(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる方向から利用者を撮像する複数の撮像部を有する撮像手段と、
複数組の画像が記憶された記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記複数組の画像を予め設定された順に読み出すとともに、  前記複数の撮像部のうち、前記記憶手段から読み出される画像の方向と同じ方向から前記利用者を撮像する撮像部からの画像が出力されるように前記撮像手段を制御する制御手段と、
前記制御手段により、前記撮像手段から出力された画像と前記記憶手段から読み出された画像とを表示する表示手段とを有する運動支援システム。
【請求項２】
前記利用者の運動を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出された前記利用者の運動と、前記制御手段により前記記憶手段から読み出された前記画像の動きとを比較し、前記利用者の運動と前記画像の動きとの差異に応じて正しい動作が行なわれているか否かを判定し、判定結果を出力する判定手段とを有することを特徴とする請求項１記載の運動支援システム。
【請求項３】
前記判定手段は、前記利用者の運動と前記画像の動きとの差異の許容範囲を予め設定し、位置の差と、速度の差が前記許容範囲内である場合には、正しい動作であると判定することを特徴とする請求項２記載の運動支援システム。
【請求項４】
前記判定手段で判定された前記判定結果を音声として出力する音声出力手段を有することを特徴とする請求項２又は３記載の運動支援システム。
【請求項５】
前記判定手段で判定された前記判定結果及び前記制御手段により前記記憶手段から読み出された前記画像の内容を他の端末装置に供給する判定内容供給手段を有することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項記載の運動支援システム。
【請求項６】
利用者の予め決められた運動の正しい実行を支援する運動支援方法であって、
複数組の画像が記憶された記憶手段から画像を予め設定された順に読み出すとともに、異なる方向から前記利用者を撮像する複数の撮像部のうち前記記憶手段から読み出される画像の方向と同じ方向から該利用者を撮像する撮像部からの画像を出力する画像出力手順と、
前記画像出力手順で読み出される前記撮像部で撮像された画像と前記記憶手段から読み出された画像とを表示する表示手順とを有することを特徴とする運動支援方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は運動支援システム及び運動支援方法に係り、特に人間の運動が正しく行なわれるように支援する運動支援システム及び運動支援方法に関する。
一般にリハビリを必要とする患者は、脳出血、脳梗塞、クモ膜下出血、頭部外傷、脳腫瘍等が原因で、体の一部に麻痺が残ってしまう。発病直後ただちに入院し、その後の回復をみてリハビリテーション施設等で体の麻痺部の機能回復訓練（リハビリ）を開始する。ほぼ機能が回復した時点で退院し、さらに自宅でリハビリを続けていくことになる。
【０００２】
リハビリテーション施設内では、四肢の関節を延ばして稼働域を広げたり、歩行訓練を行なったりする理学療法や、手芸、塗り絵、ジグゾウパズル等を行う作業療法等のリハビリ訓練が行なわれ、退院後の在宅では、退院前に理学療法士や作業療法士が患者と患者の付添い（家族等）に説明したものでリハビリ訓練を行うか、他は、書籍、テレビ放送、ビデオ（テレビ番組をビデオで録画等）等を参考にして行なっていた。
【０００３】
しかしいったん病院から退院して在宅に戻ると、リハビリを続けない患者が多く、麻痺した部分が動かなくなってしまう事例がある。
そこで、在宅でもリハビリを確実に継続できるようなシステムが必要になっている。
【０００４】
【従来の技術】
