(57)【要約】  ウェアラブルディスプレイ、ユーザーのさまざまな位置に配置されたウェアラブルセンサー、仮想現実環境、仮想キャラクター、およびウェアラブルディスプレイ上の治療活動を提供するように構成された実行可能命令を含むプロセッサを含み得る理学療法を促進するためのシステムおよび方法。仮想キャラクターはユーザーと対話して、少なくともフォームのフィードバックと積極的な強化を提供する。治療活動の測定された完了または部分的な完了に応答して、識別可能な差異を伴う仮想現実環境の新しいインスタンスが生成され得る。仮想現実環境の変化は、理学療法プログラムの期間中、ユーザーに進行の継続的な表示を提供し得る。システムは、ウェアラブルディスプレイの画像の一部を複製し、仮想現実環境内での相互作用を可能にし、治療活動の選択および変更を可能にするディスプレイを含む接続可能なデバイスを含み得る。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
理学療法を促進するためのシステムであって、
ウェアラブルビジュアルディスプレイと、
ユーザーの様々な位置に配置されるように構成された１つまたは複数のウェアラブルセンサーであって、該ユーザーの実世界の動きが１つまたは複数のウェアラブルセンサーによって追跡される、１つまたは複数のウェアラブルセンサーと、
以下を提供するように構成された実行可能命令を含むプロセッサと、
−１つまたは複数の仮想キャラクターを備えたウェアラブルビジュアルディスプレイ上の仮想現実環境、
−前記仮想現実環境内の少なくとも１つの治療活動であって、該治療活動は、治療結果を生み出すように向けられている、治療活動、および
−前記１つまたは複数の仮想現実キャラクターと前記仮想現実環境内のユーザーとの間の相互作用であって、該相互作用は、前記治療活動または成功した適合性の表示に適合するように前記ユーザーの実世界の動きを変更するための表示のうちの少なくとも１つを含む、相互作用、
を含むシステム。
【請求項２】
前記相互作用は、前記治療活性の一部の実行を促すように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記表示は、前記運動の方向または速度への変更を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記表示は、姿勢またはバランス、あるいはその両方を修正するための表示を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記相互作用は、前記ユーザーによる治療活動の測定された完了に応答して生じる、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記相互作用は、前記ユーザーによる治療活動の測定された未完了または部分的な完了に応答して生じる、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記１つまたは複数の仮想キャラクターは、前記ユーザーの動きを模倣またはミラーリングする、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記１つまたは複数の仮想キャラクターは、１つまたは複数の治療活動の形で前記ユーザーに助けを求める、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記１つまたは複数の仮想キャラクターの相互作用は、前記ユーザーの１つまたは複数の治療活動を応援し、称賛し、祝い、または認めることを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記センサーの少なくとも１つがエミッターを含み、前記エミッターおよび前記少なくとも１つのセンサーが、前記ユーザーの動きを追跡するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記プロセッサは、前記ユーザーを表すアバターを表示するための命令をさらに含み、前記アバターは、前記仮想現実環境における前記ユーザーの動きの少なくとも一部を表示するように構成される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記プロセッサは、前記ユーザーの第１の側の動きを測定し、前記動きを前記アバターの前記第１の側に表示するとともに、その動きのミラーを前記アバターの第２の側に表示する正中線ミラープロトコルのための実行可能命令を含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記プロセッサは、前記アバターの少なくとも一部が重力によって拘束されていないかのように、前記アバターの腕および手を上向きに浮かせる反重力プロトコルのための実行可能な命令を含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記アバターの表示された動きは、実世界の動きとは異なり、前記表示された動きと実世界の動きとの間の差は、前記ユーザーに前記治療活動を実行するように誘導するように変化される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記１つまたは複数の治療活動は、真っ直ぐに腕を上げること、腕を伸ばすこと、発射物を捕らえるまたはブロックすること、物体を拾い上げて配置すること、向きを変えて見ること、標的を凝視すること、かわすこと、杖を上げる運動、回旋腱板の外転筋と内転筋の運動、傾く、ねじる、コアバランス運動、および腕を振る運動からなる群から選択される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記１つまたは複数の治療活動は、ゲームとして提示され、以下からなる群から選択される、請求項１に記載のシステム：前記ユーザーに向きを変えて見ることを要求するかくれんぼゲーム、前記ユーザーに腕を上げることを要求する日の出ゲーム、前記ユーザーに手を伸ばして配置することを要求する鳥の選別ゲーム、前記ユーザーにブロックしてかわすように要求する魚投げゲーム、前記ユーザーにバランスをとる、傾く、または曲げるように要求する熱気球。
【請求項１７】
前記仮想現実環境は、前記治療活動の測定された完了または部分的な完了に応答して変化する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記仮想キャラクターは、構築プロジェクトを開始することによって完了した治療活動に応答し、前記構築プロジェクトの完成したバージョンは、前記ユーザーがフォローアップ理学療法セッションのために前記仮想現実環境にログインすると現れる、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記１つまたは複数の治療活動は、１つまたは複数の繰り返しからなり、前記１つまたは複数の繰り返しの少なくとも一部は、ユーザーに視覚的な合図を表示する、請求項１に記載のシステム。
【請求項２０】
前記視覚的手がかりは、以下のうちの少なくとも１つを含む、請求項１９に記載のシステム：太陽が昇るまたは沈む、野菜が育つ、果物が育つ、風船が動く、鳥が動く、風が吹く、氷が溶ける、水が流れる、建物が建てられる、または場所がきれいになるか乱雑になる。
【請求項２１】
前記視覚的手がかりは、前記１つまたは複数の繰り返しのうちの最新のものが前記ユーザーによって正しく実行されたかどうかの表示を含み、前記１つまたは複数の繰り返しは、正しい姿勢、正しいバランス、またはその両方について測定される、請求項１９に記載のシステム。  
【請求項２２】
前記１つまたは複数のウェアラブルセンサーは、１つまたは複数の繰り返しのそれぞれについて前記可動域データを収集するように構成され、前記視覚的手がかりの表示は、前記１回または複数回の繰り返しの可動域によって媒介され、前記視覚的手がかりの表示は完全な繰り返しに対して完全であり、前記視覚的手がかりの表示は部分的な繰り返しに対して部分的である、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２３】
前記完全な繰り返しに必要な運動の範囲は、前記ユーザーまたは開業医によって調整可能である、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記１つまたは複数のウェアラブルセンサーは、前記１つまたは複数の繰り返しのそれぞれについて達成される最大の延長を決定するように構成され、前記視覚的手がかりの表示は、最大の延長によって媒介され、前記視覚的手がかりの表示は完全な延長に対して完全であり、前記視覚的手がかりの表示は部分的な延長に対して部分的である、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２５】
前記１つまたは複数の１つの仮想キャラクターは危険にさらされていると表示され、前記ユーザーは、前記治療活動の実行を通じて前記１つまたは複数の仮想キャラクターを助けることができ、それにより、前記危険は、前記治療活動を実行するための動機を与える、請求項１に記載のシステム。
【請求項２６】
前記仮想現実環境内で前記ユーザーのビューの少なくとも一部を表示するように構成されたタブレットコンピュータを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項２７】
前記１つまたは複数の仮想キャラクターは、前記ユーザーが１つまたは複数の仮想キャラクターを見つめているとき、または前記ユーザーがアイドル状態であるときに前記ユーザーと対話するようにさらに構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項２８】
前記１つまたは複数の仮想キャラクターは、前記ユーザーを確認する、前記ユーザーに身振りで示す、前記ユーザーに近づく、または前記ユーザーから隠れることによってさらに相互作用する、請求項１に記載のシステム。
【請求項２９】
理学療法を促進するためのシステムであって、
ウェアラブルビジュアルディスプレイと、
ユーザーの様々な位置に配置されるように構成された１つまたは複数のウェアラブルセンサーであって、前記ユーザーの実世界の動きが１つまたは複数のウェアラブルセンサーによって追跡される、１つまたは複数のウェアラブルセンサーと、
１つまたは複数の仮想キャラクターを備えた前記ウェアラブルビジュアルディスプレイ上に仮想現実環境を生成し、該仮想現実環境内で治療活動を提供するように構成された実行可能命令を含むプロセッサと、
接続可能なデバイスであって、開業医に前記ユーザーの状態の表示を提供するように構成され、かつ前記プロセッサに前記治療活動を提供するように促すように構成される、接続可能なデバイスと、
を含む、システム。
【請求項３０】
前記接続可能なデバイスは、画像を含むディスプレイを含み、前記接続可能なデバイス上の画像は、前記ウェアラブルビジュアルディスプレイ上に示される画像の少なくとも一部を含む、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３１】
