手段、３７４は仮想世界データから被験者
に与える仮想世界の画像データを生成し出力する画像生
成手段、３７６は仮想世界データから被験者に与える仮
想世界の力覚データを生成し力覚提示装置を制御する、
力覚制御装置である。

【００１６】つぎに、図２１を使って、第２の従来例の
リハビリテーション支援装置で使用する力覚提示装置の
構成を説明する。

【００１７】図２１は、従来のリハビリテーション支援
装置の力覚提示装置の構成図である。

【００１８】図２１において、３８１ａ，３８１ｂは患
者の肩関節および肘関節の曲げ角を測定するロータリエ
ンコーダ、３８２ａ，３８２ｂは力覚装置の骨格を形成
するフレーム、３８３ａ，３８３ｂは患者の肩関節およ
び肘関節に曲げの力覚を提示するゴム人工筋、３８４は
患者の肩関節に屈曲・伸展の力覚を提示するロータリア
クチュエータ、３８５ａ，３８５ｂは患者の前腕および
上腕を固定するアームガイド、３８６は患者が指で握る
グリップ、３８７はスプロケット、３８８はａ，３８８
ｂはゴム人工筋の端に取り付けたチェーンである。

【００１９】ここで、力覚提示装置３７３の機能は、ゴ
ム人工筋３８３ａ，３８３ｂおよびロータリアクチュエ
ータ３８４で実現される。また、力覚測定装置３７８の
機能は、ロータリエンコーダ３８１ａ，３８１ｂで実現
される。

【００２０】つぎに、第２の従来例のリハビリ用ＶＲシ
ステムの動作概要を説明する。患者は、アームガイド３
８５ａ，３８５ｂに前腕および上腕を添え、グリップ３
８６を手で掴む。ディスプレイ３７１、力覚提示装置３
７３で提示される仮想空間の状況に応じて、患者は腕を
動かす。患者の腕の動きは、ロータリエンコーダ３８１
ａ，３８１ｂで測定し、力覚データとして出力される。

【００２１】全体制御手段３７７では、力覚測定装置３
７８（つまりロータリエンコーダ３８１ａ，３８１ｂ）
から取り込んだ力覚データに応じて、内部に持つ仮想空
間の状態を変更し、仮想世界データを出力する。

【００２２】画像生成手段３７４では、全体制御手段３
７７が出力した仮想世界データから被験者に与える仮想
世界の画像データを生成しディスプレイ３７１で患者に
提供する。

【００２３】力覚制御装置３７６では、全体制御手段３
７７が出力した仮想世界データから被験者に与える仮想
世界の力覚データを生成し、力覚提示装置３７３を制御
し患者に力覚を提供する。

【００２４】ここで、力覚提示装置３７３の詳細な動作
を以下で説明する。上腕をフレーム３８２ａのアームガ
イド３８５ｂに、前腕をアームガイド３８５ａにあてが
って、指でグリップ３８６を握りしめることで上肢を固
定する。ゴム人工筋３８３ａの端につけたチェーン３８
８ａにより肘関節のスプロケット３８７ａを回転させ、
患者の肘の屈曲・伸展を得ることができる。

【００２５】また、ゴム人工筋８３３ｂとチェーン３８
８ｂおよびスプロケット３８７ｂにより、ゴム人工筋３
８３ａを取り付けているフレーム３８２ａ自体を回転さ
せて上腕骨長軸の外旋・内旋を得ることができる。

【００２６】また、ロータリアクチュエータ３８４によ
って肩の屈曲・伸展を行なうことができる。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】

（第１の従来例の問題点）上記の従来例をリハビリ支援
に応用した場合、装置動作中に教示用のモデルデータが
変更できないばかりでなく、過去の患者の測定データを
蓄積していないため、リハビリの経過を次のリハビリの
内容に反映できない。このため、患者が教師用モデルデ
ータと異なる同じ動作を繰り返し行なうと、常に同じ指
示しか提供できず、単調な繰り返し訓練しかできないと
いう問題があった。

【００２８】また、計測した位置形状データおよび複数
の生体情報の入力情報それぞれについて、独立して教師
信号を生成しているため、これらの複数の入力情報の相
互の関係を加味して患者の状態を総合的に判断すること
ができず、的確な指示を出すことができないという問題
点があった。

【００２９】（第２の従来例の問題点）第２の従来例で
は、患者の身体の動きを測定するのに、たとえば、肘関
節の動きを測定するためには、患者は椅子に座り腕に装
着した力覚ディスプレイに仕込まれたロータリーエンコ
ーダから発せられるパルスをカウントしている。このた
め、多くの関節が動くような複雑な運動、つまり患者が
立って移動するような運動では、測定する関節の数を増
やす必要があり、装置が複雑大型化し、結果として、自
由な運動が制約されるといった問題があった。

【００３０】また、肩関節のように自由度が多く複雑な
動きをする部位の測定においては、機構設計が難しくな
るという問題があった。

【００３１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は以下の構成を備える。

【００３２】（１）患者に与えた刺激に対する患者の反
応を測定し反応入力情報として出力する、１つまたは複
数の患者反応入力手段と、患者の症状やリハビリの内容
に関する情報を療法情報として記憶しておく療法情報保
持手段と、患者に与えた刺激と、刺激に対する患者の反
応とを関連づけて刺激反応履歴として記録する刺激反応
履歴記録手段と、前記患者反応入力手段の反応入力情報
から、患者の反応を総合的に解釈して反応情報として出
力する反応解釈手段と、前記刺激反応履歴記録手段の刺
激反応履歴と、前記反応解釈手段の反応情報と、前記療
法情報保持手段の療法情報とから、新たな目標値を決定
して出力する目標値決定手段と、前記目標値決定手段の
目標値と、前記反応解釈手段の反応情報と、前記療法情
報保持手段の療法情報とから、患者に提示すべき刺激で
ある刺激情報を決定して出力する提示刺激決定手段と、
前記反応解釈手段の反応情報と、前記提示刺激決定手段
の刺激情報とから、反応情報と刺激情報を関連づけて刺
激反応情報を生成し、刺激反応情報で前記刺激反応履歴
記録手段の刺激反応履歴を更新する刺激反応履歴更新手
段と、前記提示刺激決定手段の刺激情報から、患者に所
望の刺激を提示する、１つまたは複数の刺激提示手段を
備えたリハビリテーション支援装置。