従来、病気等により失なわれた運動機能を回復するために行なわれるリハビリテーションは病院のリハビリテーション施設で理学療法士や作業療法士の指導の元で行なわれる。しかし、病院から退院して自宅に戻ると、リハビリを続けない患者が多く、再び運動機能が失なわれる場合が少なくない。このため、自宅でもリハビリを継続すべく、従来は書籍・ビデオ等による指導が行なわれていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、従来の書籍やビデオによるリハビリの指導では患者が自分の運動状態が把握できないため、適切なリハビリが行なわれにくく回復が遅れたり、逆に体をこわしてしまう等の問題点があった。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、一人でも適切な運動が実行できる運動支援システム及び運動支援方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
図１に本発明の原理図を示す。
撮像手段１は異なる方向から利用者を撮像する複数の撮像部を有する。
記憶手段２は複数組の動画を記憶する。
【０００８】
設定手段３は複数組の動画の出力順を設定する。
制御手段４は記憶手段２に記憶された複数の組の画像を設定手段３により設定された順序で読み出すとともに、複数の撮像部のうち、記憶手段２から読み出される画像の方向と同じ方向から利用者を撮像する撮像部からの画像が出力されるように撮像手段を制御する。
表示手段５は制御手段４により撮像手段１から出力された画像と記憶手段２により読み出された動画とを表示する。
【０００９】
請求項２は、利用者の運動を検出する検出手段と、検出手段で検出された利用者の運動と、制御手段により記憶手段から読み出された画像の動きとを比較し、利用者の運動と画像の動きとの差異に応じて正しい動作が行なわれているか否かを判定し、判定結果を出力する判定手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
請求項３は、判定手段が利用者の運動と画像の動きとの差異の許容範囲を予め設定し、位置の差と、速度の差が前記許容範囲内である場合には、正しい動作であると判定することを特徴とする。
【００１１】
請求項４は、判定手段で判定された判定結果を音声として出力する音声出力手段を有することを特徴とする。
請求項５は、判定手段で判定された判定結果及び制御手段により記憶手段から読み出された画像の内容を他の端末装置に供給する判定内容供給手段を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項６は、利用者の予め決められた運動の正しい実行を支援する運動支援方法であって、複数組の画像が記憶された記憶手段から画像を予め設定された順に読み出すとともに、異なる方向から利用者を撮像する複数の撮像部のうち記憶手段から読み出される画像の方向と同じ方向から該利用者を撮像する撮像部からの画像を出力する画像出力手順と、画像出力手順で読み出される撮像部で撮像された画像と記憶手段から読み出された画像とを表示する表示手順とを有することを特徴とする。
【００１３】
【作用】
本発明の請求項１によれば、記憶手段に記憶された複数組の画像を制御手段により設定手段で予め設定された順に読み出して表示手段に表示できるため、複数組の画像の表示順序を設定手段で自由に設定でき、利用者の運動に応じた順序で画像を表示できる。
【００１４】
また、表示手段には設定された画像と利用者の画像が表示され、利用者は自分の動きと設定された画像の動きとを比較しながら運動を行なえる。
さらに、異なる方向から利用者を撮像する複数の撮像部を設け、設定された画像の表示方向に応じて利用者の撮像方向を切換えることにより、設定画像に対応した方向からの利用者の画像を表示できるため、その動作に特徴がある方向から画像が表示され、したがって、より適確な運動の指示が行なえる。
【００１５】