前記接続可能なデバイスは、前記プロセッサに命令を提供するように構成され、前記命令は、前記治療活動の提供または変更、ゲームの提供、前記治療活動または前記ゲームの難易度の変更、治療計画に関するユーザーの状態の表示の提供、前記ユーザーの動きの質のタイプの表示の提供のうちの１つまたは複数を含む、請求項２９に記載のシステム。  、
【請求項３２】
前記接続可能なデバイスは、仮想現実における前記開業医と前記ユーザーとの間の相互作用を容易にするように構成される、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３３】
前記仮想現実における前記開業医と前記ユーザーとの間の相互作用は、一緒にゲームをプレイすることを含む、請求項３２に記載のシステム。
【請求項３４】
前記ゲームが、以下からなる群から選択される、請求項３３に記載のシステム：前記ユーザーにブロックしてかわすことを要求する魚投げゲーム、前記ユーザーに向きを変えて見ることを要求するかくれんぼゲーム、前記ユーザーに腕を上げることを要求する日の出ゲーム、前記ユーザーに手を伸ばして配置することを要求する鳥の選別ゲーム、および前記ユーザーにバランスをとる、傾く、または曲げるように要求する熱気球。
【請求項３５】
前記接続可能なデバイスは、タブレットコンピュータである、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３６】
前記接続可能なデバイスは、第２のウェアラブルビジュアルディスプレイである、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３７】
前記接続可能なデバイスは、前記１つまたは複数の仮想キャラクターの動作を制御するように構成される、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３８】
前記接続可能なデバイスは、１つまたは複数の仮想現実キャラクターと前記ユーザーとの間の相互作用を制御するように構成される、請求項３７に記載のシステム。
【請求項３９】
前記相互作用が、前記治療活動に適合するように前記ユーザーの実世界の動きを変更するための指示を含む、請求項３８に記載のシステム。
【請求項４０】
前記相互作用が、運動の方向または速度への変更を含む、請求項３９に記載のシステム。
【請求項４１】
前記相互作用が、姿勢またはバランス、あるいはその両方を修正するための指示を含む、請求項３９に記載のシステム。
【請求項４２】
前記１つまたは複数の治療活動は、以下からなる群から選択される、請求項２９に記載のシステム：真っ直ぐに腕を上げる、腕を伸ばす、発射物を捕らえるまたは遮断する、物体を拾い上げて配置する、向きを変えて見る、標的を凝視する、かわす、杖を上げる運動、回旋腱板の外転筋と内転筋の運動、傾く、ねじる、コアバランスの運動、腕を振る運動。
【請求項４３】
前記仮想現実環境は、前記治療活動の測定された完了または部分的な完了に応答して変化する、請求項２９に記載のシステム。
【請求項４４】
前記仮想キャラクターは、構築プロジェクトを開始することによって、１つまたは複数の治療活動の測定された完了に応答し、前記構築プロジェクトの完了バージョンは、前記ユーザーがフォローアップの理学療法セッションのために前記仮想現実環境にログインしたときに現れる、請求項４３に記載のシステム。
【請求項４５】
前記１つまたは複数の治療活動は、１つまたは複数の繰り返しを含み、前記１つまたは複数の繰り返しの少なくとも一部は、前記ユーザーに視覚的手がかりを表示する、請求項２９に記載のシステム。
【請求項４６】
前記視覚的手がかりは、以下のうちの少なくとも１つを含む、請求項４５に記載のシステム：太陽が昇るまたは沈む、野菜が育つ、果物が育つ、風船が動く、鳥が動く、風が吹く、氷が溶ける、水が流れる、建物が建てられる、または場所がきれいになるか乱雑になる。
【請求項４７】
前記視覚的手がかりは、前記１つまたは複数の繰り返しのうちの最新のものが前記ユーザーによって正しく実行されたかどうかの表示を含み、前記１つまたは複数の繰り返しは、正しい姿勢、正しいバランス、またはその両方について測定される、請求項４５に記載のシステム。  
【請求項４８】
前記１つまたは複数のウェアラブルセンサーは、１つまたは複数の繰り返しのそれぞれについて可動域データを収集するように構成され、前記視覚的手がかりの表示は、前記１つまたは複数の繰り返しの可動域によって媒介され、前記視覚的手がかりの表示は、完全な繰り返しに対して完全であり、部分的な繰り返しに対して部分的である、請求項４５に記載のシステム。
【請求項４９】
完全な繰り返しに必要な可動域は、接続可能な装置の開業医によって調整可能である、請求項４８に記載のシステム。
【請求項５０】
前記１つまたは複数のウェアラブルセンサーは、前記１つまたは複数の繰り返しのそれぞれについて達成される最大の延長を決定するように構成され、前記視覚的手がかりの表示は、最大の延長によって媒介され、前記視覚的手がかりの表示は完全な延長の場合は完全であり、前記視覚的手がかりの表示は部分的な延長の場合は部分的である、請求項４５に記載のシステム。
【請求項５１】
理学療法を促進するためのシステムであって、
ウェアラブルビジュアルディスプレイと、
ユーザーの様々な位置に配置されるように構成された１つまたは複数のウェアラブルセンサーであって、該ユーザーの実世界の動きが１つまたは複数のウェアラブルセンサーによって追跡される、１つまたは複数のウェアラブルセンサーと、
以下を提供するように構成された実行可能命令を含むプロセッサと、
−１つまたは複数の仮想キャラクターを備えた前記ウェアラブルビジュアルディスプレイ上の最初の仮想現実環境、
−治療計画の一部を含む、第１の仮想現実環境内の治療活動、および
−前記治療活動の測定された完了または部分的な完了に応答して生成された第２の仮想現実環境
を含む、システム。
【請求項５２】
前記プロセッサは、治療活動の実行中の前記ユーザーの動きに基づいて前記治療計画を更新するように構成される、請求項５１に記載のシステム。
【請求項５３】
前記プロセッサは、前記第２の仮想現実環境内で前記第２の治療活動を提供するように構成される、請求項５１に記載のシステム。
【請求項５４】
前記第２の環境は、前記第２の１つまたは複数の仮想キャラクターを表示する、請求項５１に記載のシステム。
【請求項５５】
前記第２の環境は、前記第１の環境とは異なる、または異なる場所にある１つまたは複数の仮想構造、仮想キャラクター、または仮想アイテムを表示する、請求項５１に記載のシステム。
【請求項５６】
前記第２の環境は、前記第１の環境とは異なる仮想ランドスケープを表示する、請求項５１に記載のシステム。
【請求項５７】
前記構築プロジェクトは、前記治療活動の測定された完了または部分的な完了に応答して開始する、請求項５１に記載のシステム。
【請求項５８】
前記１つまたは複数の仮想キャラクターは、１つまたは複数の仮想構造を構築するように示されている、請求項５７に記載のシステム。
【請求項５９】
前記ウェアラブルビジュアルディスプレイは、前記フォローアップセッション中に前記第２の仮想環境を提供する、請求項５７に記載のシステム。
【請求項６０】
前記第２の仮想現実環境は、以下のうちの少なくとも１つにおいて前記第１の環境とは異なる、請求項５７に記載のシステム：太陽が昇るまたは沈む、野菜が育つ、果物が育つ、風船が動く、鳥が動く、風が吹く、氷が溶ける、水が流れる、建物が建てられる、または場所がきれいになるか乱雑になる。
【請求項６１】
前記１つまたは複数の治療活動は、真っ直ぐに腕を上げること、腕を伸ばすこと、発射物を捕らえるまたはブロックすること、物体を拾い上げて配置すること、向きを変えて見ること、標的を凝視すること、かわすこと、杖を上げる運動、回旋腱板の外転筋と内転筋の運動、傾く、ねじる、コアバランス運動、および腕を振る運動からなる群から選択される、請求項５１に記載のシステム。
【請求項６２】
前記１つまたは複数の治療活動は、ゲームとして提示され、以下からなる群から選択される、請求項５１に記載のシステム：前記ユーザーに向きを変えて見ることを要求するかくれんぼゲーム、前記ユーザーに腕を上げることを要求する日の出ゲーム、前記ユーザーに手を伸ばして配置することを要求する鳥の選別ゲーム、前記ユーザーにブロックしてかわすように要求する魚投げゲーム、前記ユーザーにバランスをとる、傾く、または曲げるように要求する熱気球。
【請求項６３】
前記第１の仮想環境と前記第２の仮想環境との間の差の程度は、前記治療計画に沿った前記ユーザーによる程度の進歩を反映する、請求項５１に記載のシステム。
【請求項６４】
前記進歩の程度が、形態の改善、強度の改善、可動域の改善、復帰セッションの頻度、または認知機能の改善のうちの少なくとも１つに関連する、請求項６３に記載のシステム。
【請求項６５】
前記第１の環境と前記第２の環境との間の差の程度は、開業医が調整可能であるように構成される、請求項５１に記載のシステム。
【請求項６６】
ユーザーの治療活動を促進するためのコンピュータ実装方法であって、
前記ユーザーが着用する視覚的ディスプレイ上に１つまたは複数の仮想キャラクターを含む第１の仮想現実環境を提供するステップと、
前記ユーザーが着用する１つまたは複数のセンサーからユーザーの実世界の動きを受信するステップと、
前記第１の仮想現実環境内で治療計画の一部を含む治療活動を提供するステップと、
前記治療活動の測定された完了または部分的な完了に応答して、前記仮想現実環境に適応するステップと、
を含む方法。
【請求項６７】
前記適応するステップは、第２の１つまたは複数の仮想キャラクターを表示することを含む、請求項６６に記載の方法。
【請求項６８】
前記適応するステップは、前記第１の環境とは異なる１つまたは複数の仮想構造、仮想キャラクター、または仮想アイテムを、または前記第１の環境とは異なる場所に表示することを含む、請求項６６に記載の方法。
【請求項６９】
前記適応するステップは、前記第１の環境とは異なる仮想景観を表示することを含む、請求項６６に記載の方法。
【請求項７０】
前記適応するステップは、治療活動の測定された完了または部分的な完了に応答して構築プロジェクトを開始することを含む、請求項６６に記載の方法。
【請求項７１】
前記１つまたは複数の仮想キャラクターが、１つまたは複数の仮想構造を構築することが示されている、請求項７０に記載の方法。
【請求項７２】
フォローアップセッション中に適合された仮想環境を表示することをさらに含む、請求項７０に記載の方法。
【請求項７３】
前記適応された仮想現実環境は、以下のうちの少なくとも１つにおいて前記第１の環境とは異なる、請求項７０に記載の方法：太陽が昇るまたは沈む、野菜が育つ、果物が育つ、風船が動く、鳥が動く、風が吹く、氷が溶ける、水が流れる、建物が建てられる、または場所がきれいになるか乱雑になる。
【請求項７４】
