(57)【要約】【課題】可搬性を向上でき、且つ、大掛かりな構成を必要とせずに、器具を用いた技能の訓練を実現し得る、訓練装置、訓練方法、及びプログラムを提供する。【解決手段】訓練装置１０は、訓練対象を模した訓練対象オブジェクトとユーザが使用する器具を模した器具オブジェクトとを画面上に表示させる表示部２０と、器具の位置を検出する位置検出部３０と、器具の状態を検出する状態検出部３１と、検出された位置及び状態に対応して器具オブジェクトを変化させて、それが訓練対象オブジェクトから受ける外力を算出する情報処理部４０と、器具に取り付けられる接続部材１３と、接続部材１３を介して器具に引張力を伝達する伝達部材１２と、引張力を発生させる駆動部１１と、制御部１４とを備える。制御部１４は、予め、駆動部１１に初期力を発生させておき、算出された外力が、触力覚としてユーザに伝達されるように初期力を増加又は減少させる。【選択図】図４
2015118323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザにおける器具を用いた技能の取得を支援するための訓練装置であって、
仮想空間内に配置された、訓練対象を模した訓練対象オブジェクトと、前記器具を模した器具オブジェクトとを、画面上に表示させる、表示部と、
ユーザが保持する前記器具の位置を検出する、位置検出部と、
ユーザが保持する前記器具の状態を検出する、状態検出部と、
検出された前記位置及び前記状態に対応して前記器具オブジェクトの位置及び状態を変化させ、この変化によって前記器具オブジェクトが前記訓練対象オブジェクトから受ける外力を算出する情報処理部と、
前記器具に取り付けられる接続部材と、
当該訓練装置から、前記接続部材へと伸びて、前記接続部材を介して、前記器具に引っ張り方向の力を伝達する伝達部材と、
前記引っ張り方向の力を発生させ、それを前記伝達部材に与える駆動部と、
前記駆動部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、予め、前記駆動部に、設定された大きさの前記引っ張り方向の力を初期力として発生させておき、前記情報処理部によって算出された前記外力が、触力覚として、前記接続部材及び前記器具を介して前記ユーザに伝達されるように、前記初期力を増加又は減少させる、
ことを特徴とする訓練装置。
【請求項２】
筐体と、複数の前記伝達部材と、複数の前記伝達部材それぞれに対応した複数の前記駆動部と、を更に備え、
複数の前記伝達部材それぞれは、前記筐体の背面側における異なる位置から前記接続部材へと伸びる紐状の部材であり、
複数の前記駆動部は、ぞれぞれ、前記筐体の内部に配置され、対応する前記伝達部材を巻き取ることによって、対応する前記伝達部材に、前記引っ張り方向の力を与え、
前記制御部は、複数の駆動部それぞれが前記伝達部材に与える前記引っ張り方向の力の合力を、前記触力覚として、前記ユーザに伝達する、
請求項１に記載の訓練装置。
【請求項３】
前記状態検出部が、前記接続部材に設けられ、且つ、前記器具の状態に合せて信号を出力するセンサを有し、
前記情報処理部が、前記センサが出力した前記信号に基づいて、前記器具の状態を特定し、特定した状態を用いて、前記外力を算出する、
請求項１または２に記載の訓練装置。
【請求項４】
前記器具が、外科手術に用いられる器具であり、前記訓練対象が、人体の全部又は一部である、請求項１〜３のいずれかに記載の訓練装置。
【請求項５】
前記器具が、外科手術に用いられる鉗子であり、
前記訓練対象が、人体の全部又は一部であり、
前記状態検出部が、前記センサとして、前記鉗子の開閉の程度を特定するための信号を出力する第１のセンサと、前記鉗子の向きを特定するための信号を出力する第２のセンサとを有し、
前記情報処理部が、前記第１のセンサが出力した信号と、前記第２のセンサが出力した信号とに基づいて、前記器具の状態として、前記鉗子の開閉の程度と向きとを特定する、
請求項３に記載の訓練装置。
【請求項６】
複数の前記接続部材を更に備え、
複数の前記接続部材は、それぞれ、別々の前記器具に取り付けられ、且つ、互いに異なる前記伝達部材に接続され、
前記制御部は、複数の前記接続部材それぞれ毎に、当該接続部材が接続された前記伝達部材を介して、それに対応する前記駆動部によって、前記引張方向の力を与え、それによって、前記ユーザに前記触力覚を伝達する、
請求項１〜５のいずれかに記載の訓練装置。
【請求項７】
ユーザにおける器具を用いた技能の取得を支援するための方法であって、
仮想空間内に配置された、訓練対象を模した訓練対象オブジェクトと、前記器具を模した器具オブジェクトとを、画面上に表示させる、表示部と、ユーザが保持する前記器具の位置を検出する、位置検出部と、ユーザが保持する前記器具の状態を検出する、状態検出部と、前記器具に取り付けられる接続部材と、前記接続部材へと伸びて、前記接続部材を介して、前記器具に引っ張り方向の力を伝達する伝達部材と、前記引っ張り方向の力を発生させ、それを前記伝達部材に与える駆動部と、を備える、訓練装置を用い、
（ａ）検出された前記位置及び前記状態に対応して前記器具オブジェクトの位置及び状態を変化させ、この変化によって前記器具オブジェクトが前記訓練対象オブジェクトから受ける外力を算出する、ステップと、
（ｂ）予め、前記駆動部に、設定された大きさの前記引っ張り方向の力を初期力として発生させる、ステップと、
（ｃ）前記（ａ）のステップによって算出された前記外力が、触力覚として、前記接続部材及び前記器具を介して前記ユーザに伝達されるように、前記初期力を増加又は減少させる、ステップと、
を有することを特徴とする訓練方法。
【請求項８】
ユーザにおける器具を用いた技能の取得を支援するため、
仮想空間内に配置された、訓練対象を模した訓練対象オブジェクトと、前記器具を模した器具オブジェクトとを、画面上に表示させる、表示部と、ユーザが保持する前記器具の位置を検出する、位置検出部と、ユーザが保持する前記器具の状態を検出する、状態検出部と、前記器具に取り付けられる接続部材と、前記接続部材へと伸びて、前記接続部材を介して、前記器具に引っ張り方向の力を伝達する伝達部材と、前記引っ張り方向の力を発生させ、それを前記伝達部材に与える駆動部と、コンピュータとを備える、訓練装置において、
前記コンピュータに、
（ａ）検出された前記位置及び前記状態に対応して前記器具オブジェクトの位置及び状態を変化させ、この変化によって前記器具オブジェクトが前記訓練対象オブジェクトから受ける外力を算出する、ステップと、
（ｂ）予め、前記駆動部に、設定された大きさの前記引っ張り方向の力を初期力として発生させる、ステップと、