請求項２、３によれば、検出手段により利用者の動きを検出し、判定手段により検出した利用者の動きと、設定された画像の動きとを比較し、その差異から正しい動きがなされているかどうかを判定、例えば、位置の差と、速度の差が予め設定された許容範囲内である場合には、正しい動作であると判定し、判定結果を出力することにより、利用者、リハビリの専門家に対してリハビリの状態を知らせることができ、利用者に適確なリハビリを行なうべく指導が行なえる。
【００１６】
請求項４によれば、判定結果を音声出力手段により音声で利用者に知らせることができるため、表示手段の画像に集中しながらも自身の動きを知ることができる。
請求項５によれば、判定結果を判定内容提供手段により他の端末装置に提供できるため、利用者の自宅でのリハビリの内容を医療機関の専門家に容易に提供できる。
【００１７】
請求項６によれば、異なる方向から利用者を撮像する複数の撮像部を設け、設定された画像の表示方向に応じて利用者の撮像方向を切換えることにより、設定画像に対応した方向からの利用者の画像を表示できるため、その動作に特徴がある方向から画像が表示され、したがって、より適確な運動の指示が行なえる。
【００１８】
【実施例】
図２に本発明の一実施例のブロック図、図３に本発明の一実施例の使用状態を説明するための図を示す。本実施例のリハビリ支援システム１１は一連のリハビリ動作よりなる複数組の動画、動画の再生順番を決める再生順番情報、ビデオカメラの位置を決める位置情報、ビデオカメラのズームを決めるズーム情報、動画の再生内容、ビデオカメラからの利用者の画像と動画の画像との動きの比較結果等を記憶する記憶部１２、記憶部１２に記憶された情報に応じて動画の再生、カメラ制御、リハビリ診断、通信制御等の制御、データの処理を行なう制御部１３、制御部１３に対して動画の再生順番等の指示を与える入力部１４、利用者を撮像するビデオカメラ装置１５，１６、ビデオカメラ装置１５，１６からのビデオ信号の切換ズームの制御を行なうビデオ制御部１７、制御部１３から供給される動画、ビデオ信号に応じた画像を表示する表示部１８、制御部１３で診断された診断結果等を音声で指示する音声指示部１９、医療機関等との通信を行なう通信部２０より構成される。
【００１９】
入力部１４は設定手段に相当し、キーボード、マウス等より構成され、制御部１３の処理機能の選択や再生順番情報Ｄ２  の設定再生開始、停止等の指示を行なう。
ビデオカメラ１５は表示部１８の上部に取り付けられ利用者Ａの正面の画像を撮像する構成とされている。
【００２０】
ビデオカメラ１６は取付台２１に搭載されていて、利用者Ａの左側面に配置され、利用者Ａの左側面の画像を撮像する構成とされている。
また、ビデオカメラ１５，１６には撮像対象の大きさを変更できるズーム制御部１５ａ，１６ａが設けられており、撮像対象と動画との縮尺が一致できる構成とされている。
【００２１】
ズーム制御部１５ａ，１６ａはビデオカメラ制御部１７と接続されており、ズームの制御はビデオカメラ制御部１７からの制御信号に応じて行なわれる。
ビデオカメラ制御部１７はビデオカメラ１５，１６のズーム制御部１５ａ，１６ａの制御を行なうと共に制御部１３からの指示に応じてビデオカメラ１５，１６からのビデオ信号の制御部１３への供給へ切換え制御を行なう。
【００２２】
表示部１８はＣＲＴ（陰極線管）等よりなるディスプレイ装置よりなり、画面は動画を表示する動画表示部１８ａ、利用者を表示する利用者表示部１８ｂ、両画像の比較結果やリハビリ内容を表示する内容表示部１８ｃより構成される。
なお、本実施例では図４（Ａ）に示すように動画表示部１８ａと利用者表示部１８ｂとを画面の左右に分割して表示しているが、寝た状態でリハビリを行なう場合などには図４（Ｂ）に示すように画面を上下に分割してもよく、画面はリハビリの内容に応じて利用者が認識し易いように分割されるように設定すればよい。
【００２３】