ユーザーの治療活動を促進するためのコンピュータ実装方法であって、
前記ユーザーが着用する視覚的ディスプレイ上に１つまたは複数の仮想キャラクターを含む第１の仮想現実環境を提供するステップと、
前記ユーザーが着用する１つまたは複数のウェアラブルセンサーから前記ユーザーの実世界の動きを受信するステップと、
前記第１の仮想現実環境内で治療計画の一部を含む治療活動を提供するステップと、
前記１つまたは複数の仮想キャラクターがユーザー相互作用を提供するように指示するステップであって、前記ユーザー相互作用は、前記治療活動の測定された完了または部分的な完了に応答するものであり、前記ユーザー相互作用は、前記治療活動または成功した適合性の表示に適合するように前記ユーザーの実世界の動きを変更するための表示を含む、ステップと、
を含む、方法。
【請求項７５】
前記相互作用は、前記治療計画の一部の実行を促進するように構成される、請求項７４に記載の方法。
【請求項７６】
前記表示は、運動の方向または速度への変更を含む、請求項７４に記載の方法。
【請求項７７】
前記表示は、姿勢、バランス、またはその両方を修正するための表示を含む、請求項７４に記載の方法。
【請求項７８】
前記相互作用は、前記ユーザーによる治療活性の測定された完了に応答して生じる、請求項７４に記載の方法。
【請求項７９】
前記相互作用は、前記ユーザーによる治療活動の測定された未完了または部分的な完了に応答して生じる、請求項７４に記載の方法。
【請求項８０】
前記１つまたは複数の仮想キャラクターは、前記ユーザーの動きを模倣またはミラーリングする、請求項７４に記載の方法。
【請求項８１】
前記１つまたは複数の仮想キャラクターは、１つまたは複数の治療活動の形で前記ユーザーに助けを求める、請求項７４に記載の方法。
【請求項８２】
前記１つまたは複数の仮想キャラクターの相互作用は、前記ユーザーの１つまたは複数の治療活動を応援し、称賛し、祝い、または認めることを含む、請求項７４に記載の方法。
【請求項８３】
治療を提供するためのシステムであって、
ヘッドマウントディスプレイと、
患者の背中に配置された少なくとも１つのエミッターと、
対象の様々な位置に配置された１つまたは複数のウェアラブルセンサーと、
実行されると、複数の画像を提供するように構成された命令を含むプロセッサであって、前記画像が対象からの応答を誘発し、前記応答が１つまたは複数の治療作用を含む、プロセッサと、
を含むシステム。
【請求項８４】
治療を提供する方法であって、
対象にヘッドマウントディスプレイと１つまたは複数のウェアラブルセンサーを提供することと、
画像を前記対象に表示することであって、該画像は、治療作用を含む対象の応答を誘発する、ことと、
前記画像に対する前記対象の応答を記録することであって、前記応答は、前記複数のセンサーのうちの少なくとも１つの位置または動きのうちの少なくとも１つを含む、ことと、
第２の画像を前記対象に表示することであって、前記第２の画像は、治療作用の所定の結果と記録された応答との間の差を含む、ことと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
相互参照
この出願は、参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年７月２３日に出願された米国仮出願第６２／７０２，２７９号の利益を主張する。
【背景技術】
【０００２】
脳卒中は、障害の重要な原因であり、世界的なヘルスケアにとって増大している問題である。米国だけでも毎年７０万人以上が脳卒中を患っている。脳卒中を生き延びた人の約９０％は、軽度から重度までの運動、感覚、記憶、または推論の長期的な障害に苦しんでいる。米国の医療システムの総費用は年間５００億ドルを超えると推定されており、間接費を加えると、脳卒中の費用は米国で年間７００億ドルを超えると推定されている。
【０００３】
脳卒中は、脳動脈の破裂（「出血性脳卒中」と呼ばれる）、または血栓塞栓症（「虚血性脳卒中」と呼ばれる）に起因する脳動脈の閉塞または閉塞によって引き起こされ得る。脳卒中の約８０％は虚血性として分類される。患者が虚血性脳卒中を経験すると、閉塞は重要な脳組織への血流を妨げ、それによって組織から酸素を奪い、神経細胞の損傷と潜在的に細胞死を引き起こす。事象後、回復プロセスは困難な場合がある。脳性麻痺、脳卒中、整形外科的損傷、神経変性疾患、急性の痛み、および同様の状態の状態と症状も、回復するのが難しい場合がある。回復の困難な性質は非常に落胆させる可能性があり、被害者が理学療法などの回復活動を続けるのを妨げる可能性がある。したがって、回復活動への参加を奨励し、増やす必要がある。本発明の態様は、この必要性を満たす。
【発明の概要】
【０００４】
本出願は、脳性麻痺、脳卒中、整形外科的損傷、神経変性疾患、急性疼痛、および同様の状態などの事象後の患者の回復に有益であり得る治療を提供するシステムおよび方法に関する。そのような場合、理学療法を使用して患者の可動性と認知を再構築する必要があるかもしれない。
【０００５】
一態様では、本開示は、理学療法を容易にするためのシステムを提供する。このシステムは、以下を備えることができる：ウェアラブルビジュアルディスプレイと、ユーザーの様々な位置に配置されるように構成された１つまたは複数のウェアラブルセンサーであって、該ユーザーの実世界の動きが１つまたは複数のウェアラブルセンサーによって追跡される、１つまたは複数のウェアラブルセンサーと、以下を提供するように構成された実行可能命令を含むプロセッサと、１つまたは複数の仮想キャラクターを備えたウェアラブルビジュアルディスプレイ上の仮想現実環境、前記仮想現実環境内の少なくとも１つの治療活動であって、該治療活動は、治療結果を生み出すように向けられている、治療活動、および前記１つまたは複数の仮想現実キャラクターと前記仮想現実環境内のユーザーとの間の相互作用であって、該相互作用は、前記治療活動または成功した適合性の表示に適合するように前記ユーザーの実世界の動きを変更するための表示のうちの少なくとも１つを含む、相互作用、を含む。
【０００６】
いくつかの実施形態では、相互作用は、治療計画の一部の実行を促進するように構成される。いくつかの実施形態では、表示は、運動の方向または速度への変更を含む。いくつかの実施形態では、指示は、姿勢またはバランス、あるいはその両方を修正するための指示を含む。いくつかの実施形態では、相互作用は、ユーザーによる治療活動の測定された完了に応答して生じる。いくつかの実施形態では、相互作用は、ユーザーによる治療活動の測定された未完了または部分的な完了に応答して生じる。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の仮想キャラクターは、ユーザーの動きを模倣またはミラーリングする。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の仮想キャラクターは、１つまたは複数の治療活動の形でユーザーに助けを求める。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の仮想キャラクターの相互作用は、ユーザーの１つまたは複数の治療活動を応援し、称賛し、祝い、または認めることを含む。
【０００７】
いくつかの実施形態では、センサーの少なくとも１つはエミッターを含み、その中で、エミッターおよび少なくとも１つのセンサーは、ユーザーの動きを追跡するように構成される。いくつかの実施形態では、プロセッサは、ユーザーを表すアバターを表示するための命令をさらに含み、アバターは、仮想現実環境におけるユーザーの動きの少なくとも一部を表示するように構成される。いくつかの実施形態では、プロセッサは、ユーザーの第１の側の動きを測定し、その動きをアバターの第１の側に表示し、その動きのミラーをアバターの第２の側に表示する正中線ミラープロトコルのための実行可能命令を含む。いくつかの実施形態では、プロセッサは、アバターの少なくとも一部が重力によって拘束されていないかのように、アバターの腕と手を上向きに浮かせる反重力プロトコルのための実行可能な命令を含む。いくつかの実施形態では、アバターの表示された動きは、実世界の動きとは異なり、表示された動きと実世界の動きとの間の差は、ユーザーに治療活動を実行するように誘導するために変化する。
【０００８】
いくつかの実施形態では、１つまたは複数の治療活動は、まっすぐな腕を上げる、腕を伸ばす、発射物を捕らえるまたはブロックする、物体を拾い上げて配置する、向きを変えて見る、標的を凝視する、かわす、杖を上げる運動、回旋腱板の外転筋と内転筋の運動、傾く、ねじる、コアバランス運動、および腕を振る運動からなる群から選択される。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の治療活動は、ゲームとして提示され、以下からなる群から選択される：前記ユーザーに向きを変えて見ることを要求するかくれんぼゲーム（ハイドアンドシークゲーム）、前記ユーザーに腕を上げることを要求する日の出ゲーム、前記ユーザーに手を伸ばして配置することを要求する鳥の選別ゲーム、前記ユーザーにブロックしてかわすように要求する魚投げゲーム、前記ユーザーにバランスをとる、傾く、または曲げるように要求する熱気球。いくつかの実施形態では、仮想現実環境は、治療活動の測定された完了または部分的な完了に応答して変化する。いくつかの実施形態では、仮想キャラクターは、建設プロジェクトを開始することによって完了した治療活動に応答し、ユーザーがフォローアップ理学療法セッションのために仮想現実環境にログインすると、構築プロジェクトの完了バージョンが現れる。
【０００９】
いくつかの実施形態では、１つまたは複数の治療活動は、１つまたは複数の繰り返しから構成され、ここで、１つまたは複数の繰り返しの少なくとも一部は、ユーザーへの視覚的手がかりの表示をもたらす。いくつかの実施形態では、視覚的手がかりは、太陽が昇るまたは沈む、野菜が育つ、果物が育つ、風船が動く、鳥が動く、風が吹く、氷が溶ける、水が流れる、建物が建てられる、から少なくとも１つを含む。または場所がよりきれいまたは乱雑になる。いくつかの実施形態では、視覚的手がかりは、１つまたは複数の繰り返しの最新のものがユーザーによって正しく実行されたかどうかの表示を含み、ここで、１つまたは複数の繰り返しは、正しい姿勢、正しいバランス、またはその両方について測定される。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のウェアラブルセンサーは、１つまたは複数の繰り返しのそれぞれについて動作範囲データを収集するように構成され、視覚的手がかりの表示は、１つまたは複数の繰り返しの動作範囲によって媒介される。ここで、視覚的手がかりの表示は完全な繰り返しに対して完全であり、視覚的手がかりの表示は部分的な繰り返しに対して部分的である。いくつかの実施形態では、完全な繰り返しに必要な可動域は、ユーザーまたは開業医によって調整可能である。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のウェアラブルセンサーは、１つまたは複数の繰り返しのそれぞれについて達成される最大延長を決定するように構成され、視覚的手がかりの表示は、最大延長によって媒介され、視覚の表示は、完全な拡張の場合は手がかりが完了し、部分的な拡張の場合は視覚的手がかりの表示が部分的になる。