【００３３】（２）上記リハビリテーション支援装置に
おいて、力覚触覚刺激提示手段が、患者に力覚触覚刺激
を与える力覚触覚ディスプレイと、提示刺激決定手段か
ら出力された刺激情報を取り込み、力覚触覚刺激を患者
に与えるよう、前記力覚触覚ディスプレイを制御する力
覚触覚制御手段とから成り、視覚刺激提示手段が、患者
に視覚刺激を与える視覚ディスプレイと、前記提示刺激
決定手段から出力された刺激情報を取り込み、視覚刺激
を患者に与えるよう、画像を制御して前記視覚ディスプ
レイに出力する画像制御手段とから成り、聴覚刺激提示
手段が、患者に聴覚刺激を与える聴覚ディスプレイと、
前記提示刺激決定手段から出力された刺激情報を取り込
み、聴覚刺激を患者に与えるよう、音場を制御して前記
聴覚ディスプレイに出力する音場制御手段とから成り、
生体情報測定手段で出力された生体入力情報を反応解釈
手段に無線で伝送する生体情報無線伝送手段と、力覚入
力手段で出力された力覚入力情報を前記反応解釈手段に
無線で伝送し、前記力覚触覚制御手段と前記力覚触覚デ
ィスプレイとの間で入出力される情報を無線で伝送する
力覚触覚情報無線伝送手段とを備えたリハビリテーショ
ン支援装置。

【００３４】（３）さらに、刺激反応履歴記録手段およ
び療法情報保持手段と装置外部との間で、刺激反応履歴
および療法情報を送受信する訓練情報外部通信手段を付
加したことを特徴とするリハビリテーション支援装置。

【００３５】（４）空気を圧縮して容器に充填した空気
ボンベと、信号により弁を制御して空気回路を開閉でき
る空気弁と、信号により弁を制御して空気回路の圧力を
大気に解放することが可能な解放弁と、空気を注入する
ことにより容積が膨張する空気袋と、前記空気ボンベと
前記空気弁の間、および前記空気弁と前記解放弁の間、
および前記解放弁と前記空気袋の間を接続して空気を流
す空気ホースと、前記空気弁と前記解放弁を制御する信
号を発する弁開閉装置と、患者が装着するグラブとを有
し、前記グラブは少なくとも患者の拳を覆い、かつ前記
空気袋を内包し、前記空気袋が膨張時に患者の拳に接し
圧力を与えるように配置したことを特徴とする力覚提示
装置。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明のリハビリテーショ
ン支援装置の実施形態について、図面を参照しながら説
明する。

【００３７】図５は、本発明に係るリハビリテーション
支援装置の実施形態のシステム構成を示す図である。図
５において、５１は画像を表示する大型モニタである。

【００３８】５２は音データを出力する２チャンネルの
スピーカである。５３は患者の全身の代表点である頭部
位置および骨格代表点である拳の位置をおおまかに測定
する体動入力カメラである。

【００３９】６５は患者の拳に衝撃力を与え肘関節に負
荷を与えると共に、患者の拳の旋回角と加速度を測定し
肘関節の可動範囲を測定する力覚装置である。

【００４０】６１は患者の血圧を測定する血圧センサで
ある。６２は患者の心拍数を計測する心拍数カウンタで
ある。

【００４１】５５は、プログラムやデータなどを記憶し
ておく、記憶装置である。５８は、電話回線等を通じて
外部と情報を入出力するモデム装置である。

【００４２】５４は力覚装置６５などで提示した刺激
と、体動入力カメラ５３などから得た患者の反応とか
ら、次に患者に提示する刺激を決定するハビリ評価装置
である。

【００４３】５７は、リハビリ評価装置５４やモデム装
置５８からの要求に応じて記憶装置５５に対してデータ
の入出力を行なう記憶管理装置である。

【００４４】５６はリハビリ評価装置５４で決定された
刺激を患者に提示するよう、大型モニタ５１、スピーカ
５２、力覚装置６５を制御する刺激制御装置である。

【００４５】６８は患者が装着している装具と、リハビ
リ評価装置５４および刺激制御装置５６との間で送受さ
れるデータを無線で伝送する無線伝送装置である。

【００４６】図２０は、本実施形態におけるリハビリテ
ーション支援装置の大型モニタ５１に表示する画面構成
を示す説明図である。

【００４７】図２０に示すように、大型モニタ５１に
は、ボクシングリング７１とサンドバッグ７２が表示さ
れている。

【００４８】本実施形態では、肘関節に障害をもつ患者
を対象とし、パンチング動作を繰り返すことにより、関
節機能の回復訓練を行うことを主目的とする。

【００４９】以下、本実施形態におけるリハビリテーシ
ョン支援装置の動作概要を説明する。患者は、図５に示
すように、力覚装置６５を腕および拳に装着する。ま
た、血圧センサー６１、心拍数カウンタ６２および無線
伝送装置６８を身に付け、大型モニタ５１の前面に立
つ。

【００５０】大型モニター５１には、ボクシングリング
７１とサンドバッグ７２が表示されおり、患者はその前
面で、サンドバッグ７２の方向を目標にして、パンチン
グ動作の運動を行なう。

【００５１】患者の動きを体動入力カメラ５３で撮影し
画像処理して、患者の頭部の位置と、患者の拳を大型モ
ニタ５１の画面上に投影した位置を決定する。

【００５２】また、患者の生体データは、血圧センサー
６１および心拍数カウンタ６２で測定する。また、患者
の力覚データは、力覚装置６５肘関節の可動範囲や拳の
位置や速度を測定する。

【００５３】リハビリ評価装置５４は、患者の拳の位置
と画面上に表示されているサンドバッグ７２の位置との
相対的な位置関係から衝突判定を行う。

【００５４】また、サンドバッグ７２と拳の衝突時に
は、拳の速度や回旋を考慮して、サンドバッグ７２の揺
れ方が変化する。さらに衝突場所から衝突音が聞こえ
る。

【００５５】さらに、拳とサンドバッグ７２の衝突状況
や患者の生体データからリハビリの難易度を変化させ、
次の刺激を決定する。

【００５６】この時、生体データから異常な身体状態と
判断した場合には、リハビリは強制的に中断する。

【００５７】新しい刺激は、刺激制御装置５６が大型モ
ニタ５１、スピーカ５２、力覚装置６５をそれぞれ制御
して患者に与えられる。

【００５８】また、患者に与えた刺激情報と患者から測
定された反応情報は関連づけて刺激反応履歴として記憶
管理装置５７を経由して記憶装置５５に記録される。こ
の刺激反応履歴は次のリハビリの難易度を決定するとき
にも使用する。