（ｃ）前記（ａ）のステップによって算出された前記外力が、触力覚として、前記接続部材及び前記器具を介して前記ユーザに伝達されるように、前記初期力を増加又は減少させる、ステップと、
を実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外科手術等の器具を用いた技能の訓練を仮想空間内で実現するための、訓練装置及び訓練方法に関し、更にはこれらを実現するためのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
医療現場で行われる外科手術は、一種の技能であり、医師が一定のレベルの能力を身に付けるためには訓練が必要となる。このため、従来から、人体ではなく、代わりとなる動物を利用した訓練が行われているが、このような訓練の場合、動物の用意、及び訓練後の処理が難しいという問題が生じてしまう。
【０００３】
このため、例えば、特許文献１は、血管、皮膚といった人体の構成要素を模した部材を用いた外科手術訓練装置を開示している。具体的には、特許文献１に開示された外科手術訓練装置は、箱形の訓練ユニットと、制御ユニットとで構成されている。また、訓練ユニットは、内部空間が胸腔に相当する箱形のケースと、皮膚に相当するシートと、手術対象となる患部を模した被処置体とで構成されている。
【０００４】
そして、訓練ユニットにおいて、被処置体はケースの内部に配置され、シートはケースの開口を塞ぐように取り付けられている。また、被処置体は、シリコンゴムで形成された模擬血管と模擬心筋等で構成されている。更に、制御ユニットは、被処置体に取り付けられているワイヤの引張力を制御し、被処置体を本物のように動作させている。
【０００５】
従って、特許文献１に開示された外科手術訓練装置を用いれば、訓練者は、代わりの動物を用いなくても、実際の手術に近い環境で訓練を受けることができるので、訓練者のレベルの向上が期待される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１３３８７８号公報
【特許文献２】特開２００８−１０００６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に開示された外科手術訓練装置においては、可動部分が必要となるため、装置自体が大がかりとなる。このため、移動が難しく、設置できる場所が限られてしまうという問題点がある。
【０００８】
［発明の目的］
本発明の目的の一例は、上記問題を解消し、可搬性を向上でき、且つ、大掛かりな構成を必要とせずに、器具を用いた技能の訓練を実現し得る、訓練装置、訓練方法、及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の一側面における訓練装置は、ユーザにおける器具を用いた技能の取得を支援するための訓練装置であって、
仮想空間内に配置された、訓練対象を模した訓練対象オブジェクトと、前記器具を模した器具オブジェクトとを、画面上に表示させる、表示部と、
ユーザが保持する前記器具の位置を検出する、位置検出部と、
ユーザが保持する前記器具の状態を検出する、状態検出部と、
検出された前記位置及び前記状態に対応して前記器具オブジェクトの位置及び状態を変化させ、この変化によって前記器具オブジェクトが前記訓練対象オブジェクトから受ける外力を算出する情報処理部と、
前記器具に取り付けられる接続部材と、
当該訓練装置から、前記接続部材へと伸びて、前記接続部材を介して、前記器具に引っ張り方向の力を伝達する伝達部材と、
前記引っ張り方向の力を発生させ、それを前記伝達部材に与える駆動部と、
前記駆動部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、予め、前記駆動部に、設定された大きさの前記引っ張り方向の力を初期力として発生させておき、前記情報処理部によって算出された前記外力が、触力覚として、前記接続部材及び前記器具を介して前記ユーザに伝達されるように、前記初期力を増加又は減少させる、
ことを特徴とする。
【００１０】
また、上記目的を達成するため、本発明の一側面における訓練方法は、ユーザにおける器具を用いた技能の取得を支援するための方法であって、
仮想空間内に配置された、訓練対象を模した訓練対象オブジェクトと、前記器具を模した器具オブジェクトとを、画面上に表示させる、表示部と、ユーザが保持する前記器具の位置を検出する、位置検出部と、ユーザが保持する前記器具の状態を検出する、状態検出部と、前記器具に取り付けられる接続部材と、前記接続部材へと伸びて、前記接続部材を介して、前記器具に引っ張り方向の力を伝達する伝達部材と、前記引っ張り方向の力を発生させ、それを前記伝達部材に与える駆動部と、を備える、訓練装置を用い、
（ａ）検出された前記位置及び前記状態に対応して前記器具オブジェクトの位置及び状態を変化させ、この変化によって前記器具オブジェクトが前記訓練対象オブジェクトから受ける外力を算出する、ステップと、
（ｂ）予め、前記駆動部に、設定された大きさの前記引っ張り方向の力を初期力として発生させる、ステップと、
（ｃ）前記（ａ）のステップによって算出された前記外力が、触力覚として、前記接続部材及び前記器具を介して前記ユーザに伝達されるように、前記初期力を増加又は減少させる、ステップと、
を有することを特徴とする。
【００１１】
更に、上記目的を達成するため、本発明の一側面におけるプログラムは、ユーザにおける器具を用いた技能の取得を支援するため、
仮想空間内に配置された、訓練対象を模した訓練対象オブジェクトと、前記器具を模した器具オブジェクトとを、画面上に表示させる、表示部と、ユーザが保持する前記器具の位置を検出する、位置検出部と、ユーザが保持する前記器具の状態を検出する、状態検出部と、前記器具に取り付けられる接続部材と、前記接続部材へと伸びて、前記接続部材を介して、前記器具に引っ張り方向の力を伝達する伝達部材と、前記引っ張り方向の力を発生させ、それを前記伝達部材に与える駆動部と、コンピュータとを備える、訓練装置において、
前記コンピュータに、
（ａ）検出された前記位置及び前記状態に対応して前記器具オブジェクトの位置及び状態を変化させ、この変化によって前記器具オブジェクトが前記訓練対象オブジェクトから受ける外力を算出する、ステップと、
（ｂ）予め、前記駆動部に、設定された大きさの前記引っ張り方向の力を初期力として発生させる、ステップと、
（ｃ）前記（ａ）のステップによって算出された前記外力が、触力覚として、前記接続部材及び前記器具を介して前記ユーザに伝達されるように、前記初期力を増加又は減少させる、ステップと、