【００１０】
いくつかの実施形態では、１つまたは複数の仮想キャラクターは危険にさらされて表示され、ユーザーは治療活動の実行を通じて１つまたは複数の仮想キャラクターを救出することができ、それによって危険は治療活動を実行する動機を提供する。いくつかの実施形態では、システムは、仮想現実環境内のユーザーのビューの少なくとも一部を表示するように構成されたタブレットコンピュータを含む。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の仮想キャラクターは、ユーザーが１つまたは複数の仮想キャラクターを注視するとき、またはユーザーがアイドル状態であるときに、ユーザーと対話するようにさらに構成される。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の仮想キャラクターは、ユーザーを確認すること、ユーザーにジェスチャで示すこと、ユーザーに近づくこと、またはユーザーから隠れることによってさらに相互作用する。
【００１１】
別の態様では、理学療法を促進するためのシステムが提供される。このシステムは、ウェアラブルビジュアルディスプレイと、ユーザーの様々な位置に配置されるように構成された１つまたは複数のウェアラブルセンサーであって、前記ユーザーの実世界の動きが１つまたは複数のウェアラブルセンサーによって追跡される、１つまたは複数のウェアラブルセンサーと、１つまたは複数の仮想キャラクターを備えた前記ウェアラブルビジュアルディスプレイ上に仮想現実環境を生成し、該仮想現実環境内で治療活動を提供するように構成された実行可能命令を含むプロセッサと、接続可能なデバイスであって、開業医に前記ユーザーの状態の表示を提供するように構成され、かつ前記プロセッサに前記治療活動を提供するように促すように構成される、接続可能なデバイスと、を備えることができる。
【００１２】
いくつかの実施形態では、接続可能なデバイスは、画像を含むディスプレイを含み、接続可能なデバイス上の画像は、ウェアラブルビジュアルディスプレイに示される画像の少なくとも一部を含む。いくつかの実施形態では、接続可能なデバイスは、プロセッサに命令を提供するように構成され、命令は、治療活動の提供または変更、ゲームの提供、治療活動またはゲームの難易度の変更、および指示の提供のうちの１つまたは複数を含む。治療計画に関するユーザーの状態の、およびユーザーの動きの質のタイプの指標を提供する。いくつかの実施形態では、接続可能なデバイスは、仮想現実における開業医とユーザーとの間の相互作用を容易にするように構成される。いくつかの実施形態では、仮想現実における開業医とユーザーとの間の相互作用は、一緒にゲームをプレイすることを含む。いくつかの実施形態では、ゲームは、キャッチ、フィッシュトスゲームをプレイすることの１つまたは複数であり、ユーザーにブロックおよび回避、非表示およびシークを要求し、ユーザーに向きを変えて見ることを要求し、日の出ゲーム、ユーザーに腕を上げる、鳥の仕分けゲーム、ユーザーが手を伸ばして配置する必要があるゲーム、および熱風バルーンゲームで、ユーザーがバランスをとる、傾く、または曲がる必要がある。
【００１３】
いくつかの実施形態では、接続可能なデバイスはタブレットコンピュータである。いくつかの実施形態では、接続可能なデバイスは、第２のウェアラブル視覚ディスプレイである。いくつかの実施形態では、接続可能なデバイスは、１つまたは複数の仮想キャラクターの動作を制御するように構成される。いくつかの実施形態では、接続可能なデバイスは、１つまたは複数の仮想現実キャラクターとユーザーとの間の相互作用を制御するように構成される。いくつかの実施形態では、相互作用は、治療活動に適合するようにユーザーの実世界の動きを変更するための指示を含む。いくつかの実施形態では、相互作用は、運動の方向または速度への変更を含む。いくつかの実施形態では、相互作用は、姿勢またはバランス、あるいはその両方を修正するための指示を含む。
【００１４】
いくつかの実施形態では、１つまたは複数の治療活動は、真っ直ぐな腕を上げる、腕を伸ばす、発射物を捕らえるまたは遮断する、物体を拾い上げて配置する、向きを変えて見る、標的を凝視する、かわす、杖を上げる運動、回旋腱板の外転筋と内転筋の運動、傾く、ねじる、コアバランスの運動、腕を振る運動からなる群から選択される。いくつかの実施形態では、仮想現実環境は、治療活動の測定された完了または部分的な完了に応答して変化する。いくつかの実施形態では、仮想キャラクターは、構築プロジェクトを開始することによって、１つまたは複数の治療活動の測定された完了に応答し、ユーザーがフォローアップ理学療法セッションのために仮想現実環境にログインすると、構築プロジェクトの完了バージョンが現れる。
【００１５】
いくつかの実施形態では、１つまたは複数の治療活動は、１つまたは複数の繰り返しから構成され、ここで、１つまたは複数の繰り返しの少なくとも一部は、ユーザーへの視覚的手がかりの表示をもたらす。いくつかの実施形態では、視覚的手がかりは、太陽が昇るまたは沈む、野菜が育つ、果物が育つ、気球が動く、鳥が動く、風が吹く、氷が溶ける、水が流れる、建物が建てられる、または場所がきれいになるか乱雑になる、から少なくとも１つを含む。いくつかの実施形態では、視覚的手がかりは、１つまたは複数の繰り返しの最新のものがユーザーによって正しく実行されたかどうかの表示を含み、１つまたは複数の繰り返しは、正しい姿勢、正しいバランス、またはその両方について測定される。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のウェアラブルセンサーは、１つまたは複数の繰り返しのそれぞれについて動作範囲データを収集するように構成され、視覚的手がかりの表示は、１つまたは複数の繰り返しの動作範囲によって媒介される。ここで、視覚的手がかりの表示は完全な繰り返しに対して完全であり、視覚的手がかりの表示は部分的な繰り返しに対して部分的である。いくつかの実施形態では、完全な繰り返しに必要な可動域は、接続可能なデバイスの施術者によって調整可能である。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のウェアラブルセンサーは、１つまたは複数の繰り返しのそれぞれについて達成される最大拡張を決定するように構成され、視覚的手がかりの表示は、視覚的手がかりの表示が最大拡張によって媒介される。完全な拡張の場合は完了し、部分的な拡張の場合は視覚的な手がかりの表示が部分的になる。
【００１６】
別の態様では、理学療法を促進するためのシステムが提供される。このシステムは、以下を備えることができる：ウェアラブルビジュアルディスプレイと、ユーザーの様々な位置に配置されるように構成された１つまたは複数のウェアラブルセンサーであって、該ユーザーの実世界の動きが１つまたは複数のウェアラブルセンサーによって追跡される、１つまたは複数のウェアラブルセンサーと、以下を提供するように構成された実行可能命令を含むプロセッサと、−１つまたは複数の仮想キャラクターを備えた前記ウェアラブルビジュアルディスプレイ上の最初の仮想現実環境、−治療計画の一部を含む、第１の仮想現実環境内の治療活動、および−前記治療活動の測定された完了または部分的な完了に応答して生成された第２の仮想現実環境、を含む。
【００１７】
いくつかの実施形態では、プロセッサは、治療活動の実行中のユーザーの動きに基づいて治療計画を更新するように構成される。いくつかの実施形態では、プロセッサは、第２の仮想現実環境内で第２の治療活動を提供するように構成される。いくつかの実施形態では、第２の環境は、第２の１つまたは複数の仮想キャラクターを表示する。いくつかの実施形態では、第２の環境は、第１の環境とは異なる、または異なる場所にある１つまたは複数の仮想構造、仮想キャラクター、または仮想アイテムを表示する。いくつかの実施形態では、第２の環境は、第１の環境とは異なる仮想ランドスケープを表示する。いくつかの実施形態では、構築プロジェクトは、治療活動の測定された完了または部分的な完了に応答して開始する。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の仮想キャラクターは、１つまたは複数の仮想構造を構築するように示されている。いくつかの実施形態では、ウェアラブルビジュアルディスプレイは、フォローアップセッション中に第２の仮想環境を提供する。いくつかの実施形態では、第２の仮想現実環境は、以下のうちの少なくとも１つにおいて第１の環境とは異なる：太陽が昇るまたは沈む、野菜が育つ、果物が育つ、風船が動く、鳥が動く、風が吹く、氷が溶ける、水が流れる、建物が建てられる、または場所がきれいになったり乱雑になったりする。
【００１８】
いくつかの実施形態では、１つまたは複数の治療活動は、真っ直ぐな腕を上げる、腕を伸ばす、発射物を捕らえるまたは遮断する、物体を拾い上げて配置する、向きを変えて見る、標的を凝視する、かわす、杖を上げる運動、回旋腱板の外転筋と内転筋の運動、傾く、ねじる、コアバランスの運動、腕を振る運動からなる群から選択される。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の治療活動は、ゲームとして提示され、以下からなる群から選択される：ユーザーに向きを変えて見ることを要求するハイドアンドシークゲーム、日の出ゲーム、ユーザーに上げることを要求する彼らの腕、ユーザーが手を伸ばして配置することを要求する鳥の選別ゲーム、ユーザーがブロックしてかわすことが要求される魚投げゲーム、およびユーザーがバランスをとる、傾く、または曲がることを要求する熱風バルーンゲーム。
【００１９】
いくつかの実施形態では、第１の仮想環境と第２の仮想環境との間の程度の差は、治療計画に沿ったユーザーによる程度の進歩を反映している。いくつかの実施形態では、進行の程度は、形態の改善、強度の改善、可動域の改善、復帰セッションの頻度、または認知機能の改善のうちの少なくとも１つに関連する。いくつかの実施形態では、第１の環境と第２の環境との間の程度の差は、開業医によって調整可能であるように構成される。
【００２０】
別の態様では、ユーザーの治療活動を促進するためのコンピュータ実装方法が提供される。コンピュータ実装方法は、以下を含み得る：前記ユーザーが着用する視覚的ディスプレイ上に１つまたは複数の仮想キャラクターを含む第１の仮想現実環境を提供するステップと、前記ユーザーが着用する１つまたは複数のセンサーからユーザーの実世界の動きを受信するステップと、前記第１の仮想現実環境内で治療計画の一部を含む治療活動を提供するステップと、前記治療活動の測定された完了または部分的な完了に応答して、前記仮想現実環境に適応するステップと、を含む。