【００５９】次に本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構成の概要を図１で説明する。図
１において、１１０１〜１１０ｕは患者に与えた刺激に
対する患者の反応を測定し反応入力情報として出力す
る、１つまたは複数の患者反応入力手段、１５１は患者
反応入力手段１１０１〜１１０ｕの反応入力情報から、
患者の反応を総合的に解釈して反応情報として出力する
反応解釈手段、１３３は患者の症状やリハビリの内容に
関する情報を療法情報として記憶しておく療法情報保持
手段、１３２は患者に与えた刺激と刺激に対する患者の
反応とを関連づけて刺激反応履歴として記録する刺激反
応履歴記録手段、１５２は反応解釈手段１５１の反応情
報と、提示刺激決定手段１５４の刺激情報とを取り込
み、反応情報と刺激情報とを関連づけて刺激反応情報と
し、刺激反応情報で刺激反応履歴記録手段１３２に記録
してある刺激反応履歴を更新する刺激反応履歴更新手
段、１５３は刺激反応履歴記録手段１３２の刺激反応履
歴と、反応解釈手段１５１の反応情報と、療法情報保持
手段１３３の療法情報とから、今までの目標達成の状況
を調べ、新しい目標値を決定する目標値決定手段、１５
４は目標値決定手段１５３の目標値と、反応解釈手段１
５１の反応情報と、療法情報保持手段１３３の療法情報
から、患者に提示すべき刺激である刺激情報を決定して
出力する提示刺激決定手段、１１１１〜１１１ｖは提示
刺激決定手段１５４の刺激情報から、患者に所望の刺激
を提示する、１つまたは複数の刺激提示手段である。

【００６０】次に本実施形態におけるリハビリテーショ
ン支援装置のより詳細なブロック構成を図２を用いて説
明する。図２において、１０１は患者の全身の代表点の
位置や動きと骨格代表点の位置や動きのうち１つまたは
複数測定し、体動入力情報として出力する体動入力手
段、１０２は患者の身体局部の力学的な物理量を測定
し、力覚入力情報として出力する力覚入力手段、１０３
は患者の生体からの情報を測定し、生体入力情報として
出力する生体情報測定手段と、１１１は患者に力覚触覚
刺激を与える力覚触覚ディスプレイ、１１２は患者に視
覚刺激を与える視覚ディスプレイ、１１３は患者に聴覚
刺激を与える聴覚ディスプレイ、１３３は患者の症状や
リハビリの内容に関する情報を療法情報として記憶して
おく療法情報保持手段、１３２は患者に与えた刺激と刺
激に対する患者の反応とを関連づけて刺激反応履歴とし
て記録する刺激反応履歴記録手段、１３４は刺激反応履
歴記録手段１３２および療法情報保持手段１３３と本リ
ハビリテーション支援装置外部との間で刺激反応履歴情
報および療法情報を送受信する訓練情報外部通信手段、
１５１は体動入力手段１０１の体動入力情報と、生体情
報測定手段１０２の生体入力情報と、力覚入力手段１０
３の力覚入力情報とを取り込み、患者の身体的な状態を
決定し反応情報として出力する反応解釈手段、１５２は
反応解釈手段１５１の反応情報と、提示刺激決定手段１
５４の刺激情報とを取り込み、反応情報と刺激情報とを
関連づけて刺激反応情報とし、刺激反応情報で刺激反応
履歴記録手段１３２に記録してある刺激反応履歴を更新
する刺激反応履歴更新手段、１５３は刺激反応履歴記録
手段１３２の刺激反応履歴と、反応解釈手段１５１の反
応情報と、療法情報保持手段１３３の療法情報とから、
今までの目標達成の状況を調べ、新しい目標値を決定す
る目標値決定手段、１５４は目標値決定手段１５３の目
標値と、反応解釈手段１５１の反応情報と、療法情報保
持手段１３３の療法情報から、患者に提示すべき力覚的
・触覚的な刺激である力覚触覚刺激、および視覚的な刺
激である視覚刺激、および聴覚的な刺激である聴覚刺激
を決定し、それぞれ力覚触覚刺激情報および視覚刺激情
報および聴覚刺激情報として出力すると提示刺激決定手
段、１２１は提示刺激決定手段１５４の力覚触覚刺激情
報から、力覚触覚刺激を患者に提示せしめるように、力
覚触覚刺激情報を使って力覚触覚ディスプレイ１１１を
制御する力覚触覚制御手段、１２２は提示刺激決定手段
１５４の視覚刺激情報から、視覚刺激を患者に提示せし
めるように、視覚刺激情報を使って画像を制御して視覚
ディスプレイ１１２に出力する画像制御手段、１２３は
提示刺激決定手段１５４の聴覚刺激情報から、聴覚刺激
を患者に提示せしめるように、聴覚刺激情報を使って音
場を制御して聴覚ディスプレイ１１３に出力する音場制
御手段、１４１は生体情報測定手段１０２から出力され
た生体入力情報を反応解釈手段１５１に無線で伝送する
生体情報無線伝送手段、１４２は力覚入力手段１０３か
ら出力された力覚入力情報を反応解釈手段１５１に無線
で伝送すると共に、力覚触覚制御手段１２１と力覚触覚
ディスプレイ１１１との間の情報を無線で伝送する力覚
触覚情報無線伝送手段である。

【００６１】次に、力覚装置６５の構成を図６を用いて
説明する。図６において、２０１は小型のボンベで圧縮
空気を蓄えておく、小型空気ボンベ、２０２は圧縮空気
を注入することにより膨らませて患者の拳に衝撃力を与
える、ゴム製の空気袋、２０３は小型空気ボンベ２０１
の圧縮空気を空気袋２０２に注入する量を調整する空気
弁、２０４は圧縮空気を小型空気ボンベ２０１から空気
弁２０３および大気解放弁２０５を経て空気袋２０２に
送る空気ホース、２０５は３ポート弁で、１ポートを大
気に解放し、弁の開閉を制御することにより他のポート
に接続した空気袋２０２の圧力を大気に解放することが
可能で、かつ、気体回路の圧力が上限値を越えないよう
に必要に応じて空気圧を大気に逃がす安全弁の機能も備
えた大気解放弁、２０６は無線伝送装置６８で受信した
情報を元に、空気弁２０３と大気解放弁２０５の弁の開
閉度を制御する弁開閉回路、２１０は患者の拳の回旋角
を詳細に測定する小型のジャイロ、２１１は患者の拳の
加速度を詳細に測定する小型の加速度センサ、２１２は
患者の肘関節可動範囲を詳細に測定するゴニオメータ、
２０９は患者の拳を覆い、空気袋２０２を患者の拳に接
触するように配置し、ジャイロ２１０および加速度セン
サ２１１を内包したパンチンググラブ、２２０は患者の
肘関節に負荷を与える負荷提示装置、２２１は負荷提示
装置２２０に所望の負荷を発生するように制御する負荷
制御装置、２２９は患者の肘関節および、負荷提示装置
２２０、ゴニオメータ２１２を覆う肘カバーである。