記憶部１２は、例えば、フレキシブルディスクドライブ等の情報記録／再生装置とフレキシブルディスク等の記録媒体より構成され、記録情報としてはリハビリに関する複数組の動画情報Ｄ1 、複数組の動画情報から再生すべき動画情報を順番に出力するための再生順番情報Ｄ2 、各動画の表示アングルの情報が記憶されたビデオカメラ位置情報Ｄ3 、各動画のズーム量の情報が記憶されたビデオカメラズーム情報Ｄ4 、制御部１３での動画の再生内容である再生内容情報Ｄ5 、制御部１３で比較処理される動画と利用者のビデオ画像との比較結果を保持する比較結果情報Ｄ6 より構成される。
【００２４】
通信部２０は制御部１３と電話回線２２との間に設けられ、制御部１３と電話回線との接続を行なう。
制御部１３は電子計算機等より構成され、記憶部１２に記憶された動画の再生順番を決める再生順番情報Ｄ２  を設定する再生順番設定機能１３ａ、記憶部１２に記憶された再生順番情報Ｄ２  に基づいて動画Ｄ１  を選択し、再生する動画再生処理機能１３ｂ、記憶部１２のビデオカメラ位置情報Ｄ３  及びビデオカメラズーム情報Ｄ４  に基づいてビデオカメラ１５，１６の画像の選択、ズームの制御を行なうカメラ制御処理機能１３ｃ、ビデオカメラ１５，１６の画像と記憶部１２の動画とを比較して正しいリハビリが行なわれているか否かを診断する診断処理機能１３ｄ、医療機関等との通信を行なう通信機能１３ｅを有する。
【００２５】
動画再生処理機能は、記憶部１２に予め、又は、入力部１４により設定された再生順番情報Ｄ2 に応じて記憶部１２に記憶された動画Ｄ1 を読み出し表示部１８に供給し、表示させる。
図５に本発明の一実施例の再生順番情報設定機能１３ａの動作説明図を示す。
【００２６】
本実施例では再生順番情報の設定を患者自身が容易に行えるようにするため、症状を選択することにより、制御部１３が再生順番情報を自動的に設定してくれる構成としている。入力部１４により再生順番設定機能１３ａを選択すると図５（Ａ）に示すように麻痺側（左，右）、麻痺部分（首，肩，腕，腰，足）、症状（重度，中度，軽度）を選択する画面が表示される。
【００２７】
利用者は入力部１４を操作して麻痺側、麻痺部分，症状を選択し、入力操作を行なう。例えば、図５（Ａ）に示すように利用者が麻痺側（右）、麻痺部分（肩）、症状（軽度）を選択したとすると、制御部１３の再生順番情報設定機能１３ａは選択された情報の組み合せに応じて予め設定された順序で運動を設定し、図５（Ｂ）に示すように、肩のリハビリに効果のある首、右半身麻痺の初期の運動、肩の右半身麻痺の中期の運動等の順に動画の再生順番情報を設定する。
【００２８】
このように、利用者は麻痺側、麻痺部分、症状を入力するだけで、容易に再生順番を設定できる。
図６に動画処理機能１３ｂの動作フローチャートを示す。動画再生処理時には制御部１３はまず記憶部１２より予め、又は、入力部１４で設定された再生順番情報Ｄ2 を読み取り、最初に設定された再生順番情報Ｄ2-1 を再生情報として内部に設定する（ステップＳ１−１，Ｓ１−２）。
【００２９】
次に制御部１３は設定された再生順番情報Ｄ２−１  に対応する動画情報Ｄ１−１  を記憶部１２から読み出して表示部に供給する（ステップＳ１−３）。
動画再生が終了すると次の再生順番情報Ｄ２−２  を再生情報として設定し、再生情報として設定された再生順番情報Ｄ２−２  に対応した動画情報Ｄ１−２  を記憶部１２から読み出して表示部１８に供給する（ステップＳ１−４〜Ｓ１−６）。以上のステップＳ１−３〜Ｓ１−６を設定された再生順番情報Ｄ２−２  が無くなるまで繰り返す。
【００３０】
カメラ制御処理機能１３ｃは記憶部１２に動画のアングルに応じて予め設定されたビデオカメラ位置情報Ｄ３  及び動画のズームの度合に応じて予め設定されたビデオカメラズーム情報に応じてビデオカメラ制御部１７を制御し、ビテオカメラ１５，１６から供給される画像の情報と動画の画像とが略同じ大きさで、同じ方向から表示されるように制御する。
【００３１】
図７に本発明の一実施例のカメラ制御処理機能１３ｃの動作フローチャートを示す。