【００２１】
いくつかの実施形態では、適応するステップは、第２の１つまたは複数の仮想キャラクターを表示することを含む。いくつかの実施形態では、適応するステップは、第１の環境とは異なる、または異なる場所に、１つまたは複数の仮想構造、仮想キャラクター、または仮想アイテムを表示することを含む。いくつかの実施形態では、適応するステップは、第１の環境とは異なる仮想景観を表示することを含む。いくつかの実施形態では、適応するステップは、治療活動の測定された完了または部分的な完了に応答して構築プロジェクトを開始することを含む。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の仮想キャラクターは、１つまたは複数の仮想構造を構築するように示されている。いくつかの実施形態では、この方法は、フォローアップセッション中に適合された仮想環境を表示することをさらに含む。いくつかの実施形態では、適応された仮想現実環境は、以下のうちの少なくとも１つにおいて第１の環境とは異なる：太陽が昇るまたは沈む、野菜が育つ、果物が育つ、風船が動く、鳥が動く、風が吹く、氷が溶ける、水が流れる、建物が建てられる、または場所がきれいになったり乱雑になったりする。
【００２２】
別の態様では、ユーザーの治療活動を促すためのコンピュータ実装方法が提供される。この方法は、前記ユーザーが着用する視覚的ディスプレイ上に１つまたは複数の仮想キャラクターを含む第１の仮想現実環境を提供するステップと、  前記ユーザーが着用する１つまたは複数のウェアラブルセンサーから前記ユーザーの実世界の動きを受信するステップと、前記第１の仮想現実環境内で治療計画の一部を含む治療活動を提供するステップと、前記１つまたは複数の仮想キャラクターがユーザー相互作用を提供するように指示するステップであって、前記ユーザー相互作用は、前記治療活動の測定された完了または部分的な完了に応答するものであり、前記ユーザー相互作用は、前記治療活動または成功した適合性の表示に適合するように前記ユーザーの実世界の動きを変更するための表示を含む、ステップと、を含む。
【００２３】
いくつかの実施形態では、相互作用は、治療計画の一部の実行を促進するように構成される。いくつかの実施形態では、表示は、運動の方向または速度への変更を含む。いくつかの実施形態では、指示は、姿勢またはバランス、あるいはその両方を修正するための指示を含む。いくつかの実施形態では、相互作用は、ユーザーによる治療活動の測定された完了に応答して生じる。いくつかの実施形態では、相互作用は、ユーザーによる治療活動の測定された未完了または部分的な完了に応答して発生する。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の仮想キャラクターは、ユーザーの動きを模倣またはミラーリングする。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の仮想キャラクターは、１つまたは複数の治療活動の形でユーザーに助けを求める。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の仮想キャラクターの相互作用は、ユーザーの１つまたは複数の治療活動を応援し、称賛し、祝い、または認めることを含む。
【００２４】
一態様では、本開示は、治療を提供するためのシステムを提供する。システムは、ヘッドマウントディスプレイと、実世界の動きを追跡するためのウェアラブルエミッターおよび／または１つまたは複数のウェアラブルセンサーと、実行可能命令を含むプロセッサと、を含んでもよい。
【００２５】
プロセッサの実行可能命令は、複数の画像を提供するように構成され、前記画像が対象からの応答を誘発し、前記応答が１つまたは複数の治療作用を含む。プロセッサは、１つまたは複数の仮想キャラクターを有する仮想現実環境を生成するように構成された実行可能命令；仮想現実環境内の少なくとも１つの治療活動（ここで、治療活動は、治療結果を生み出すように向けられている）；および１つまたは複数の仮想現実キャラクターとユーザーとの間の相互作用（ここで、ユーザーと仮想キャラクターとの間の相互作用は、治療活動に適合するようにユーザーの実世界の動きを変更するための表示または成功した適合の表示）。  １つまたは複数の仮想キャラクターとの相互作用は、ユーザーの１つまたは複数の治療活動を応援し、称賛し、祝い、または認めるなどの積極的な強化を含み得る。
【００２６】
プロセッサは、ユーザーを表すアバターを表示するための命令をさらに含み得、アバターは、仮想現実環境におけるユーザーの動きの少なくとも一部を表示するように構成される。一例では、アバターの表示された動きは実世界の動きとは異なり、表示された動きと実世界の動きとの違いは、ユーザーに治療活動を実行するように誘導するために変化する。
【００２７】
一例では、第２の仮想現実環境は、治療活動の測定された完了または部分的な完了に応答して生成され、これは、第１の環境とは異なる１つまたは複数の仮想構造、仮想キャラクター、または仮想アイテムを、または異なる場所に含んでもよい。仮想現実環境のそのような新しいインスタンスは、理学療法プログラムの期間中、進行の継続的な兆候をユーザーに提供し得る。一例では、プロセッサは、フォローアップセッション中に提示され得る第２の仮想環境を生成するための命令を含む。
【００２８】
システムは、ウェアラブルディスプレイの画像の一部を複製し、仮想現実環境内での相互作用を可能にし、治療活動の選択および修正を可能にすることができるディスプレイを含む接続可能なデバイスを含み得る。接続可能なデバイスは、プロセッサに治療活動を提供するように促すように構成され、開業医にユーザーステータスの表示を提供するように構成され得る。一例では、接続可能なデバイスは、開業医が仮想現実でユーザーとゲームをすることを可能にする。一例では、接続可能なデバイスはタブレットコンピュータである。
【００２９】
別の局面において、本開示は、治療を提供する方法を提供する。この方法は、対象にヘッドマウントディスプレイと１つまたは複数のウェアラブルセンサーを提供することと、  画像を前記対象に表示することであって、該画像は、治療作用を含む対象の応答を誘発する、ことと、前記画像に対する前記対象の応答を記録することであって、前記応答は、前記複数のセンサーのうちの少なくとも１つの位置または動きのうちの少なくとも１つを含むことと、第２の画像を前記対象に表示することであって、前記第２の画像は、治療作用の所定の結果と記録された応答との間の差を含むか、所定の結果への成功した支持を示すことと、を含む。この方法は、仮想現実ゲームとして治療運動を提示することをさらに含んでもよい。
【００３０】
参照による援用
本明細書で言及されるすべての刊行物、特許、および特許出願は、個々の刊行物、特許、または特許出願が参照により組み込まれることが具体的かつ個別に示された場合と同程度に、参照により本明細書に組み込まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
本発明の新規の特徴は、添付の特許請求の範囲に具体的に記載されている。本発明の特徴および利点のより良い理解は、本発明の原理が利用される例示的な実施形態を説明する以下の詳細な説明、およびその添付の図面を参照することによって得られるであろう。
【００３２】
【図１】いくつかの実施形態による、動きを追跡するためのセンサーおよびそれらの充電ステーションを示す。
【００３３】
【図２Ａ−２Ｃ】いくつかの実施形態による、個々のセンサーおよびその取り付け手段を示す。
【００３４】
【図３】いくつかの実施形態による、ヘッドマウントディスプレイ（「ＨＭＤ」）を示す。
【００３５】
【図４】いくつかの実施形態による、センサーおよびＨＭＤを備えたプレーヤーを示す。
【００３６】
【図５】いくつかの実施形態による、センサーの配置オプションを示す。
【００３７】
【図６Ａ】いくつかの実施形態による、男性および女性のアバターを示している。
【００３８】
【図６Ｂ】いくつかの実施形態による、アバターをレンダリングするためのアニメーションパイプラインを示す。
【００３９】
【図７】いくつかの実施形態による、プレーヤーと一致しないようにレンダリングされたアバターを示す。
【００４０】
【図８】いくつかの実施形態による、本発明の態様を制御するためのタブレットコンピュータを示している。
【００４１】
【図９Ａ−９Ｃ】図１および図２図９Ａ−９Ｃは、いくつかの実施形態による、タブレットコンピュータ上に提示可能な制御インターフェースおよび追跡データの例を示す。
【００４２】
【図１０】いくつかの実施形態による、ハッピーバレー村の仮想現実環境の空中写真を示している。
【００４３】
【図１１】いくつかの実施形態による、ハッピーバレー村に住む仮想キャラクターを示す。
【００４４】
【図１２Ａ】いくつかの実施形態による、注視活動からなるロビーゲームを示している。
【００４５】
【図１２Ｂ−１２Ｃ】いくつかの実施形態による、注視活動の標的を示す。
【００４６】
【図１３Ａ−１３Ｃ】いくつかの実施形態による、ロビーゲームの様々な環境を示している。
【００４７】
【図１４Ａ−１４Ｃ】いくつかの実施形態による、仮想現実環境の進行例を示している。
【００４８】
【図１５】腕を上げる治療運動の反復例を示している。
【００４９】
【図１６Ａ−１６Ｂ】いくつかの実施形態による、サンドボックス日の出活動を示す。
【００５０】
【図１６Ｃ−１６Ｅ】いくつかの実施形態による、成長する日の出活動を示す。
【００５１】
【図１６Ｆ】いくつかの実施形態による、融解日の出活動を示している。
【００５２】
【図１７】いくつかの実施形態による、プレーヤーの位置と一致しないようにレンダリングされたアバターを示す。
【００５３】
【図１８】いくつかの実施形態による、傾いた治療運動の例示的な動きを示している。
【００５４】
【図１９Ａ】いくつかの実施形態によるサンドボックス熱気球活動を示す。
【００５５】
【図１９Ｂ−１９Ｄ】いくつかの実施形態によるレスキュー熱気球活動を示す。
【００５６】
【図２０Ａ−２０Ｇ】いくつかの実施形態による頂上熱気球活動を示す。
【００５７】
【図２１】いくつかの実施形態による、到達する治療運動における例示的な動きを示している。
【００５８】
【図２２Ａ−２２Ｅ】いくつかの実施形態によるサンドボックスバードリーチ活動を示す。
【００５９】
【図２２Ｆ】いくつかの実施形態による選別鳥到達活動を示す。
【００６０】
【図２２Ｇ】いくつかの実施形態による時限鳥到達活動を示す。
【００６１】
【図２３】いくつかの実施形態による、発射体を遮断および回避するための例示的な動きを示す。
【００６２】
【図２４Ａ】いくつかの実施形態によるサンドボックスブロッキング活動を示す。
【００６３】
【図２４Ｂ−２４Ｃ】いくつかの実施形態による、チャックルボール活動を示している。
【００６４】
【図２４Ｄ−２４Ｆ】いくつかの実施形態による、トビウオの遮断および回避活動を示している。
【００６５】
【図２５】いくつかの実施形態による凝視ゲーム活動を示す。