【００６２】本実施形態では、体動入力手段１０１の具
体的装置例として、患者の身体各部の位置を測定する体
動入力カメラ５３を用いる。

【００６３】体動入力カメラ５３を用いて非接触に撮影
した画像を画像処理する方法として、たとえば、特開平
７−２８２２３５号公報に記載された処理方法などを用
いることができる。

【００６４】生体情報測定手段１０２として、血圧セン
サ６１および心拍数カウンタ６２を用いる。

【００６５】力覚入力手段１０３として、ゴニオメータ
２１２およびジャイロ２１０および加速度センサ２１１
を用いる。

【００６６】聴覚ディスプレイ１１３として、２チャン
ネルのスピーカ５２とする。視覚ディスプレイ１１２と
して、装置の前に立った患者の視野を覆うのに十分なサ
イズの大型モニタ５１を用いる。

【００６７】力覚ディスプレイ１１１として、ボクシン
グのパンチの力覚を再現すると共に肘へ負荷を与える力
覚装置６５を用いる。

【００６８】ここで、力覚装置６５に設置してある負荷
提示装置２２０による肘関節負荷の提示方法としては、
例えば、竹田仰がJapanese Journal of SPORTS SCIENCE
S 第１４巻５号の５３７〜５４３頁で「人工筋肉モデル
による人体筋の再構築」の中で示しているゴム人工筋肉
を使ったアクチュエータがある。

【００６９】刺激反応履歴記録手段１３２および療法情
報保持手段１３３は、記憶装置５５に格納する。記憶装
置５５の具体的な装置例として、ハードディスクなどの
外部補助記憶装置を用いる。

【００７０】刺激反応履歴更新手段１５２は、記憶管理
装置５７の内部に設置するものとする。

【００７１】反応解釈手段１５１および目標値決定手段
１５３および提示刺激決定手段１５４および提示刺激一
時記憶手段１５５は、リハビリ評価装置５４の内部に設
置するものとする。

【００７２】力覚触覚制御手段１２１および画像制御手
段１２２および音場制御手段１２３は、刺激制御装置５
６の内部に設置するものとする。

【００７３】リハビリ評価装置５４および記憶管理装置
５７および刺激制御装置５６は、より具体的には一般的
なパーソナルコンピュータ等で実現できる。

【００７４】訓練情報外部通信手段１３４として、電話
回線等で外部とデータ通信を行なうモデム装置５８を用
いる。

【００７５】生体情報無線伝送手段１４１および力覚触
覚情報無線伝送手段１４２の具体的な装置例として、無
線でデータを伝送する無線伝送装置６８を用いる。

【００７６】音場制御装置１２３としては、例えば、熊
本氏、近藤氏、道山氏による「音場制御におけるストロ
ークの打ち消しに関する一検討」、日本音響学会講演論
文集、平成8年3月に記載された方法などを用いることが
できる。

【００７７】本実施形態におけるリハビリテーション支
援装置で使用する座標系を図７を使って説明する。

【００７８】図７に示すように、本実施形態におけるリ
ハビリテーション支援装置で使用する座標系は、大型モ
ニタ５１の底面画面側の中心位置を原点Ｏとし、画面お
よび床面に対して水平方向にＸ軸、画面に対して垂直方
向にＹ軸、画面に対して水平でかつ床面に対して垂直な
方向にＺ軸をとる。

【００７９】角度は、基準軸の正の方向から見て反時計
回りを正方向とし、単位はラジアン（rad）とする。

【００８０】本実施形態におけるリハビリテーション支
援装置では、患者の全身の代表点の位置として頭部位置
ＰＨ(PHx,PHy,PHz)を、患者の骨格代表点の位置として
拳部位置ＰＦ(PFx,PFy,PFz)を使用し、それぞれ変数Ｐ
Ｈおよび変数ＰＦに格納する。

【００８１】本実施例におけるリハビリテーション支援
装置では、体動データＡＤは頭部位置ＰＨおよび拳部位
置ＰＦから構成する。

【００８２】また、患者の患部である肘について肘関節
可動範囲ＭＢ[rad]と、拳部の加速度ＦＡ[m/s/s]と、拳
部の回旋角ＦＲ[rad]を使用し、それぞれ変数ＭＢおよ
び変数ＦＡおよび変数ＦＲに格納する。

【００８３】また、力覚データＦＤは肘関節可動範囲Ｍ
Ｂと、拳部の加速度ＦＡと、拳部の回旋角ＦＲから構成
する。

【００８４】ここで、拳部の回旋角ＦＲ[rad]は、患者
が大型モニタ５１の前でＹ軸上に立ち、拳を前方に（Ｘ
Ｙ平面に平行で、かつＹ軸負方向に平行に）突き出し
て、手の甲がＺ軸正方向を向いた状態をＦＲ＝０[rad]
とし、回旋角の基準軸をＹ軸とする。

【００８５】つまり、上記体勢で、手の甲がＸ軸正方向
を向いている状態をＦＲ＝―π／２[rad]、Ｚ軸負方向
を向いている状態をＦＲ＝―π[rad]とする。また、Ｆ
Ｒの取り得る値の範囲は―３／２×π＜ＦＲ≦π／２と
する。

【００８６】患者の血圧Ｐ[mmHg]と心拍数Ｈ[回/分]と
を使用し、それぞれ変数Ｐ、変数Ｈに格納する。

【００８７】生体データＢＤは血圧Ｐと心拍数Ｈで構成
する。衝突の状態を表す指標として衝突判定データＳＲ
を使用し、変数ＳＲに格納する。衝突判定データＳＲの
取り得る値は、０〜１０とする。

【００８８】刺激に対する患者の反応である反応データ
ＲＤは、体動データＡＤと、生体データＢＤと、力覚デ
ータＦＤで構成する。

【００８９】肘関節可動範囲ＭＢの目標値としてリハビ
リ目標値ＮＴ[rad]を使用し、変数ＮＴに格納する。

【００９０】空気弁２０３の弁を継続して開いておく時
間として開弁時間ＢＯ[ms]を使用し、変数ＢＯに格納す
る。

【００９１】ボクシングリング７１やサンドバッグ７２
などの基本となる画像データである基本画像データＢＶ
と、衝突音などの基本となる音データである基本音デー
タＢＳとを使用する。