を実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明によれば、可搬性を向上でき、且つ、大掛かりな構成を必要とせずに、器具を用いた技能の訓練を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態における訓練装置の外観を示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態における訓練装置の各構成部品を示す分解斜視図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態で用いられる器具とそれに接続される接続部材の一例を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態における訓練装置の構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態における訓練装置１０の動作を示すフロー図である。
【図６】図６は、図５に示したステップＳ１０１を説明するための図である。
【図７】図７は、図５に示したステップＳ１０３を説明するための図である。
【図８】図８（ａ）は、引張力の算出処理を説明するための図であり、図８（ｂ）は、引張力の算出処理に用いられる座標軸を示す図である。
【図９】図９は、提示力の再設定処理を説明するための図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態における情報端末の他の例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態における、訓練装置、訓練方法、及びプログラムについて、図１〜図１０を参照しながら説明する。
【００１５】
［装置構成］
最初に、図１〜図３を用いて、本実施の形態における訓練装置の構成を説明する。図１は、本発明の実施の形態における訓練装置の外観を示す斜視図である。図２は、本発明の実施の形態における訓練装置の各構成部品を示す分解斜視図である。図３は、本発明の実施の形態で用いられる器具とそれに接続される接続部材の一例を示す図である。
【００１６】
まず、図１を用いて、本実施の形態における訓練装置の外観構成について説明する。図１に示すように、訓練装置１０は、ユーザ２００における器具を用いた技能の取得を支援するための装置である。
【００１７】
訓練装置１０は、画面１０１を備えており、画面上に、仮想空間内に配置された、訓練対象を模した訓練対象オブジェクト１０２と、ユーザ２００が使用する器具１０４を模した器具オブジェクト１０３とを表示する。また、訓練装置１０は、器具１０４に取り付けられる接続部材１３を備えている。
【００１８】
また、訓練装置１０は、ユーザが保持する器具１０４の位置及び状態を検出する。更に、訓練装置１０は、検出した位置及び状態に対応して、仮想空間内において、器具オブジェクト１０３の位置及び状態を変化させ、この変化によって器具オブジェクト１０３が訓練対象オブジェクト１０２から受ける外力を算出する。
【００１９】
そして、訓練装置１０は、後述する構成により、仮想空間内で、器具オブジェクト１０３が、訓練対象オブジェクト１０２から受ける外力を、接続部材１３を介して、ユーザに触力覚として提示することができる。このため、訓練装置１０によれば、大掛かりな構成を必要とせずに技能の訓練を実現することができる。また、訓練装置１０は可搬性にも優れている。
【００２０】
また、本実施の形態では、訓練装置１０は、外科手術の技能の取得において支援を行っている。よって、器具としては、外科手術に用いられる器具が挙げられ、訓練対象としては、人体の全部又は一部が挙げられる。
【００２１】
具体的には、図１の例では、器具１０４は鉗子であり（図３参照）、訓練対象は心臓であるので、画面１０１には、鉗子を模した器具オブジェクト１０３と、心臓を模した訓練対象オブジェクト１０２とが表示されている。よって、訓練装置１０を用いることで、ユーザは、心臓の外科手術での鉗子の使い方の訓練を受けることができる。
【００２２】
続いて、図２及び図３を用いて、訓練装置１０の内部構成について説明する。図２に示すように、訓練装置１０は、画面上に仮想空間を表示させる表示部２０と、位置検出部３０と、状態検出部３１と、情報処理部４０とを備えている。
【００２３】
このうち、位置検出部３０は、ユーザ２００が保持する器具１０４の位置を検出する。状態検出部３１は、ユーザが保持する器具１０４の状態を検出する。また、情報処理部４０は、検出された位置及び状態に対応して器具オブジェクト１０３（図１参照）の位置及び状態を変化させ、この変化によって器具オブジェクト１０３が訓練対象オブジェクト１０２（図１参照）から受ける外力を算出する。
【００２４】
また、図２に示すように、訓練装置１０は、ユーザ２００（図１参照）に触力覚を提示するため、駆動部１１と、伝達部材１２と、接続部材１３と、制御部１４も備えている。このうち、接続部材１３は、器具１０４に取り付けられる（図１及び図３参照）。
【００２５】
伝達部材１２は、訓練装置１００から接続部材１３へと伸びて、接続部材１３を介して、器具１０４に引っ張り方向の力（以下、「引張力」と表記する。）を伝達する部材である。また、駆動部１１は、引張力を発生させ、それを伝達部材１２に与えている。
【００２６】
また、制御部１４は、まず、駆動部１１に、予め、設定された大きさの引張力を初期力として発生させる。そして、駆動部１１は、情報処理部４０によって算出された外力が、触力覚として、接続部材１３及び器具１０４を介してユーザ２００（図２参照）に伝達されるように、初期力を増加又は減少させる。
【００２７】
このように、訓練装置１００は、器具１０４を保持しているユーザ２００の手に、接続部材１３及び伝達部材１２を介して、引っ張り方向の力を伝達することによって触力覚を提示することができる。なお、本発明でいう「触力覚」とは、ユーザが感じる、反発力、抵抗力、外力、感触、等を意味する。
【００２８】
ここで、本実施の形態における訓練装置１０の構成について更に具体的に説明する。まず、図２に示すように、本実施の形態では、訓練装置１０は、ユーザ側から順に、枠状に形成されたカバー５０と、表示部２０と、箱状の筐体５１とを備えている。カバー５０は、表示部２０の画面１０１が露出するように、筐体５１の開口部分に取り付けられる。また、本実施の形態では、表示部２０は、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置といった薄型の表示装置である。
【００２９】