【００６６】
【図２６Ａ−２６Ｂ】いくつかの実施形態による、神経作用を示すために点灯するアバターの肢の例を示す。
【００６７】
【図２７】いくつかの実施形態による、例示的な報酬およびインセンティブ経路を示す。
【発明を実施するための形態】
【００６８】
一実施形態では、本発明は、脳卒中犠牲者の運動運動療法のための仮想現実（ＶＲ）ゲームである。治療運動は、プレーヤーの手足、胴体、頭の動きを追跡する最大１１個の電磁センサーによって追跡できる。運動は、通常、仮想現実環境内での活動とゲームとして提示される。活動とゲームはハッピーバレー（Ｈａｐｐｙ  Ｖａｌｌｅｙ）内に設定されている。ハッピーバレーは、プレーヤーがゲームを進めるにつれて進化し、変化する仮想現実環境である。ＶＲでのプレーヤーのビューは、理学療法士（ＰＴ）、作業療法士（ＯＴ）、または開業医が使用するために、タブレットコンピュータで少なくとも部分的に複製される場合がある。タブレットは、ゲームを制御するためのインターフェースを開業医に提供することができる。
【００６９】
運動は、プレーヤーに短期および長期の両方のフィードバックを提供する。短期間のフィードバックは、治療的運動の各反復（繰り返し）中、治療的運動が完了した後、治療的運動の一部が完了した後、またはそれらの何らかの組み合わせにおいて提供され得る。短期的なフィードバックには、繰り返しの数を記録するスコアボード、プレーヤーの動きを模倣または反映する仮想キャラクター、応援し、歌い、音楽を再生し、および／または他の方法でプレーヤーが継続するように動機付ける仮想キャラクターのアニメーション、仮想現実環境での太陽の昇り、食物の成長、氷の融解、風の吹き付け、または建設プロジェクト（プレーヤーが支援する村人によって開始される）など、仮想現実環境の物理的変化などの繰り返しの質および完了を視覚的に示すことが含まれてもよい。仮想現実環境への小さな変更は、時間の経過とともに蓄積され、長期的なフィードバックの兆候を提供し得る。他の形式の長期フィードバックには、完了した運動の数を追跡するスタンプカードや、構築可能な仮想現実環境の新しい領域のロックを解除することが含まれる場合がある。プレーヤーは、ハッピーバレーの鳥瞰図を提供され、そこで活動を実行することによってプレーヤーが引き起こした進捗状況を示すことができる。村を建てることは、プレーヤーが自分自身を再建することに似ている。ハッピーバレーの新しい仮想現実環境は、参加を促し、興奮を引き出し、運動努力を増やし得る没入型環境を提供する。システムには、村のビューアーを備えた携帯電話アプリ、運動スケジュール通知のテキストアラート、進捗レポート、および目標達成の奨励が含まれる場合がある。
【００７０】
一実施形態では、プレーヤーは、治療運動を完了するためのアイテム、通貨、装飾、または成果を取得することができる。プレーヤーが獲得した報酬と、ハッピーバレーのプレーヤーのバージョンの状態は、ダウンロード可能なアプリ内で表示でき、オプションで、ソーシャルメディアで共有できる。このような報酬とフィードバックはすべて、参加を促すように設計されている。このタイプの励ましは、脳卒中治療の最も重要な段階である早期治療で特に価値がある。なぜなら、進行が遅く、患者に気付かないことが多いからである。
【００７１】
プロジェクトハードウェア
コンピューティング環境
本発明では、コンピューティング環境は、１つまたは複数のプリント回路基板（ＰＣＢ）を含む。コンピューティング環境は、単一のデバイスとして、または複数のデバイスにわたって機能する場合がある。一般的に、コンピューティング環境は、物理空間でのユーザーの視覚的表現を追跡、モデル化、および表示する。コンピューティング環境は、物理空間でのユーザーの周囲と動きを追跡し、仮想空間でのユーザーの３Ｄモデルを生成し、モデルの視覚的表現をユーザーに表示する。たとえば、視覚的表現は、画面に表示されるアバターであり、アバターの動きは、物理空間でのユーザーの動きを仮想空間でのアバターの動きにマッピングすることによって、ユーザーによって制御される。
【００７２】
１つまたは複数のＰＣＢは、コンピューティング環境が、ユーザーおよび／またはコンピューティング環境がゲームおよび様々なタイプのメディアをプレイすることを可能にし、ユーザーおよび／またはコンピューティング環境がゲーム以外のアプリケーションや動作システムを制御および操作することを可能にするアプリケーションを実行することを可能にするソフトウェアおよびハードウェアコンポーネントを含む。プリント回路基板は、１つまたは複数のセンサー、プロセッサ、グラフィック処理ユニット（ＧＰＵ）、ビデオエンコーダー／ビデオコーデック、サウンドカード、送信機モジュール、ネットワークインターフェース、および発光ダイオード（ＬＥＤ）を含み得る。これらのコンポーネントは、ＰＣＢに収容されていてもよく、有線または無線接続されていてもよい。コンポーネント間の接続は、１つまたは複数のバス（たとえば、ペリフェラルコンポーネントインターコネクト（ＰＣＩ）バス、ＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓバス、またはユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ））によって容易になる。このようなバスを使用すると、コンピューティング環境で多数のコンポーネントと多数のＰＣＢを統合できる。１つ以上のシステム管理コントローラーは、バスとそれらが統合するコンポーネント間のデータ伝送管理機能を提供できる。このような管理コントローラーは、所定のアプリケーションを適切に実行するために特定の時間枠内で特定の命令を必要とするこれらのコンポーネントのコンピューティング環境のオーケストレーションを促す。ネットワークインターフェースには、イーサネット接続、またはローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、イントラネット、またはインターネットへのワイヤレス８０２．１１ｂ、ｇ、ａ、またはｎ接続を形成するコンポーネントが含まれ得る。
【００７３】
センサー
本発明は、任意選択で、電磁追跡、光学追跡、赤外線追跡、加速度計、磁力計、ジャイロスコープ、筋電追跡、当技術分野で知られている他の追跡技術、またはそのような追跡方法の１つまたは複数の組み合わせを使用する。電磁センサーは、ＥＭ受信機、ＥＭエミッター、またはその両方で構成される。追跡システムは１つ以上のＰＣＢ上に存在し、１つ以上のユーザーを監視して、ユーザーの動きをキャプチャ、分析、追跡する。システムは、信頼性、精度、および精度を改善するために、複数の追跡方法を利用することが好ましい。
【００７４】
図１は、ウェアラブル電磁センサー０１０１、０１０２およびそれらの充電ステーション０１０３の例を示している。この例では、ウェアラブルセンサー０１０１は、ＥＭ受信機を含み、ウェアラブルセンサー０１０２は、ＥＭ受信機およびＥＭエミッターを含む。ウェアラブルセンサーは、充電中または充電中の場合は青または緑、必要な充電の場合は赤など、充電状態を示すライト０１０４を含み得る。ウェアラブルセンサーは、図２Ａ−２Ｃに示されるように、無線で、小型で、非侵入型であり得る。センサーを取り付けるために、センサーは、布を収容する凹部０１０５と、ウェアラブルセンサーをユーザーに取り付けるために使用することができるベルクロストラップ０１０６とを含み得る。この取り付け方法は、有益なことに、プレーヤーが何かを保持する必要がなく、治療的運動の実行中にプレーヤーの手を自由に保つ。ユーザーがコントローラーを保持する必要がなく、ユーザーが配線で接続されていない場合、治療運動はより簡単に実行される。
【００７５】
電磁、ＩＭＵ、光学、および筋電の追跡
一般に、電磁追跡は、３つの直交（ｘ、ｙ、ｚ）コイルを備えた１つまたは複数のフェライトコアに交流を流し、それによって３つの直交周波数で３つの双極子場を送信することによって可能になり得る。交流は、双極子の連続波電磁場を生成する。複数のフェライトコアを使用する場合、コア間の区別は時分割多重を使用して実現できる。米国特許第８，５２０，０１０号および第１０，１６２，１７７号に追加の詳細が記載されている。要するに、コアは、相互にＥＭ信号、ユーザーの周りの鉄の物体、および／または地球の磁場を放出および／または受信して、コア、およびセンサーの位置と方向を決定するように機能する。
【００７６】
追跡は、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）によって強化され得る。ＩＭＵには、加速度計、磁力計、ジャイロスコープが含まれる場合がある。加速度計は、物理空間で移動する特定のＰＣＢの速度の変化率を測定する。磁力計は、特定の位置と方向での強度と方向によって磁場ベクトルを特徴付ける。ジャイロスコープは、角運動量の保存を利用して、特定のＰＣＢの回転を決定する。ＩＭＵの個々のコンポーネントは、電磁センサーによってキャプチャされた追跡データを補足、検証、および改善するのに役立つ。一例では、ウェアラブルセンサー０１０１、０１０２は、電磁追跡とＩＭＵ追跡の組み合わせを利用して、ユーザーの動きをキャプチャ、分析、および追跡する。
【００７７】
光学追跡および赤外線追跡は、ＲＧＢカメラ、飛行時間分析、構造化光分析、ステレオ画像分析、または同様の技術を使用するもう１つのキャプチャデバイスで達成することができる。飛行時間の一例では、キャプチャデバイスは赤外線（ＩＲ）光を放射し、散乱および反射されたＩＲ光を検出する。パルスＩＲ光を使用することにより、個々の光子の放出と捕捉の間の飛行時間は、光子が移動した距離、したがって画像化されるオブジェクトの物理的距離を示する。これにより、カメラは画像の奥行きを分析して、環境内のオブジェクトとその場所を特定するのに役立つ。同様の手法で、反射光の位相シフト、強度、および光パターンの歪み（ビットマップなど）を分析する。ステレオ画像分析では、ある距離だけ離れた２台以上のカメラを使用して、空間内の同様の領域を表示する。このようなステレオカメラは、特定のオブジェクトを１つまたは複数の角度でキャプチャし、オブジェクトの深さの分析を可能にする。光学的追跡はまた、アンカーとして機能する物理的空間内の物体または場所を特定することができる（例えば、（０、０、０））。次に、追跡システムは、アンカーを参照してグローバルな動きを決定する。このようなアンカーは、通常は自己参照型であり、必ずしもグローバル座標での動きを追跡するわけではない電磁追跡と組み合わせて使用する場合に特に役立つ。図３は、２台のカメラ０３０１を含む本発明のヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）の例を示している。
【００７８】
筋電追跡は、神経インパルス（ＥＭＧ）信号を感知することができる複数のセンサーを使用して達成することができる。センサーは、バンド、リード、または針電極で取り付けることができる。以下に説明するように、少なくとも部分的にプロセッサによって実行される学習されたアルゴリズムによって、意図された動きのモデルにデコードされるＥＭＧ信号。  ＥＭＧ活動の監視は、神経可塑性に関連する神経活動の測定に役立つ。