【００９２】療法基本データＢＲは基本画像データＢＶ
と基本音データＢＳとで構成する。リハビリの進捗を表
す指標である療法ステップＳＴＥＰを使用し、変数ＳＴ
ＥＰに格納する。

【００９３】本実施形態におけるリハビリテーション支
援装置では、サンドバッグの位置情報としてサンドバッ
グ位置ＳＩと、サンドバッグの大きさ情報としてサンド
バッグ大きさＳＳと、サンドバッグがサンドバッグ位置
ＳＩを振動の中心としてＸＺ平面またはＹＺ平面に平行
に振動する周期としてサンドバッグ振動周期ＳＴ[Hz]を
使用し、それぞれ変数ＳＩと変数ＳＳと変数ＳＴに格納
する。

【００９４】ここで、サンドバッグ位置ＳＩおよびサン
ドバッグ大きさＳＳは、座標系Ｏ―ＸＺにおけるサンド
バッグの代表点の座標(Sx,Sz)と、サンドバッグの大き
さ(Sw,Sh)で、変数ＳＩおよび変数ＳＳにそれぞれ格納
する。

【００９５】ここで、図８を使って、サンドバッグにつ
いての変数を説明する。図８に示すように、幅がSw
[m]、高さがSh[m]の２次元的な矩形で近似できるものと
する。また、基準位置の座標をサンドバッグ左上の座標
(Sx,Sy)とする。

【００９６】本実施例におけるリハビリテーション支援
装置では、患者の肘関節に与える負荷トルクとして肘関
節負荷ＭＬ[Nm]を使用し、変数ＭＬに格納する。

【００９７】療法シナリオＲＩは、リハビリの進捗を表
す療法ステップＳＴＥＰと、リハビリ目標値ＮＴと、肘
関節負荷ＭＬと、サンドバッグ位置ＳＩおよびサンドバ
ッグ大きさＳＳと、サンドバッグ振動周期ＳＴで構成す
る。

【００９８】患者の拳とサンドバッグとの衝撃を再現す
るために患者の拳へ与える力積として拳部衝撃力ＦＦ[N
t]を使用し、変数ＦＦに格納する。

【００９９】効果音の発生位置として音発生位置ＳＰを
使用し、変数ＳＰに格納する。力覚刺激データＦＩは、
肘関節負荷ＭＬ[N]および拳部衝撃力ＦＦ[Nt]で構成す
る。

【０１００】視覚刺激データＶＩは、サンドバッグ位置
ＳＩおよびサンドバッグ大きさＳＳと、サンドバッグ振
動周期ＳＴと、基本画像データＢＶで構成する。

【０１０１】聴覚刺激データＨＩは、基本音データＢＳ
と、音発生位置ＳＰと患者の頭部位置ＰＨで構成する。

【０１０２】刺激データＩＤは、力覚刺激データＦＩ、
視覚刺激データＶＩ、聴覚刺激データＨＩ、リハビリ目
標値ＮＴで構成する。

【０１０３】リハビリの目標値の達成に関する情報とし
て目標達成データＴＦを使用し、変数ＴＦを使用する。

【０１０４】本実施形態におけるリハビリテーション支
援装置では、刺激反応データＩＲＨは、患者に与えた刺
激データＩＤと、その刺激に対応して患者から得られた
反応データＲＤとで構成する。

【０１０５】本実施形態におけるリハビリテーション支
援装置では、刺激反応履歴テーブルＴＲＨは、複数レコ
ードから構成され、インデックスを使って任意の時間の
刺激反応データを抽出できる。

【０１０６】ここで、図９を使って、刺激反応履歴テー
ブルの構成を説明する。図９で示すように、インデック
スと１つの刺激反応データの組が、刺激反応履歴テーブ
ルＴＲＨの１レコードに対応する。

【０１０７】本実施形態におけるリハビリテーション支
援装置では、療法シナリオテーブルＲＳＴは、複数レコ
ードから構成され、療法ステップをインデックスとして
任意のレコードを抽出できる。

【０１０８】ここで、図１０を使って、療法シナリオテ
ーブルの構成を説明する。図１０に示すように、１つの
療法シナリオが療法シナリオテーブルＲＳＴの１レコー
ドに対応する。

【０１０９】なお、刺激反応履歴テーブルＴＲＨは刺激
反応履歴記録手段１３２に、また、療法シナリオテーブ
ルＲＳＴは、療法情報保持手段１３３にそれぞれ格納す
る。

【０１１０】本実施形態におけるリハビリテーション支
援装置における処理の流れについて図１１から図１９に
示すフローチャートを用いて説明する。

【０１１１】まず、初期化処理から説明する。訓練情報
外部通信手段１３４は外部から療法シナリオテーブルを
得て、療法情報保持手段１３３に登録する。また、目標
値決定手段１５３は、療法ステップおよびリハビリ目標
値を初期化し、提示刺激決定手段１５４は最初の提示刺
激を決定する（図１１のステップＳ１，図１２のステッ
プＳ１―１〜Ｓ１―４）。

【０１１２】つぎに、刺激提示処理について説明する。
力覚触覚制御手段１２１は力覚触覚ディスプレイ１１１
を制御し、患者に肘関節負荷を提示し、画像制御手段１
２２は視覚ディスプレイ１１２を通して、患者に揺れる
サンドバッグの映像を提示し、音場制御手段１２３は聴
覚ディスプレイ１１３を通して、患者にゴング音を提示
する（図１１のステップＳ２，図１３のステップＳ２―
１〜Ｓ２―７）。

【０１１３】患者は視覚ディスプレイ１１２に表示され
ているサンドバッグの前に移動し、サンドバッグの方向
を目標にして、パンチング動作を行なう。

【０１１４】つぎに、患者反応決定手段について説明す
る。体動入力手段１０１が頭部位置座標や拳部位置座標
を測定し、生体情報測定手段１０２が患者の血圧および
心拍数を測定し、力覚入力手段１０３が患者の拳の加速
度や回旋角および肘関節の可動範囲を測定する。