上述した、駆動部１１、制御部１４、位置検出部３０、及び情報処理部４０は、筐体５１の内部に配置されている。また、図２に示すように、本実施の形態では、３本の伝達部材１２が用いられており、これに対応して３つの駆動部１１が配置されている。
【００３０】
本実施の形態では、伝達部材１２それぞれは、訓練装置１０の背面側（画面１０１が設けられている側の反対側）の異なる位置から、ユーザ２００が保持する器具１０４に取り付けられる接続部材１３へと伸びる紐状の部材、例えば、ワイヤーである。各伝達部材１２の先端は、接続部材１３に固定されている。
【００３１】
図３に示すように、本実施の形態では、器具１０４として鉗子が用いられるため、接続部材１３は、鉗子に装着可能な形状に形成されている。また、接続部材１３は、器具１０４の状態に合せて信号を出力するセンサを備えた状態検出部３１を備えている。
【００３２】
具体的には、図３の例では、状態検出部３１は、鉗子の開閉の程度を特定するための信号を出力するセンサ３１ａと、鉗子の向きを特定するための信号を出力するセンサ３１ｂとを備えている。センサ３１ａの具体例としては、回転角度を検出可能なエンコーダが挙げられ、センサ３１ｂの具体例としては、鉛直方向に対する傾きを検出する３軸加速度センサが挙げられる。また、センサ３１ａが出力した信号（以下、「開閉状態検出信号」と表記する。）ｂと、センサ３１ｂが出力した信号（以下、「向き検出信号」と表記する。）ｃは、情報処理部４０へと送られる。
【００３３】
また、本実施の形態では、図３に示すように、接続部材１３は、センサ３１ａとセンサ３１ｂとを一体化した構造を有している。更に、接続部材１３は、鉗子を構成する部材１０４ａにおける部材１０４ｂとの連結部分に取り付けられており、センサ３１ａは、部材１０４ａと部材１０４ｂとがなす角度を検出している。また、この場合、センサ３１ｂは、接続部材１３が取り付けられている部材１０４ａの先端の向きを、鉗子の向きとして検出している。
【００３４】
また、図２に示すように、本実施の形態では、各駆動部１１は、プーリ１５が軸に取り付けられたモータであり、対応する伝達部材１２をプーリ１５で巻き取ることによって、対応する伝達部材１２に、引っ張り方向の力を与えている。伝達部材１２の一端はプーリに固定されている。
【００３５】
更に、筐体５０の底面には、伝達部材１２毎に、通し穴１６が設けられており、各伝達部材１２は、通し穴１６を経由して、訓練装置１０の背面側へと伸びる。なお、各通し穴１６の位置は、特に限定されないが、後述するように、触力覚の提示範囲は各通し穴１６の位置によって決定される（図８の領域Ｘ参照）。よって、各通し穴１６の位置は、求められる提示範囲を考慮した上で決定される。
【００３６】
このように、本実施の形態においては、３本の伝達部材１２によって、接続部材１３が引っ張られることによって、ユーザ２００の指に提示力が提示される（図１参照）。つまり、各駆動部１１が伝達部材１３に与える引張力の合力によって、触力覚が提示される。
【００３７】
また、３本の伝達部材１２は、センサ３１ａ及び３１ｂと情報処理部４０とを接続する配線として用いることもできる。この場合、配線として機能させるため、伝達部材１２の内部には、一端がセンサ３１ａ又は３１ｂに接続された導電性の線材が組み込まれる。また、図２においては図示していないが、この導電性の線材の他端は、伝達部材１２のプーリ１５との固定部分を超えて情報処理部４０へと延びている。
【００３８】
また、本実施の形態では、位置検出部３０は、駆動部１１毎に設けられており、接続部材１３の位置を特定するための信号（以下、「位置検出信号」と表記する。）ａを、情報処理部４０に出力する。具体的には、位置検出部３０としては、モータの軸の回転数を検出するエンコーダが挙げられる。この場合、各位置検出部３０からは、位置検出信ａ号として、モータの軸の回転数を特定する信号が出力される。
【００３９】
そして、情報処理部４０は、各位置検出部３０から出力された位置検出信号ａを受け取ると、予め登録されている、伝達部材１２の全長、プーリ１５の直径、プーリ１５から通し穴１６までの距離等に基づいて、各伝達部材１２の通し穴１６から接続部材１３までの長さを算出する。また、情報処理部４０は、後述するように、算出された各伝達部材１２の長さに基づいて、接続部材１３の位置、即ち、器具（鉗子）１０４の位置を特定する。
【００４０】
また、情報処理部４０は、状態検出部３１として機能するセンサ３１ａ及び３１ｂから、開閉状態検出信号ｂと、向き検出信号ｃとを受け取ると、これらの信号に基づいて、器具１０４の状態として、鉗子の開閉の程度と向きとを特定する。
【００４１】
そして、情報処理部４０は、特定した鉗子の位置、開閉の程度、及び向きに対応して、仮想空間内の器具オブジェクト１０３の位置、開閉の程度、及び向きを変化させる。更に、情報処理部４０は、後述するように、この変化の結果、器具オブジェクト１０３が訓練対象オブジェクト１０２に接触する等して、これから受ける外力を算出する。
【００４２】
また、本実施の形態では、制御部１４及び情報処理部４０は、それぞれ、マイコン等のコンピュータによって実現されている。また、両者は、それぞれ別々のコンピュータによって実現されていても良いし、同一のコンピュータによって実現されていても良い。
【００４３】
このように、本実施の形態では、駆動部１１として機能するモータによる力の伝達機構として、紐状の部材（伝達部材１２）が用いられる。従って、構成部材の軽量化と、触力覚を提示するための機構の単純化とが図られるので、訓練装置１０の小型軽量化及び可搬性の向上が達成される。
【００４４】
また、本実施の形態では、駆動部材１２による引張力の伝達方向は、プーリ１５及び通し穴１６の位置によって、自由に設定できる。更に、伝達部材１２の通し穴から接続部材１３までの距離は、プーリ１５での巻き取り量によって、自由に設定できる。従って、ユーザが器具１０４を動かすことのできる範囲を大きくできるので、広い範囲での３次元的な触力覚の提示が可能となる。また、伝達部材１２として、軽量な紐状の部材が用いられているので、ユーザは、器具１０４を動かす際に、機械的な抵抗などを感じ難いといえる。
【００４５】
続いて、図４を用いて、訓練装置１０でやり取りされるデータについて説明する。図４は、本発明の実施の形態における訓練装置の構成を示すブロック図である。
【００４６】
図４に示すように、訓練装置１０において、情報処理部４０は、表示装置２０、位置検出部３０、状態検出部３１（センサ３１ａ、３１ｂ）及び制御部１４に接続されている。また、制御部１４は、駆動部（モータ）１１に接続されている。
【００４７】