【００７９】
１つの特定の例では、電磁センサーはそれぞれ、送信機（ＴＸ）によって生成された電磁場を受信するように構成された３つの直交コイルを有する受信機（ＲＸ）モジュールを含み、これも３つの直交コイルを含む。各コイルで収集された磁場データは、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）によって処理される。各モジュールに３つのコイルがある場合、モジュールが受信する信号は、送信機からセンサーへの半径ベクトルと送信機からセンサーへの回転行列（別名）の関数である３ｘ３信号行列（「Ｓｉｇｍａｔ」）で表すことができる（ａ．ｋ．ａ．方向余弦または射影行列）。ＩＭＵとカメラシステムを使用して、電磁追跡のエラーを修正できる。一例では、双極子場近似は、米国特許第４，７３７，７９４号に記載されているように、式１に従って位置および配向（ＰｎＯ）の決定を可能にする。
［数１］
Ｘ＝ＮｔＢ（ｒ）
Ｘ−３ｘ３シグマトマトリックス（ＲＸ座標で検出）
Ｎ−３ｘ３正規直交方向（ＴＸ座標）送信機からセンサーへの回転行列（ＩＭＵから６つの値を受信）
ｒ−３ｘ１位置ベクトル（ＴＸ座標）（送信機からセンサー半径ベクトル）
Ｂ−３ｘ３行列の列としてのｒでの３つの磁場（ＴＸ座標）
【００８０】
歪みおよび干渉は、方程式にＥ（ｒ）を追加することによって補償することができる。Ｅ（ｒ）は、理論上の双極子場の重ね合わせの位置から計算された結果であり、未知の磁場の歪みまたは干渉の３ｘ３行列として表される。Ｅ（ｒ）は、米国特許第９，４５９，１２４号に記載されているように、計算されたＰｎＯの誤差を補償する誤差行列として記述できる。
［数２］
Ｘ＝Ｎｔ（Ｂ（ｒ）＋Ｅ（ｒ））
【００８１】
Ｅ（ｒ）は、（以下でより詳細に説明するように）ＩＭＵおよびカメラシステムからのデータを使用して計算することができる。各ＩＭＵには通常、加速度計、ジャイロスコープ、磁力計が含まれている。これらのコンポーネントは、米国特許第１０，２３４，３０６号に記載されているように、ＰｎＯ計算におけるエラー、ノイズ、および位相のあいまいさを修正するのに役立つ。たとえば、シグマトが床の大きなワイヤーループによって生成されたほぼ均一な電磁界によって歪んでいると仮定する。歪みをモデル化するには、歪みフィールドの方向（ｖ）と周波数あたりのゲイン（Ｐ）を決定する必要がある。
歪みフィールド：Ｅ（ｒ）＝ｖ・Ｐ
ｖ−歪みフィールドの３ｘ１方向（３つの周波数すべてで同じ）
Ｐ−周波数ごとの歪みフィールドの１ｘ３ゲイン（スカラー）
［数３］
Ｘ  ＝  Ｎｔ（Ｂ（ｒ）＋ｖ・Ｐ）
【００８２】
位置および向きはまた、米国特許出願第２０１６／０３７７４５１Ａ１号に詳述されているように、カルマンフィルターセンサー融合によるＩＭＵの加速度計およびジャイロスコープの融合から導出された重力方程式によって修正され得る。
重力方程式：Ｎ・Ｇｒｘ＝Ｇｔｘ
【００８３】
重力方程式の一部は、歪み場（「ｖ」）の方向の代わりに使用することができる。この置換により、重力の周りのロールへの歪みフィールドが単純化され、未知の変数の数が減り、方程式をより簡単に解くことができる。この方程式は、Ｎ（方向）の自由度（ＤＯＦ）を３つの角度から１つ（重力の周りを転がる）に減らすため、解くのが簡単である。詳細については、米国特許第１０，１６２，１７７号を参照。式３の歪み場（「ｖ」）の方向をＧｒｘに置き換えると、［数４］が得られる。
［数４］
Ｘ＝ＮｔＢ（ｒ）＋Ｇｒｘ・Ｐ
【００８４】
［数４］を解くために７つのパラメーターを決定しなければならない。
θ−Ｎのロール角
ｒ−３Ｄ位置ベクトル
Ｐ−歪みゲイン
【００８５】
シグマトは９つの値（９＞７）を有するので、独特の解決策がありそうだ。方程式を解析的に解くことは困難であるが、反復最適化手法は、ヤコビアン（Ｊａｃｏｂｉｎａ）を使用することでより簡単な解を提供する（例：Ｌｅｖｅｎｂｅｒｇ−Ｍａｒｑｕａｒｄｔアルゴリズム）。
［数５］
（ソルバー１）：F(θ, r, P) = ||N(θ)tB(r) + Grx・P - X||2
【００８６】
最初に、（θ，ｒ）は、分析双極子解（歪みを無視する）を使用して、または追跡によって、Ｐ＝（０，０，０）を初期化する。次に、Ｆ（θ，ｒ，Ｐ）のヤコビアンが数値微分を使用して計算される。ヤコビアンは、Ｆを減少させるステップを計算するために使用される。最後の計算ステップは、ある程度の許容誤差が達成されるまで反復を実行することである。次に、補正されたＰｎＯの値が、測定されたＰｎＯと比較され、原因不明のシグマトと信頼区間の比率が決定される。式６は、３つのソルバーをブレンドするために使用される。
［数６］
Ex = (||XPnO-XMeasured ||)/(||XMeasured ||)
【００８７】
ＥＭ＋ＩＭＵ融合が制約を提供する場合、方程式は次のようになる。
［数７］
（ソルバー２）：X = Nt B(r) + v・P
ここで、Ｎ＝Ｎｆｕｓｉｏｎ
【００８８】
電磁座標系と光学座標系のマージャー
いくつかの実施形態では、電磁追跡システムは自己参照的であり、ＰｎＯは、未知のグローバル座標を有するウェアラブルエミッターに対してのみ確立される。自己参照追跡システムは、さまざまな方法でグローバル座標系と統合できる。一例では、本発明は、カメラ０３０１を含む。カメラ０３０１は、プレーヤーの周囲の画像を記録および分析して、アンカーポイント（例えば、（０、０、０）ポイント）を確立する。このカメラ０３０１の動きは、このグローバル座標アンカーポイントを基準にした動きとして計算される。
【００８９】
本発明は、典型的には、自己参照座標からグローバル座標への追跡システムの変換を可能にするように構成されたセンサー０３０２を含む。そのようなセンサー０３０２は、カメラシステムに対して固定された位置を有する。この固定位置は、自己参照座標とグローバル座標との間に既知の距離と方向を提供し、米国特許第１０，１６２，１７７号に記載されているように、それらのマージを可能にする。
【００９０】
マージされると、両方の座標系の利点が最大化され、欠点が最小化される。追跡システムを実空間に固定し、プレーヤー全体をＶＲに正確に配置するには、光学システムを使用するのが最適である。ただし、光学システムは視線によって制限されるため、手足の位置やその他の体の構成情報など、プレーヤーの位置のニュアンスを決定するのには理想的ではない。一方、電磁システムは、手足の位置と体の構成を追跡するのに優れているが、通常、実際の基準と比較して位置を追跡するために固定エミッターが必要である。２つのシステムを組み合わせることにより、センサーのシステム全体がモバイルで正確になるように最適化される。
【００９１】
プロセッサ
本発明は、機械可読命令などのいくつかの命令を実行する１つまたは複数のプロセッサを使用する。指示は、ＥＭ、光学、ＩＲ、ＩＭＵ、および／または筋電源からの追跡データの受信、保存、処理、および送信を含む。追跡データは、有線または無線の通信リンクのいずれかによってプロセッサに通信することができる。追跡データを受信すると、プロセッサは、追跡データをランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、キャッシュ、フラッシュメモリ、ハードディスク、または他の適切なストレージコンポーネントとして永続的または一時的に保存する命令を実行することができる。そのようなメモリコンポーネントは、プロセッサと通信する別個のコンポーネントであり得るか、またはプロセッサに統合され得る。
【００９２】
プロセッサはまた、仮想空間のインスタンスを構築するための命令を実行することができる。インスタンスは外部サーバーでホストされている場合があり、ユーザーがそのインスタンスにログインしていなくても永続化して変更される場合がある。あるいは、インスタンスはユーザー固有であり、インスタンスを構築するために必要なデータはローカルに保存される場合がある。そのような実施形態では、新しいインスタンスデータは、ユーザーが外部ソースからローカルメモリにダウンロードする更新として配布され得る。いずれの実施形態においても、仮想空間のインスタンスは、例えば図１０および図１２Ａに示されるように、仮想ボリュームの空間、仮想地形（例えば、地面、山、湖）、仮想オブジェクト、および仮想キャラクター（例えば、ノンプレーヤーキャラクター「ＮＰＣ」）を含み得る。インスタンスは、２Ｄまたは３Ｄで構築および／またはレンダリングできる。レンダリングは、ユーザーに一人称または三人称の視点を提供する場合がある。インスタンスには、重力、磁気、質量、力、速度、加速度などの物理特性が含まれている場合がある。これにより、仮想空間内の仮想オブジェクトは、少なくとも実空間内の実際のオブジェクトと視覚的に類似した動作をする。
【００９３】
プロセッサは、追跡データを分析およびモデル化するためのプログラムを実行することができる。例えば、プロセッサは、他の関連する関連する数式とともに、上記の方程式に従って受信した追跡データを分析するプログラムを実行することができる。そのようなプログラムは、追跡データを３Ｄモデルに変換するようにプログラムされたグラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）を組み込むことができる。ＧＰＵは、メッシュパペット、スケルトンリグ、頂点アニメーション、シェーダーエンジン、インバースキネマティック（ＩＫ）エンジン、および／または同様のアニメーションツールを利用できる。場合によっては、ＣＰＵはＧＰＵが必要な計算を行うのを少なくとも部分的に支援することがある。これにより、ＧＰＵは、３Ｄシーンデータを投影されたレンダーバッファーに変換するタスクにより多くのリソースを割り当てることができる。ＧＰＵは、生体力学的動きで学習したアルゴリズム、追跡データの複数のソースを解析して段階的に検討することでソリューションに収束するカスケードアルゴリズム、インバースキネマティクスエンジン、比例アルゴリズム、およびデータ処理およびアニメーション技術の分野で知られている他のアルゴリズムなど、１つ以上のアルゴリズムを使用して３Ｄモデルを改良できる。ＧＰＵが適切な３Ｄモデルを構築した後、プロセッサはプログラムを実行して、３Ｄモデルのデータを、コンピューティング環境の別のコンポーネント、または該モデルを表示し得るコンピューティング環境と通信している周辺コンポーネントに送信する。一実施形態では、ＧＰＵは、バスを介して３Ｄモデルをビデオエンコーダーまたはビデオコーデックに転送し、次に、バスは、３Ｄモデルを表す情報を適切なディスプレイに転送する。該３Ｄモデルは、仮想空間のインスタンスに表示できる仮想エンティティ、例えばアバターを表す。仮想エンティティは、仮想空間内の仮想地形、仮想オブジェクト、および仮想キャラクターと相互作用することができる。仮想エンティティは、ユーザーの動きによって制御される。
【００９４】