【０１１５】また、これらの情報は反応解釈手段１５１
により反応データとして、まとめる（図１１のステップ
Ｓ３，図１４のステップＳ３―１〜Ｓ３―４）。

【０１１６】次に、衝突判定処理について説明する。ま
ず、提示刺激決定手段１５４は、（数１）を使って拳の
速度を決定する。

【０１１７】

【数１】

【０１１８】次に、（数２）を使って、拳部の位置座標
およびサンドバッグの位置と大きさから、拳とサンドバ
ッグの衝突判定を行う。

【０１１９】

【数２】

【０１２０】そして、（数３）を使って、拳の速度や旋
回角から衝突判定データを決定する。

【０１２１】

【数３】

【０１２２】さらに、視覚ディスプレイ１１２に揺れる
サンドバッグを表示し、聴覚ディスプレイ１１３から拳
とサンドバッグの衝突音を発生し、力覚触覚ディスプレ
イ１１１を使って患者に拳とサンドバッグの衝撃力を提
示する（図１１のステップＳ４，図１５のステップＳ４
―１〜Ｓ４―１０）。

【０１２３】次に、衝撃力提示処理について説明する。
まず、提示刺激決定手段１５４は、（数４）を使って衝
突判定データから患者に提示する衝撃力ＦＦを決定す
る。

【０１２４】

【数４】

【０１２５】さらに、力覚触覚制御手段１２１は、衝撃
力ＦＦから開弁時間を決定し、力覚触覚情報無線送手段
１４２を通して出力する。力覚触覚ディスプレイ１１１
は、患者に衝撃力を提示する（図１５のステップＳ４
１，図１６のステップＳ４１―１〜Ｓ４１―２）。

【０１２６】なお、力覚装置の詳細な動作説明は、後述
する。次に、刺激反応履歴更新処理について説明する。

【０１２７】まず、目標値決定手段１５３はリハビリ目
標値と肘関節可動範囲とを比較して、目標達成データを
決定する。

【０１２８】刺激反応履歴更新手段１５２は、患者に与
えた刺激データと反応データとから、刺激反応データを
決定し、刺激反応履歴記録手段１３２に記録してある刺
激反応履歴テーブルに追記する（図１１のステップＳ
５，図１７のステップＳ５―１〜Ｓ５―５）。

【０１２９】次に、目標値および刺激決定処理について
説明する。まず、目標値決定手段１５３は、刺激反応履
歴記録手段１３２に記録してある刺激反応履歴テーブル
から最新の３レコードを読込む。刺激反応履歴テーブル
が３レコード以下の時は、最新のレコードの内容を複写
して３レコード分のデータとして処理する。

【０１３０】そして、最新の３レコードにおいて、刺激
データＩＤに含まれるリハビリ目標値ＮＴと、反応デー
タＲＤに含まれる肘関節可動範囲ＭＢとを比較すると共
に、患者の血圧と心拍数もチェックする。その結果、無
理なく目標を達成していれば次のステップに進む。しか
し、目標を達成していても生体データから身体への負担
が大きいと判断すると、つぎのステップに進まないか、
１ステップ下げる。さらに生体データが異常を示してい
る時はリハビリを強制終了するように療法ステップにフ
ラグ（ｅｎｄ）を設定する。

【０１３１】このようにして目標値決定手段１５３は、
療法ステップを決定し、療法シナリオテーブルを参照し
て新しいリハビリ目標を決定し出力する。この時、全て
の療法ステップを終了したなら、療法ステップにフラグ
（ｅｎｄ）を設定する。さらに、提示刺激決定手段１５
４は、必要に応じて療法シナリオテーブルを参照して患
者に提示する新しい刺激を決定する（図１１のステップ
Ｓ６，図１８のステップＳ６―１〜Ｓ６―１４）。

【０１３２】ここで、終了チェックを行う。つまり、療
法ステップをチェックしフラグ（ｅｎｄ）が設定されて
いたら、次のステップＳ８を実行する。さもなければ、
ステップＳ２以降を実行する（図１１のステップＳ
７）。

【０１３３】つぎに、訓練データ通信処理について説明
する。訓練情報外部通信手段１３４は、刺激反応履歴記
録手段１３２に記録してある刺激反応履歴テーブル読み
出し、外部に伝送する（図１１のステップＳ８，図１９
のステップＳ８―１，Ｓ８―２）。

【０１３４】上記の一連の動作を繰り返すことにより、
患者は腕の関節を曲げ伸ばししたり回旋したりすること
により、関節機能の複合的な回復訓練を行なうことがで
きる。

【０１３５】次に、力覚装置による衝撃力提示処理の詳
細について説明する。小型空気ボンベ２０１、空気袋２
０２、空気弁２０３、空気ホース２０４、大気解放弁２
０５で構成する流体回路は、初期状態として、空気弁２
０３は閉じ、大気解放弁２０５は開いており、空気袋２
０２内部など流体回路の圧力は大気圧と同じである。

【０１３６】まず、決定した衝撃力ＦＦは力覚触覚制御
手段１２１で開弁時間ＢＯに変換され、無線伝送装置６
８を経由して弁開閉回路２０６に伝えらる（上記ステッ
プＳ４１−１）。

【０１３７】そして、弁開閉回路２０６は、初期状態に
ある流体回路に対して、まず、大気解放弁２０５および
空気弁２０３を閉じる。つぎに、空気弁２０３のみ開弁
時間ＢＯだけ開くと、空気ボンベ２０１に充填されてい
る圧縮空気は空気ホース２０４を通って空気袋２０２に
送られる。空気袋２０２は圧縮空気によって膨張し、患
者の拳に圧力を与える。この時、流体回路の圧力が上限
値を越えた場合には、大気解放弁２０５に仕組まれてい
る安全弁が機能し、それ以上圧力が上昇しない。その
後、空気弁２０３を閉じ、大気解放弁２０５を開くこと
により、空気袋２０２は減圧し、患者の拳に与えられて
いた圧力は大気圧と同じになり、初期状態に戻る。

【０１３８】以上のように、空気弁２０３と大気解放弁
２０５の開閉を組み合わせることにより、患者の拳に任
意の状態で圧力を与えることができ、衝撃力を患者に提
示することが可能となる。

【０１３９】以上のように、本実施形態おけるリハビリ
テーション支援装置では、過去の与えた刺激とそれに対
する反応を履歴として記録しておき、次のリハビリの目
標を決定する際に、患者から測定した最新の反応情報以
外に、今までの履歴を加味することにより、より最適で
より多彩なリハビリの内容を供給することが可能とな
る。

【０１４０】測定した体動入力情報と生体入力情報と力
覚入力情報とを組み合わせて、総合的に患者の反応を評
価し、次のリハビリの目標を決定することができるた
め、的確なリハビリ内容を供給することが可能となる。