この構成では、ユーザ２００（図１参照）が、接続部材１３が取り付けられた器具１０４の位置を変えると、各位置検出部３０は、位置検出信号ａを情報処理部４０に出力する。また、ユーザが、器具１０４の開閉の程度を変えると、センサ３１ａは、開閉状態変出信号ｂを情報処理部４０に出力する。更に、ユーザが、器具１０４の向きを変えると、センサ３１ｂは、向き検出信号ｃを情報処理部４０に出力する。そして、情報処理部４０は、各信号を受け取ると、これらの信号に基づいて、器具１０４の位置、開閉状態、及び向きを特定する。
【００４８】
また、情報処理部４０は、器具１０４の位置、開閉状態、及び向きを特定すると、特定した内容に応じて、器具オブジェクト１０３（図１参照）の位置、開閉状態、及び向きを変更する。そして、情報処理部４０は、コンテンツデータ４１を参照し、器具オブジェクト１０３と仮想空間内の訓練対象オブジェクト１０２とを連動させる処理を行ない、その処理内容が反映された表示を行うためのデータ（以下「表示データ」と表記する。）ｅを表示部２０に出力する。表示データｅは、画像データを含んでおり、この画像データは、仮想空間の内部を、設定された投影面に投影して得られている。
【００４９】
コンテンツデータ４１の具体例としては、訓練オブジェクト１０２及び器具オブジェクトを構築するためのモデリングデータ、各オブジェクトの設定データ、仮想空間を提供するアプリケーションプログラムのデータ等が挙げられる。また、コンテンツデータ４１は、訓練装置１０に備えられた記憶装置に格納されていても良いし、インターネットで接続された別の機器（コンピュータ）に格納されていても良い。
【００５０】
また、情報処理部４０は、上述の連動させる処理において、器具オブジェクト１０３に仮想空間内で発生した力を算出し、算出した力を特定するデータｄ（以下「提示力特定データｄ」と表記する。）を、制御部１４に出力する。この算出された力は、ユーザオブジェクト１０２に発生した反発力等であり、ユーザに提示すべき力、即ち、触力覚に相当する。
【００５１】
制御部１４は、提示力特定データｄを受け取ると、提示力特定データｄによって特定される触力覚がユーザ２００に伝達されるように、各駆動部１１が出力すべき引張力を算出する。そして、制御部１４は、各駆動部１１に目的の引張力を発揮させるための制御データｇを生成し、これを各駆動部１１に出力する。
【００５２】
具体的には、制御部１４は、電源回路（図示せず）を用いて、駆動部１１として機能するモータを駆動するためのパルス信号を生成し、これを制御データｇとして出力する。これにより、各駆動部（モータ）１１は、計算された引張力で伝達部材１２を引っ張り、ユーザ２００の手には、接続部材１３を介して、提示力特定データｄによって特定される触力覚が提示される。
【００５３】
［装置動作］
次に、本発明の実施の形態における訓練装置１０の動作について図５を用いて説明する。図５は、本発明の実施の形態における訓練装置１０の動作を示すフロー図である。なお、以下の説明においては、適宜図１〜図４を参酌する。また、本実施の形態では、訓練装置１０を動作させることによって、訓練方法が実施される。よって、本実施の形態における訓練方法の説明は、以下の訓練装置１０の動作説明に代える。
【００５４】
最初に、ユーザ２００が、訓練装置１０の背面側の空間において、表示部２０の画面上に表示される訓練対象オブジェクト（人の心臓を模したオブジェクト）１０２に、外科的処置を行うために、器具１０４を操作する。具体的には、ユーザ２００は、鉗子を用いて、心臓の血管部分を挟んだり、針を掴んで切開箇所を縫ったりといった処置を行う。これにより、図４に示したように、各位置検出部３０が位置検出信号ａを出力し、センサ３１ａが開閉状態検出信号ｂを出力し、センサ３１ｂが向き検出信号ｃを出力する。そして、情報処理部４０は、これらの信号を受け取る。
【００５５】
次に、図５に示すように、情報処理部４０は、出力されてきた各信号に基づいて、器具の位置、開閉状態、及び向きを特定する（ステップＳ１０１）。具体的には、情報処理部４０は、位置検出信号ａに基づいて、各伝達部材１２の通し穴１６から接続部材１３までの長さを算出し、更に、算出された各伝達部材１２の長さに基づいて、器具１０４（接続部材１３）の位置を算出する。
【００５６】
また、情報処理部４０は、センサ３１ａからの開閉状態検出信号ｂを受け取ると、鉗子を構成する部材１０４ａと部材１０４ｂとがなす角度を算出する。更に、情報処理部４０は、センサ３１ｂからの向き検出信号ｃを受け取ると、鉛直方向を基準とした部材１０４ａの傾きを算出する。
【００５７】
次に、情報処理部４０は、コンテンツデータ４１を参照し、訓練対象オブジェクト１０２に器具オブジェクト１０３とを連動させる処理（コンテンツ連動処理）を実行する（ステップＳ１０２）。また、ステップＳ１０２では、情報処理部４０は、コンテンツ連動処理の処理内容が反映された表示データｅを表示部２０出力する。更に、ステップＳ１０２では、情報処理部４０は、器具オブジェクト１０３に仮想空間内で発生した力を算出し、算出した力を特定する提示力特定データｄを、制御部１４に出力する。
【００５８】
次に、制御部１４は、情報処理部４０から提示力特定データｄを受け取ると、提示力特定データｄで特定される提示力を提示する上で各駆動部１１が出力すべき引張力を算出する（ステップＳ１０３）。また、ステップＳ１０３では、制御部１４は、更に、各駆動部１１によって、算出された引張力が発生するように制御データｇを生成し、これを各駆動部１１に出力する。
【００５９】
ステップＳ１０３が実行されると、訓練装置１０において、各駆動部１１を構成するモータは、出力されてきた制御データｇに応じて回転して伝達部材１２を引っ張り、接続部材１３及び器具１０４を介して、ユーザ２００の手に触力覚を提示する（ステップＳ１０４）。
【００６０】
また、表示部２０の画面１０１には、ステップＳ１０２で情報処理部４０が出力した表示データｅに基づいて、コンテンツ連動処理後の仮想空間が表示される（ステップＳ１０５）。なお、ステップＳ１０４とステップＳ１０５とは、同時に実行されても良い。
【００６１】
また、本実施の形態においては、ステップＳ１０１〜Ｓ１０５は、繰り返し実行される。よって、ユーザ２００が、例えば、ある位置から別の位置まで器具１０４を動かした場合は、開始から終了までの間に、ステップＳ１０１〜Ｓ１０５は繰り返し実行されるので、その間、ユーザ２００は、連続して、触力覚の提示を受けることができる。
【００６２】
ここで、図５に示したステップＳ１０１〜ステップＳ１０３までの各ステップについて、図６〜図９を用いて更に詳細に説明する。
【００６３】