制御部１３のカメラ制御処理機能１３ｃでは動画再生機能１３ｂが起動し、再生順番情報Ｄ２  が設定されると、記憶部１２より設定された再生順番情報Ｄ２  に対応したビデオカメラ位置情報Ｄ３  及びビデオカメラズーム情報Ｄ４  を読み込む（ステップＳ２−１，Ｓ２−２）。
【００３２】
次に制御部１３は記憶部１２から読み込んだビテオカメラ位置情報Ｄ３  及びビデオカメラズーム情報Ｄ４  に応じてビデオカメラ制御部１７を制御する。ここで、制御部１３はビデオカメラ位置情報Ｄ３  に応じて動画の表示している方向に一致する方向から撮像しているビデオカメラ１５，１６からのビデオ信号が供給されるようにビテオカメラ制御部１７を制御すると共にビデオカメラズーム情報に応じてビデオカメラ１５，１６のズームを制御する（ステップＳ２−３，Ｓ２−４）。
【００３３】
診断処理機能１３ｄはビデオカメラ１５，１６からの画像と記憶部１２に記憶されている動画情報の画像とを比較し、両者の画像の相違に応じてリハビリ訓練の評価を行なうと共に訓練の指示を行なう機能である。
例えば、動画の動きに比べてビデオカメラ１５，１６からの画像の動きが遅ければ‘もっと早く動かして下さい’等の表示が行なわれる。
【００３４】
図８に本発明の一実施例の診断処理の機能１３ｄの動作フローチャートを示す。
利用者が入力部１４により診断処理機能１３ｄを選択すると、制御部１３の診断処理機能１３ｄでは動画再生処理時の動画の再生と共に再生された動画とビデオカメラ１５，１６からの画像を入力する（ステップＳ３−１，Ｓ３−２）。
【００３５】
次に診断処理機能１３ｄは記憶部１２からの動画の画像及びビデオカメラ１５，１６からの画像の輪郭を例えば、入力された画像を２値化する等の処理を施すことにより、抽出する（ステップＳ３−３）。
次に診断処理機能１３ｄは抽出された両画像の輪郭を重ねて両画像の位置及び移動速度等を比較する（ステップＳ３−４）。
【００３６】
このとき、診断処理機能１３ｄは両画像の位置の差異が所定の範囲内にあるか否かを判断すると共に両画像の移動速度の差異が所定の範囲内にあるか否かを判断し、位置及び移動速度が所定の範囲内にあれば、動画と略同じ動作が行なわれていると判断し、正しい動画が行なわれている旨の表示が行なわれるように表示部１８を制御する（ステップＳ３−５，Ｓ３−６）。
【００３７】
また、両画像の位置の差異が所定の範囲を越えた場合には利用者の画像の位置が動画の画像の位置よりも進んだ位置にあるときには移動量が大きすぎ、また遅れた位置にあるときは移動量が小さいものと判断し、さらに、利用者の画像移動速度が動画の画像の移動速度よりも大きければ移動速度が速すぎ、また、小さければ移動速度が遅すぎると判断し、それぞれの場合に応じた旨の表示及び音声による指示が行なわれるように表示部１８及び音声指示部１９を制御し、夫々の場合に応じた運動の指示を行なう。
【００３８】
上記の判断結果は記憶部１２に比較結果情報Ｄ６  としてそのときの動画の内容情報Ｄ７  と共に記憶される（ステップＳ３−８）。
通信処理機能１３ｅは通信制御部２０を介して病院等の医療機関との通信を行ない、医療機関から動画の再生順番を設定する再生順番情報の指示を行なうと共に、リハビリの結果を医療機関に送り、専門家による適切な指示が行なえる機能である。
【００３９】
図９に本発明の一実施例の動作説明図を示す。
動画は図９（Ａ）に示すように人間の関節等が認識しやすい図形で表示されている。
また、診断処理機能１３ｃを利用した場合には例えば、図９（Ｂ）に示すように利用者Ａの腕Ａａが動画Ｂの腕Ｂａより遅い場合などには‘もっと早く動かして下さい’、図９（ｃ）に示すように利用者Ａの腕Ａａと動画Ｂの腕Ｂａとに角度θがある位置でとまった場合、などには‘もっと後まで動かして下さい’等の表示及び音声指示がなされる。
【００４０】
なお、本実施例ではビデオカメラ１５，１６で撮像した利用者の画像より利用者の動きを検出する構成としたが、これに限ることはなく、ビデオカメラとは別に電流誘導光、超音波等を用いて利用者の動きを検出する検出装置を設け、動きの判定はこの検出装置を用いて行なう構成としてもよい。この場合、ビテオカメラの画像から利用者の動きを検知するものに比べて、利用者の動きをより正確にとらえることができるため、動きの判定を正確に行なえ、適確な指示を出すことができ、したがって、効果的にリハビリを行なえる。