【０１４１】また、カメラによる体動入力手段を備えて
おり、患者を拘束することなく患者の全身運動を計測す
ることができる。

【０１４２】また、無線によりデータを送信する生体情
報無線伝送手段と力覚触覚情報無線伝送手段とを備えて
いるため、患者と装置本体とがケーブルで継れることが
なく、体全体を自由に運動させることができる。

【０１４３】これにより、パンチング動作の時、患者は
体全体の姿勢を傾け、次のパンチを出すために姿勢をも
とに戻す動きが自由にできる。この動作の繰り返しによ
り、単に腕の運動機能回復だけでなく、体幹のバランス
訓練や下肢の筋力訓練も行なうことができる。

【０１４４】また、脳性麻痺の患者に使用することで、
頚部と頭部上下肢のバランス訓練にも使える。視覚ディ
スプレイに動きのある標的としてサンドバックを表示し
ていることにより、高次脳機能障害の動体視力の訓練
や、空間認知能力の訓練にも使える。また、サンドバッ
クの揺れ方のパターンを複雑にすることで障害者だけで
なくスポーツ選手などの健常者の動体視力の訓練や体力
増強といったスポーツトレーニングにも使える。

【０１４５】なお、本実施形態において患者の足元に平
衡機能計を用いることにより、患者の重心移動を反応デ
ータとして追加することが可能となり、肘関節の曲げと
の相関などより高度な解析や療法シナリオの設定が可能
となる。

【０１４６】また、上記実施形態では、聴覚ディスプレ
イとして２チャンネルのスピーカを用いたが、３チャン
ネル以上のスピーカを用いるとともに、それに合わせた
伝達関数を用意することにより、より音像定位を良くす
ることも可能となる。

【０１４７】また、上記実施形態では、生体情報として
血圧および心拍数を測定したが、筋電位、心電位、脳電
位、胃電位、皮膚抵抗などを組み合わせて測定すること
により、患者の身体のよりり詳細な情報を調べることが
可能となる。

【０１４８】また、本実施形態では、図６に示すよう
に、空気袋と空気ホースと小型空気弁を１組備えている
が、手の甲に接するように空気袋とそれに対応した空気
ホースおよび小型空気弁を別途備えるなど、複数組の空
気袋、空気ホース、小型空気弁を備えることにより、複
数方向からの衝撃力を患者に与えたり、複数の空気袋を
同時に膨らませてより複雑な衝撃力を発生することが可
能である。

【０１４９】また、本実施形態では、図６に示すよう
に、パンチンググラブに空気袋を内蔵したが、例えばサ
ッカーシューズの爪先部に内蔵することにより、サッカ
ーのキッキングの衝撃力を患者に与えることができ、仮
想世界でのサッカー練習などに応用することが可能とな
る。

【０１５０】

【発明の効果】以上のように、本発明のリハビリテーシ
ョン支援装置によれば、患者の測定データ以外に、今ま
での刺激と反応の履歴を考慮して、提示すべきリハビリ
の内容を決めることができ、患者の症状やリハビリの進
捗に応じて、より最適でより多彩なリハビリの内容を供
給することが可能となる。

【０１５１】また、測定した体動入力情報と生体入力情
報と力覚入力情報とを組み合わせて、総合的に患者の反
応を評価でき、より的確なリハビリ内容を供給すること
が可能となる。

【０１５２】また、体全体を自由に運動することがで
き、単に腕の運動機能回復だけでなく、体幹のバランス
訓練や、下肢の筋力訓練や、頚部と頭部上下肢のバラン
ス訓練や、動体視力の訓練や、空間認知能力の訓練にも
使える。

【０１５３】また、障害者だけでなくスポーツ選手など
の健常者の動体視力の訓練や体力増強にも使うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の概要を示すブロック図