［ステップＳ１０１］
まず、図６を用いて、図５に示したステップＳ１０１（器具の位置及び状態の検出処理）について説明する。図６は、図５に示したステップＳ１０１を説明するための図である。ステップＳ１０１の検出処理では、訓練装置１０の背面側において、伝達部材１２の先端が接続されている接続部材１３の位置が、伝達部材１２の長さによって特定される。伝達部材１２の長さは、位置検出部３０によって特定される。
【００６４】
具体的には、図６に示すように、各伝達部材１２の通し穴１６から接続部材１３までの長さを、それぞれ、ｌ１、ｌ２、ｌ３とし、画面の水平方向において隣り合う通し穴間の間隔をｗとし、画面の垂直方向において隣り合う通し穴間の間隔をｈとする。この場合、情報処理部４０は、ｌ１、ｌ２、ｌ３、ｗ、及びｈを用いて、接続部材１２の座標（ｘ、ｙ、ｚ）を幾何的に算出する。
【００６５】
また、上述したように、情報処理部４０は、開閉状態検出信号ｂに基づいて、鉗子を構成する部材１０４ａと部材１０４ｂとがなす角度を算出し、更に、向き検出信号ｃに基づいて、鉛直方向を基準とした部材１０４ａの傾きを算出する。
【００６６】
［ステップＳ１０２］
次に、図１を参照しながら、図５に示したステップＳ１０２（コンテンツ連動処理）について説明する。ステップＳ１０２のコンテンツ連動処理では、上述したように、ユーザ２００による器具１０４の操作に応じて、仮想空間内で器具オブジェクト１０３が動き、更に、仮想空間内の訓練対象オブジェクト１０２は、器具オブジェクト１０３に連動する。
【００６７】
具体的には、情報処理部４０は、器具オブジェクト１０３の動きに合せて、訓練対象オブジェクト１０２に変化を与えると共に、仮想空間内の訓練対象オブジェクト１０２と実空間の器具１０４とのインタラクション（相互作用）を取る。このとき、情報処理部４０は、仮想空間内の物理シミュレータを用いて、器具オブジェクト１０３と訓練対象オブジェクト１０２とが接触した際の変化及び接触力をシミュレートする。
【００６８】
そして、情報処理部４０は、器具オブジェクト１０３と訓練対象オブジェクト１０２との仮想空間での物理係数に応じて、両者に生じた反力を計算する。なお、物理係数としては、器具オブジェクト１０３及び訓練対象オブジェクト１０２それぞれの、質量、速度、加速度、接触方向、反発係数等が挙げられる。
【００６９】
また、この計算された反力のうち、器具オブジェクト１０３が訓練対象オブジェクト１０２から受けた反力が、ユーザ２００に提示すべき触力覚に相当する（後述の図７及び図８参照）。よって、具オブジェクト１０３が訓練対象オブジェクト１０２から受けた反力を「提示力Ｆ」とすると、情報処理部４０は、提示力Ｆが提示されるようにするため、提示力Ｆを特定する提示力特定データｄを制御部１４に出力する。また、情報処理部４０は、器具オブジェクト１０３及び訓練対象オブジェクト１０２を表示するための表示データｅを、表示装置２０に出力する。
【００７０】
［ステップＳ１０３］
次に、図７及び図８を用いて、図５に示したステップＳ１０３（引張力の算出処理及び制御データの生成処理）について説明する。
【００７１】
図７は、図５に示したステップＳ１０３を説明するための図である。図７に示すように、目的の提示力Ｆを提示するために必要となる各伝達部材１２の引張力を、それぞれ、τ１、τ２、τ３とすると、提示力Ｆは、基本的には、引張力τ１、τ２、及びτ３の合力に相当する。
【００７２】
そして、提示力Ｆが、外部から訓練装置１０に向かう方向の力である場合には、提示力Ｆの方向は、引張力τ１〜τ３の合力の方向と一致する。しかし、図７に示すように、提示力Ｆが訓練装置１０から離れる方向の力である場合には、伝達部材１２は、紐状の部材であり、訓練装置１０側へと引っ張る方向の力しか伝達できないため、触力覚の提示ができなくなる可能性がある。
【００７３】
そのため、本実施の形態では、制御部１４は、上述したように、触力覚を提示しない場合において、予め、接続部材１３に一定の力を常に初期力Ｆ０として提示する。そして、制御部１４は、提示力Ｆが、訓練装置１０から離れる方向の力である場合は、初期力Ｆ０を緩めることにより、訓練装置１０から離れる方向への触力覚を提示している。
【００７４】
一般に、ヒトの触感覚には、その時間特性として、順応と呼ばれる現象がある。順応は、ヒトに一定の刺激を提示し続けると、刺激に対する感度が低下する現象である。つまり、ヒトの皮膚は、圧力に対してきわめて順応しやすく、指輪及び腕時計を装着した場合、その装着感は失われやすい。
【００７５】
また、重力に対しても同様であり、ヒトは、普段、その力を意識することはない。例えば、電車に乗っている際の加速時又は減速時において、ヒトには、その慣性力と重力との合力が力として加わっているが、電車に乗っているヒトは、合力を感じず、移動方向への慣性力のみを感じる。
【００７６】
このように、本実施の形態では、ヒトの順応性が利用され、初期力Ｆ０を増加又は減少させることによって、訓練装置１０に向かう方向の触力覚と離れる方向の触力覚との提示が可能となっている。
【００７７】
続いて、図８を用いて、伝達部材１２に与える引張力τ１〜τ３の算出処理について具体的に説明する。図８（ａ）は、引張力の算出処理を説明するための図であり、図８（ｂ）は、引張力の算出処理に用いられる座標軸を示す図である。
【００７８】
図８（ａ）及び（ｂ）において、引張力τ１〜τ３は、初期力Ｆ０を発生させるために必要となる引張力を除いた引張力であり、初期力Ｆ０に対して加算又は減算させる引張力である。また、図８（ａ）及び（ｂ）において、座標軸の原点は、各伝達部材１２の先端の位置とする。更に、ｘ軸は画面の水平方向に平行な軸、ｙ軸は画面の垂直方向に平行な軸、ｚ軸は画面の法線に平行な軸とする。図８（ｂ）において、単位ベクトルｒの座標を、（ｒ，ψｉ，θｉ）とする。この場合、引張力τ１〜τ３は、目的の提示力を発揮するためには、下記の数１の関係を満たす必要がある。
【００７９】
【数１】
2015118323.tif 000003
【００８０】
また、上記数１において、伝達部材１２の引張力τ１〜τ３はスカラー量であり、引張力τ１〜τ３の方向ベクトルΦｉは、数２によって表わされる。
【００８１】
【数２】
2015118323.tif 000004
【００８２】
制御部１４は、上記数１及び数２を用いることで、引張力τ１〜τ３を算出することができる。また、上記数１に示すように、目的の提示力Ｆは、各伝達部材１２の引張力から初期力Ｆ０を減算することによって得られている。このため、提示力Ｆが、訓練装置１０から離れる方向（−ｚ方向）の、初期力Ｆ０を超える力でない限りは、訓練装置１０から離れる方向（−ｚ方向）においても触力覚の提示が可能となる。