【００４１】
なお、本実施例では支援する運動としてリハビリについて説明したが、これに限ることはなく、スポーツ等のトレーニングの運動を正しく行なうための運動を支援する場合にも適用できることは言うまでもない。
【００４２】
【発明の効果】
上述の如く、本発明の請求項１によれば、記憶手段に記憶された複数組の画像を制御手段により設定手段で予め設定された順に読み出して表示手段に表示できるため、複数組の画像の表示順序を設定手段で自由に設定でき、利用者の症状に応じた順序で画像を表示でき、適確なリハビリが続けて行なえる等の特長を有する。
【００４３】
また、表示手段には動画と利用者の画像が表示され、利用者は自分の動きと設定画像の動きとを比較しながらリハビリを行なえるため、利用者自身で適確なリハビリが行なえる特長を有する。
さらに、異なる方向から利用者を撮像する複数の撮像部を設け、設定画像の表示方向に応じて利用者の撮像方向を切換えることにより、設定画像に対応した方向からの利用者の画像を表示できるため、その動作に特徴がある方向から画像を表示でき、したがって、より適確な運動の指示が行なえる等の特長を有する。
【００４４】
請求項２、３によれば、検出手段により利用者の動きを検出し、判定手段により検出した利用者の動きと、動画の動きとを比較し、その差異から正しい動きがなされているかどうかを判定、例えば、位置の差と、速度の差が予め設定された許容範囲内である場合には、正しい動作であると判定し、判定結果を出力することにより利用者、リハビリの専門家に対してリハビリの状態を知らせることができ、利用者に適確なリハビリを行なうべく指導が行なえ、したがって効果的なリハビリが行なえる等の特長を有する。
【００４５】
請求項４によれば、判定結果を音声出力手段により音声で利用者に知らせることができるため、表示手段の画像に集中しながらも自身の動きを知ることができ、したがって利用者自身で適確なリハビリを行なうことができる等の特長を有する。
【００４６】
請求項５によれば、判定結果を判定内容提供手段により他の端末装置に提供できるため、利用者の自宅でのリハビリの内容を医療機関の専門家に容易に提供でき、適確な指導を受けることができる等の特長を有する。
請求項６によれば、異なる方向から利用者を撮像する複数の撮像部を設け、設定された画像の表示方向に応じて利用者の撮像方向を切換えることにより、設定画像に対応した方向からの利用者の画像を表示できるため、その動作に特徴がある方向から画像が表示され、したがって、より適確な運動の指示が行なえる等の特長を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理図である。
【図２】本発明の一実施例のブロック図である。
【図３】本発明の一実施例の使用状態を説明するための図である。
【図４】本発明の一実施例の表示画面の構成図である。
【図５】本発明の一実施例の再生順番設定機能の動作説明図である。
【図６】本発明の一実施例の動画再生処理機能の動作フローチャートである。
【図７】本発明の一実施例のカメラ制御処理機能の動作フローチャートである。
【図８】本発明の一実施例の診断処理機能の動作フローチャートである。
【図９】本発明の一実施例の動作説明図である。
【符号の説明】
１  撮像手段
２  記憶手段
３  設定手段
４  制御手段
５  表示手段
１１  リハビリ支援システム
１２  記憶部
１３  制御部
１４  入力部
１５，１６  ビデオカメラ
１７  ビデオカメラ制御部
１８  表示部
１９  音声指示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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