【図２】本発明の実施形態の詳細ブロック図

【図３】従来のリハビリテーション支援装置のブロック
図

【図４】従来のリハビリテーション支援装置のブロック
図

【図５】本発明の実施形態のシステム構成を示す図

【図６】本発明の実施形態における力覚装置の構成を示
す図

【図７】本発明の実施形態で用いる座標系を示す説明図

【図８】本発明の実施形態のサンドバッグに関する変数
の説明図

【図９】本発明の実施形態における刺激反応履歴テーブ
ルの構成図

【図１０】本発明の実施形態における療法シナリオテー
ブルの構成を示す図

【図１１】本発明の実施形態における処理の流れを示す
フローチャート

【図１２】本発明の実施形態における初期化処理の流れ
を示すフローチャート

【図１３】本発明の実施形態における刺激提示処理の流
れを示すフローチャート

【図１４】本発明の実施形態における患者反応決定処理
の流れを示すフローチャート

【図１５】本発明の実施形態における衝突判定処理の流
れを示すフローチャート

【図１６】本発明の実施形態における衝撃力提示処理の
流れを示すフローチャート

【図１７】本発明の実施形態における刺激反応履歴更新
処理の流れを示すフローチャート

【図１８】本発明の実施形態における目標値決定処理の
流れを示すフローチャート

【図１９】本発明の実施形態における訓練データ通信処
理の流れを示すフローチャート

【図２０】本発明の実施形態のリハビリテーション支援
装置の画面構成を示す説明図

【図２１】従来のリハビリテーション支援装置の力覚提
示装置の構成図

【符号の説明】

５１大型モニタ５２スピーカ５３体動入力カメラ５４リハビリ評価装置５５記憶装置５６刺激制御装置５７記憶管理装置５８モデム装置６１血圧センサ６２心拍カウンタ６５力覚装置６８無線伝送装置７１ボクシングリング７２サンドバッグ１０１体動入力手段１０２生体情報測定手段１０３力覚入力手段１１１力覚触覚ディスプレイ１１２視覚ディスプレイ１１３聴覚ディスプレイ１２１力覚触覚制御手段１２２画像制御手段１２３音場制御手段１３２刺激反応履歴記録手段１３３療法情報保持手段１３４訓練情報外部通信手段１４１生体情報無線伝送手段１４２力覚触覚情報無線伝送手段１５１反応解釈手段１５２刺激反応履歴更新手段１５３目標値決定手段１５４提示刺激決定手段１５５提示刺激一時記憶手段２０１小型空気ボンベ２０２空気袋２０３空気弁２０４空気ホース２０５大気解放弁２０６弁開閉回路２０９パンチンググラブ２１０ジャイロ２１１加速度センサ２１２ゴニオメータ２２０負荷提示装置２２１負荷制御装置２２９肘カバー３１５位置形状データ計測手段３１６位置形状教師信号生成手段３１７仮想環境データ生成手段３１８仮想世界モデル手段３１９モデルデータ蓄積手段３２１生体情報計測手段（１）３２ｍ生体情報計測手段（ｍ）３３１生体情報教師信号生成手段（１）３３ｍ生体情報教師信号生成手段（ｍ）３４１感覚データ提示手段（１）３４ｎ感覚データ提示手段（ｎ）３５１感覚データ生成手段（１）３５ｎ感覚データ生成手段（ｎ）３７１ディスプレイ３７３力覚提示装置３７４画像生成手段３７６力覚制御手段３７７全体制御手段３７８力覚測定装置３８１ａロータリエンコーダ３８１ｂロータリエンコーダ３８２ａフレーム３８２ｂフレーム３８３ａゴム人工筋３８３ｂゴム人工筋３８４ロータリアクチュエータ３８５ａアームガイド３８５ｂアームガイド３８６グリップ３８７ａスプロケット３８７ｂスプロケット３８８ａチェーン３８８ｂチェーン１１０１患者反応入力手段（１）１１０ｕ患者反応入力手段（ｕ）１１１１刺激提示手段（１）１１１ｖ刺激提示手段（ｖ）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】患者に与えた刺激に対する患者の反応を測
定し反応入力情報として出力する、１つまたは複数の患
者反応入力手段と、患者の症状やリハビリの内容に関する情報を療法情報と
して記憶しておく療法情報保持手段と、患者に与えた刺激と刺激に対する患者の反応とを関連づ
けて刺激反応履歴として記録する刺激反応履歴記録手段
と、前記患者反応入力手段の反応入力情報から、患者の反応
を総合的に解釈して反応情報として出力する反応解釈手
段と、前記刺激反応履歴記録手段の刺激反応履歴と、前記反応
解釈手段の反応情報と、前記療法情報保持手段の療法情
報とから、新たな目標値を決定して出力する目標値決定
手段と、前記目標値決定手段の目標値と、前記反応解釈手段の反
応情報と、前記療法情報保持手段の療法情報とから、患者に提示すべき刺激である刺激情報を決定して出力す
る提示刺激決定手段と、前記反応解釈手段の反応情報
と、前記提示刺激決定手段の刺激情報とから、反応情報と刺激情報を関連づけて刺激反応情報を生成
し、刺激反応情報で前記刺激反応履歴記録手段の刺激反応履
歴を更新する刺激反応履歴更新手段と、前記提示刺激決定手段の刺激情報から、患者に所望の刺
激を提示する、１つまたは複数の刺激提示手段とを有す
ることを特徴とするリハビリテーション支援装置。
【請求項２】患者反応入力手段として、患者の全身の代表点の位置や動きと骨格代表点の位置や
動きのうち１つまたは複数測定し、体動入力情報として
出力する体動入力手段と、患者の身体局部の力学的な物理量を測定し、力覚入力情
報として出力する力覚入力手段と、患者の生体からの情報を測定し、生体入力情報として出
力する生体情報測定手段のうち、少なくとも１つを用い
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。
【請求項３】刺激提示手段として、患者に力覚的触覚的な刺激を提示する力覚触覚刺激提示
手段と、患者に視覚的な刺激を提示する視覚刺激提示手段と、患者に聴覚的な刺激を提示する聴覚刺激提示手段のう
ち、少なくとも１つを用いることを特徴とする請求項１
または２記載のリハビリテーション支援装置。
【請求項４】力覚触覚刺激提示手段が、患者に力覚触覚刺激を与える力覚触覚ディスプレイと、前記提示刺激決定手段から出力された刺激情報を取り込
み、力覚触覚刺激を患者に与えるよう、前記力覚触覚デ
ィスプレイを制御する力覚触覚制御手段とからなること
を特徴とする請求項３記載のリハビリテーション支援装
置。
【請求項５】生体情報測定手段で出力された生体入力情
報を、反応解釈手段に無線で伝送する生体情報無線伝送
手段と、力覚入力手段で出力された力覚入力情報を、前記反応解
釈手段に無線で伝送し、力覚触覚制御手段と力覚触覚デ
ィスプレイとの間で入出力される情報を無線で伝送する
力覚触覚情報無線伝送手段とをさらに備えたことを特徴
とする請求項４記載のリハビリテーション支援装置。
【請求項６】聴覚刺激提示手段が、患者に聴覚刺激を与える聴覚ディスプレイと、前記提示刺激決定手段から出力された刺激情報を取り込
み、聴覚刺激を患者に与えるよう、音場を制御して前記
聴覚ディスプレイに出力する音場制御手段とからなるこ
とを特徴とする請求項３、４または５記載のリハビリテ
ーション支援装置。
【請求項７】視覚刺激提示手段が、患者に視覚刺激を与える視覚ディスプレイと、前記提示刺激決定手段から出力された刺激情報を取り込
み、視覚刺激を患者に与えるよう、画像を制御して前記
視覚ディスプレイに出力する画像制御手段とからなるこ
とを特徴とする請求項３〜６何れかに記載のリハビリテ
ーション支援装置。
【請求項８】刺激反応履歴記録手段および療法情報保持
手段と装置外部との間で、刺激反応履歴および療法情報
を送受信する訓練情報外部通信手段をさらに備えたこと
を特徴とする請求項１〜７何れかに記載のリハビリテー
ション支援装置。
【請求項９】視覚ディスプレイにボクシングで用いるサ
ンドバックの映像を表示し、反応解釈手段により患者の
動きデータを決定し、提示刺激決定手段により前記サン
ドバックの動きを決定し、前記視覚ディスプレイの前記
サンドバック映像を更新し表示することを特徴とする請
求項７記載のリハビリテーション支援装置。
【請求項１０】空気を圧縮して容器に充填した空気ボン
ベと、信号により弁を制御して空気回路を開閉できる空気弁
と、信号により弁を制御して空気回路の圧力を大気に解放す
ることが可能な解放弁と、空気を注入することにより容積が膨張する空気袋と、前記空気ボンベと前記空気弁の間、および前記空気弁と
前記解放弁の間、および前記解放弁と前記空気袋の間を
接続して空気を流す空気ホースと、前記空気弁と前記解放弁を制御する信号を発する弁開閉
装置と、患者が装着するグラブとを有し、前記グラブは少なくとも患者の拳を覆い、かつ前記空気
袋を内包し、前記空気袋が膨張時に患者の拳に接し圧力
を与えるように配置したことを特徴とする力覚提示装
置。
【請求項１１】力覚触覚ディスプレイおよび力覚触覚制
御手段が、請求項１０記載の力覚提示装置であることを
特徴とする、請求項４〜９何れかに記載のリハビリテー
ション支援装置。