【００８３】
なお、各伝達部材１２の引張力の条件として、引張力τ１、τ２、τ３は、引っ張る方向にしか力を提示できないため、これらは必ず正の値をとる。また、各引張力の最低値をτｍｉｎとした場合は、下記の数３が成立する。
【００８４】
【数３】
2015118323.tif 000005
【００８５】
ところで、伝達部材１２は、引っ張り方向の力しか伝達できないため、引張力τ１、τ２、τ３の合力によって、提示すべき触力覚を提示できない状況が発生することがある（図９参照）。具体的には、接続部材１３が、画面の法線に平行な方向（ｚ軸方向）において、隣接する通し穴１６を直線で結んで得られる領域（図９の領域Ｘ参照）と重ならない位置にある場合は、上記数１では、目的の提示力Ｆを算出できなくなる可能性がある。このような場合、本実施の形態では、制御部１４は、提示すべき触力覚（提示力Ｆ）を設定し直し、設定し直した提示力Ｆｒが提示されるように、初期力Ｆ０を増加又は減少させる。以下に、上記再設定処理について具体的に説明する。
【００８６】
図９は、提示力の再設定処理を説明するための図である。図９に示すように、例えば、接続部材１３の位置（ｘ、ｙ、ｚ）が、隣接する通し穴１６を直線で結んで得られる領域Ｘとｚ軸方向において重ならない位置にある場合を想定する。
【００８７】
図９に示す場合において、提示力ＦのＸ軸方向の成分が正でない限り、各伝達部材１２の張力をどのように設定しても、上記数１及び数２によって提示力Ｆを算出することは不可能である。一方、このような状況であっても、ユーザは、器具１０４を領域Ｘとｚ軸方向において重なる位置に移動させることはできる。従って、制御部１４は、このような場合において、上記数１及び数２によって、引張力τ１、τ２、τ３を算出できるように、提示力Ｆｒを再設定する。
【００８８】
図９の例では、実際に、引張力τ１、τ２、及びτ３によって引っ張りたい方向は、提示力Ｆと初期力Ｆ０との合力の方向である。しかし、この方向は、各伝達部材１２の合力によって引っ張ることができる方向ではない。このため、制御部１４は、提示力Ｆと初期力Ｆ０との合力に最も近い力を、新たな提示力Ｆｒとして再設定する。
【００８９】
図９の例では、引張力τ１と引張力τ２とで発生させる提示力Ｆｒが、元の提示力Ｆと初期力Ｆ０との合力に近くなる。そこで、制御部１４は、引張力τ１と引張力τ２とを発生させる２本の伝達部材１２によって作られる面に、元の提示力Ｆと初期力Ｆ０との合力を回転射影することで、新しい提示力Ｆｒを再設定する。
【００９０】
具体的には、引張力τ１と引張力τ２とを発生させる２本の伝達部材１２によって作られる面への射影ベクトルＶは、下記の数４によって表すことができる。下記の数４において変数「ａ」は、図９に示すように、回転射影を行なった場合の回転角度ωを最も小さくする位置、即ち、領域Ｘの画面の垂直方向における辺上の位置を割合で表わしている（０＜ａ＜１）。また、Φ１は通し穴１６を基準にしたτ１の方向ベクトルである。Φ２は通し穴１６を基準にしたτ２の方向ベクトルである。Φ１及びΦ２は、上述の数２から求められる。
【００９１】
【数４】
2015118323.tif 000006
【００９２】
従って、制御部１４は、下記数５を用いて、射影ベクトルＶと元の提示力Ｆ及び初期力Ｆ０の合力との内積を、最も小さくする射影ベクトルを算出する。そして、制御部１５は、算出した射影ベクトルを、下記の数６に適用して、新たな提示力Ｆｒを算出する。その後、制御部１５は、新たな提示力Ｆｒを用いて、各伝達部材１２の引張力τ１、τ２、τ３を算出し、これらが発生するように制御データｇを生成し、各駆動部１１に出力する。
【００９３】
【数５】
2015118323.tif 000007
【００９４】
【数６】
2015118323.tif 000008
【００９５】
［実施の形態における変形例］
上述した例では、伝達部材１２は三本であるが、本実施の形態では、伝達部材１２の数は特に限定されるものではない。伝達部材１２の数は、訓練装置１０を大型化させない範囲で設定されていれば良い。
【００９６】
上述した例では、駆動部１１としてモータが用いられているが、本実施の形態では、駆動部はモータに限定されない。駆動部１１は、駆動部材を引っ張ることが可能なアクチュエータであれば良く、駆動部１１としては、他に、伸張動作を行なう人工筋肉アクチュエータ、繊維状の形状記憶合金アクチュエータ、などが挙げられる。
【００９７】
また、上述した例では、位置検出部３０として、伝達部材の長さを特定するエンコーダが用いられているが、本実施の形態では、位置検出部３０は、エンコーダ以外であっても良い。例えば、位置検出部３０としては、訓練装置１０の背面に設置されたカメラを用いることができる。この場合は、接続部材１３の位置が光学的に検出される。また、位置検出部３０として、訓練装置１０の背面に設置された磁気センサを用いることもできる。この場合は、磁気を発する材料で接続部材１３を形成することによって、接続部材１３の位置検出が可能となる。
【００９８】
また、上述した例では、図５に示したように、伝達部材１２を引張し始める位置である通し穴１６の位置は、縦方向をｈ、横方向をｗとした直角三角形の頂点位置に設定されているが、本実施の形態において、通し穴１６の位置は特に限定されるものではない。また、全ての通し穴は、同一平面内に配置されていなくても良い。通し穴１６の位置は、訓練装置１０の厚みが許す範囲で適宜設定される。
【００９９】
更に、上述した例では、訓練装置１０は、駆動部１１及び伝達部材１２等で構成された機構部分を、既存の情報端末に後付けすることによって構成されていても良い。この場合、訓練装置１０の製造コストの低減を図ることが容易となる。
【０１００】
また、上述した例では、訓練装置１０の背面側を操作空間にして、触力覚が提示されているが、本実施の形態では、訓練装置１０の画面側の空間が操作空間となっていても良い。但し、この場合は、初期力Ｆ０の方向は、ｚ軸において負の方向となる（図７参照）。
【０１０１】
上述した例では、触力覚提示装置は、タブレット状の情報端末に適用されているが、本実施の形態は、これに限定されるものではない。例えば、触力覚提示装置は、ユーザの顔面に装着されるヘッドマウントディスプレイに組み込まれていても良い。この場合、ユーザは、ヘッドマウントディスプレイ内側の表示パネルに映し出されているコンテンツを見ながら、ヘッドマウントディスプレイの前方で、接続部材を装着した指を動かすことで、触った感覚を感じることができる。
【０１０２】
また、図１０は、本発明の実施の形態における情報端末の他の例を示す斜視図である。図１０に示すように、本実施の形態では、訓練装置１０を構成している筐体には、接続部材１３を収容するための凹部１８と、伝達部材１２を収容するための溝１９とが形成されているのが好ましい。図１０に示す態様とした場合は、ユーザにおいて、訓練装置１０の持ち運びが容易なものとなる。
【０１０３】
上述の例では、器具１０４として鉗子が用いられる場合について説明したが、本実施の形態において器具１０４は特に限定されることはない。例えば、器具１０４として、同じく外科手術に用いられる、メス、ピンセット、ハサミ等が利用されても良い。但し、器具１０４として、メスが利用される場合は、メスの向きのみを特定できれば良いため、状態検出部３１は、３軸加速度センサ等のセンサ３１ｂのみを備えていれば良い。
【０１０４】
また、本実施の形態では、訓練装置１０は、複数の接続部材１３を備えていても良い。この場合、各接続部材１３は、別々の器具１０４に取り付けられ、更に、互いに異なる伝達部材１２に接続されることになる。また、接続部材１３の数が増加すると、これに伴い、駆動部１１、位置検出部３０、及び状態検出部３１も増設される。そして、制御部１４は、接続部材１３毎に、それが接続された伝達部材１２を介して、それに対応する駆動部１１によって、引張方向の力を与え、それによって、ユーザに触力覚を伝達する。
【０１０５】
具体的には、２つの接続部材１２が備えられ、各接続部材１２が別々の鉗子に接続されている例が挙げられる。この場合、ユーザは、右手及び左手それぞれで２つの鉗子を操作しながら、両方の手に触力覚を感じることができる。また、この場合、接続部材１３毎に３本の伝達部材１２が必要となるので、訓練装置１０には、６つの駆動部１１と、６つの位置検出部３０とが搭載される。また、接続部材１３毎に、状態検出部３１として機能するセンサ３１ａ及び３１ｂも搭載される。
【０１０６】
［他の適用例］
また、本実施の形態において、訓練装置１０は、外科手術の分野以外の分野においても適用可能である。訓練装置１０は、器具を用いた技能を訓練によって取得する必要がある分野であれば、特に限定なく、適用可能である。
【０１０７】
例えば、訓練装置１０は、歯の治療における技能の取得に利用することができる。この場合、例えば、ユーザは、実際の歯を削っている際の感覚を体験することができる。また、訓練装置１０は、機械のメンテナンス及び組み立てにおける技能の取得にも利用することができる。この場合、例えば、ユーザは、ねじ又はボルトを適切なトルクで締め付ける感覚を体験することができる。
【０１０８】
［プログラム］
本実施の形態におけるプログラムは、コンピュータに、図５に示すステップＳ１０１〜Ｓ１０５を実行させるプログラムであれば良い。このプログラムをコンピュータにインストールし、実行することによって、本実施の形態における訓練装置１０と訓練方法とを実現することができる。この場合、コンピュータのＣＰＵ（Central Processing Unit）は、制御部１４及び制御部４０として機能し、処理を行なう。
【０１０９】
また、訓練装置１０を実現可能なコンピュータは、特に限定されず、上述したマイコンであっても良いし、汎用のパーソナルコンピュータであっても良い。更に、訓練装置１０を実現可能なコンピュータは、携帯電話、スマートフォン、又はタブレット型の情報端末に備えられているコンピュータであっても良い。
【０１１０】
また、本実施の形態におけるプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された状態で提供されても良いし、インターネット介して送信されても良い。なお、記録媒体の具体例としては、ＣＦ（Compact Flash）及びＳＤ（Secure Digital）等の汎用的な半導体記憶デバイス、フレキシブルディスク（Flexible Disk）等の磁気記憶媒体、又はＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）などの光学記憶媒体が挙げられる。
【０１１１】
［実施の形態における効果］
以上のように、本実施の形態では、ユーザは、画面上で訓練対象を模した訓練対象オブジェクトを見ながら、背面側の空間で、器具を動かすと、器具オブジェクトが訓練対象オブジェクトに与える変化に応じた触力覚を感じることができる（図１参照）。このため、本実施の形態によれば、大掛かりな構成を必要とせずに技能の訓練を実現することができる。
【０１１２】
また、本実施の形態では、触力覚の発生は、ヒトの知覚特性を考慮して行なわれているため、発生した触力覚は、ユーザにとって違和感のないものとなる。更に、伝達部材の長さを確保することで、ユーザは器具を大きく動かすことができ、この点からも、触力覚は、ユーザにとって違和感のないものとなる。
【０１１３】
また、伝達部材として紐状の部材を用いた場合は、訓練装置の複雑化を抑制できるので、特に、装置の小型化及び軽量化を促進できる。更に、モータ等を空間的に配置する必要がないので、携帯型の情報端末によって訓練装置を実現することも可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
以上のように、本発明によれば、可搬性を向上でき、且つ、大掛かりな構成を必要とせずに、器具を用いた技能の訓練を実現することができる。本発明は、器具を用いた技能の取得が必要な各種分野に有用である。
【符号の説明】
【０１１５】
１０  訓練装置
１１  駆動部
１２  伝達部材
１３  接続部材
１４  制御部
１５  プーリ
１６  通し穴
１８  スイッチ収納用の凹部
１９  伝達部材収納用の凹部
２０  表示部
３０  位置検出部
３１  状態検出部
４０  情報処理部
５０  カバー
５１  筐体
１０１  画面
１０２  訓練対象オブジェクト
１０３  器具オブジェクト
２００  ユーザ
ａ  位置検出信号
ｂ  開閉状態検出信号
ｃ  向き検出信号
ｄ  提示力特定データ
ｇ  制御データ
ｅ  表示データ
【図１】
2015118323.tif 000009
【図２】
2015118323.tif 000010
【図３】
2015118323.tif 000011
【図４】
2015118323.tif 000012
【図５】
2015118323.tif 000013
【図６】
2015118323.tif 000014
【図７】
2015118323.tif 000015
【図８】
2015118323.tif 000016
【図９】
2015118323.tif 000017
【図１０】
2015118323.tif 000018