一実施形態では、プロセッサは、追跡データが制限されているか、または信頼できない場合に、位置および向きを予測する教師あり学習アルゴリズムの命令を実行することができる。アルゴリズムは、利用可能な追跡データのタイプと量に基づいて、さまざまな予測手法に重みを付けるようにトレーニングされている。アルゴリズムは、前方および後方到達インバースキネマティクス（「ＦＡＢＲＩＫ」）エンジンで擬人化運動を予測し、フレームごとの分析で反復運動を識別および複製し、キーポーズライブラリで以前の位置および部分追跡データを位置と照合するようにトレーニングできる。エンドエフェクタの追跡データが利用可能な場合、アルゴリズムは通常、ＦＡＢＲＩＫソルバーをより信頼できるものとして重み付けする。あるいは、アルゴリズムは一般に、エンドエフェクタの追跡データが不足している場合に、フレームごとの予測またはマッチング予測をより信頼できるものとして重み付けする。
【００９５】
アルゴリズムは、追跡データが不足しているときに位置および向きを予測するためにＦＡＢＲＩＫソルバーを利用することができる。ＦＡＢＲＩＫソルバーは、２ボーンのインバースキネマティックチェーンを使用して、エンドエフェクタを新しい追跡された場所に再配置する骨格の動きを決定する。骨格の関節は、既知のエンドエフェクタの位置に対して解剖学的に正しい動きのみを許可するように制限されている。これは、関節の可動性を制限することで達成できる。並進運動はバウンディングボックスで制限することができ、回転運動は解剖学的に可能な最大の運動範囲に従って制限することができる。同様に、任意の関節の自由度は、６自由度以下に制限される場合がある。エンドエフェクタの追跡データが不足している場合、アルゴリズムはＦＡＢＲＩＫソルバーソリューションの重みを低くし、他の予測方法に大きく依存し得る。
【００９６】
一例では、アルゴリズムは、第１レベルのトレーニングを受け、ここで、アルゴリズムは、反復運動のための完全な一連の追跡データを提供され、ギャップのない追跡データとスムーズで継続的な運動の動きの完成したシリーズを生成するデータのギャップに平滑化機能を適用することを任務とする。この例のトレーニングの第２レベルでは、アルゴリズムに一連の追跡データが提供され、最後のフレームで追跡データの少なくとも一部が欠落している。次に、アルゴリズムは、一連の追跡データ内の動きのパターンを識別することによって、最後のフレームの完全な追跡データをほぼライブ時間（たとえば、１／６０秒より速く）で予測するタスクを負う。アルゴリズムは、フレームのクラスターを識別する。繰り返しの動きであり、最後のフレームの繰り返しの動きを継続的に順守することを前提としている。
【００９７】
第３レベルのトレーニングの一例では、アルゴリズムは、いくつかの関節にわたって制限されるトレーニングデータのセットを備えているので、関節を超えた動き情報は、隣接する身体部分の動きのみに基づいて予測されなければならない。言い換えると、追跡データにはエンドエフェクタがなく、位置と方向は、繰り返されるクラスターの識別、キーポーズの一致、またはそれらの組み合わせに基づいて予測する必要がある。たとえば、指の追跡データが完全に利用できないか、一時的に不足している可能性がある。指の位置は、キーポーズのライブラリ内の一致に従ってレンダリングできる。一致は、手、中手骨、手首、または腕の動きのみの位置、方向、方向、および速度に基づいている。
【００９８】
訓練の第３のレベルの別の例では、学習アルゴリズムは、主要なポーズのライブラリを参照することによって、位置および向きを予測するように訓練され得る。キーポーズライブラリには、運動を実行するときにプレーヤーが見つけた一般的な位置と方向の追跡データが含まれている場合がある。一例では、利用可能な追跡データがキーポーズライブラリと比較される。利用可能な追跡データは、完全な追跡データの過去のフレームおよび部分的な追跡データの１つまたは複数の最近のフレームを含み得る。この利用可能な追跡データは、個々のキーポーズと比較され、２つ以上のキーポーズ間のスペースをブレンドして、強い一致を検索する。キーポーズをレンダリングするとジャークまたはテレポートが発生する場合、アルゴリズムは部分追跡データと特定のキーポーズとの一致を拒否する場合がある。たとえば、時間０の追跡データが完了し、時間１の腕の位置が不足している場合、アルゴリズムは部分データを主要なポーズと比較する。次に、アルゴリズムは、キーポーズの腕の位置が時間０の腕の位置に近い位置および方向にない場合、時間１の部分データに完全に一致するキーポーズを拒否する場合がある。フレームからフレームへ（通常は１秒あたり６０フレームがアニメーション化される）、スムーズで連続的なアニメーションを保証するためにわずかな動きしか許可されない。アルゴリズムはさらに、クラスター関数を利用してパターンを識別し、クラスターのパターンと同期してキーポーズを照合し、それに応じて欠落データをレンダリングする。マッチの強さは、キーポーズでマッチの強さを評価するときに、欠測データから離れた関節や体の部分よりも欠測データに近い関節を重み付けする重み関数を使用して最適化できる。場合によっては、個々のキーポーズには、関連する方向性、速度ベクトル変換関数、またはその両方がある。たとえば、抱擁の位置を示す追跡データは、抱擁に向かって前進するときに指をカールさせ、抱擁から後退するときに指を広げてしまう可能性がある。このように、単一のキーポーズは、方向性に応じて２つ以上の関連する手の位置を持つことができる。さらに、指が丸まったり伸びたりする程度は、腕が動く速度に比例する可能性がある。ここで説明するアルゴリズムには、通常、大量のトレーニングデータセットが付属している。アルゴリズムが各トレーニングデータセットの出力を提供した後、出力は正しい出力と比較され、アルゴリズムのノードは、正しい出力または誤った出力への寄与に応じて再重み付けされる。
【００９９】
別の実施形態では、プロセッサは、利用可能なデータを解析し、解析されたデータを段階的に分析することによって、ソリューションに収束するカスケードアルゴリズムの命令を実行することができる。例えば、カスケードアルゴリズムは、ＥＭ追跡データ、カメラ追跡データ、ＩＭＵ追跡データ、比例パラメーター、および制約パラメーターを利用することができる。一例では、収束は、最後の３Ｄモデルを評価し、指定された時間枠内の各関節を横切る最大の動きの制約パラメーターを定義することによって達成される。次に、アルゴリズムはＥＭ追跡データを検索して、その制約を満たすソリューションを探す。このソリューションは、利用可能なＩＭＵ追跡データと比較され、それに応じて変更される。次に、アルゴリズムはそのソリューションを取得し、適切な角度、長さ、およびさまざまな身体部分間の距離を定義する比例パラメーターに従ってそれを改良する。絞り込みは、最小二乗法、標準偏差、平均、または中央値の方法を使用して達成でき、残りのデータから大幅に逸脱しているデータ（外れ値など）を無視できる。利用可能な場合、アルゴリズムはカメラトラッキングを調べて、ソリューションがカメラによってキャプチャされたユーザーの動きと体の位置を正確に表していることを確認する。アルゴリズムは、これらのステップの１つ以上を繰り返して、許容可能なソリューションに収束することができる。アルゴリズムは、ステップが実行される順序を一時的、永続的、または継続的に変更して、収束にすばやく到達することができる。収束は、アルゴリズムが正しい解が識別されたという許容可能な程度の信頼度を達成したときに達成される。正確さが絶対的に重要ではないアバターの一部の部分では、座ったときの脚の位置など、この信頼水準が低くなる場合がある。他の部分では、手の位置や向きなど、この信頼水準が高くなる場合がある。優先度の高い身体部分のアニメーションは、アニメーションが目に見える待ち時間を示さないようにするために、処理の優先順位を受け取る場合がある。アニメーションの優先順位付けは、米国特許第８，５２０，０１０号に記載されているように、ソフトウェア、ハードウェア、または両方の組み合わせでアニメーションパイプラインを合理化することによって達成できる。
【０１００】
ビジュアルディスプレイ
好ましい実施形態では、コンピューティング環境は、仮想空間のインスタンスであるユーザーの３Ｄモデルを生成し、次に、表示のためにその情報を通信する。オーディオおよびビジュアルディスプレイは、ＶＲシステム、テレビ、高解像度テレビ、モニターなどに典型的なように、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）によってコンピューティング環境と通信可能に接続され得る。オーディオおよびビジュアルディスプレイは、ブラウン管（ＣＲＴ）ディスプレイ、発光ダイオードディスプレイ（ＬＥＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、エレクトロルミネセントディスプレイ（ＥＬＤ）、および当技術分野で知られている他の視覚化ハードウェアで視覚化できる。一実施形態では、物理空間におけるユーザーの動きは、３Ｄモデルにマッピングされ、そのモデルの少なくとも一部は、ユーザーが見て制御できる仮想現実（例えば、アバター）でレンダリングされる。別の実施形態では、仮想３Ｄモデルの表示は、義肢などの物理的３Ｄモデル上に複製される。
【０１０１】
システム例
一般に、コンピューティング環境は、センサー、プロセッサ、ＧＰＵ、および他の周辺コンピュータコンポーネントを備えたＰＣＢを利用して、追跡データを収集し、追跡された動きをアバターにマッピングし、ユーザーのためにアバターの少なくとも一部を表示し、仮想現実環境を表示する。
【０１０２】
より具体的な実施形態では、本発明は、複数の独立したＰＣＢ、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）０３００、およびカメラ０３０１からなる追跡システムを利用して、ユーザーの動きを正確に無線で追跡する。各ＰＣＢは通常、電磁（ＥＭ）センサー０１０１をサポートする。これは、ＥＭ受信機とＥＭエミッターで構成される。ＨＭＤ０３００は、通常、カメラ０３０１、カメラ０３０１から一定の距離にあるＥＭセンサー０３０２、および仮想現実を表示するための視覚的ディスプレイ０３０４を収容する。ＨＭＤ０３００はまた、ユーザーの動きを追跡し、ユーザーを表すアバターを生成し、仮想現実環境を生成するように構成されたプロセッサおよびグラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）を含むことによって、追跡システムのホストとして機能し得る。合計で、１１個以上の電磁センサーとエミッターが体の位置と向きを追跡できる。
【０１０３】
図４は、ＨＭＤ０３００、手首、肘、および腰にセンサー０１０１、および背面にセンサー０１０２をまとめて「モジュール」に装着したユーザーの例を示している。センサー０１０２は、ウェアラブルＥＭエミッターおよびＥＭ受信機として機能し、センサー０１０１はＥＭ受信機として機能する。別の実施形態では、システムはまた、図５に示されるように、膝および足首にセンサーを含む。  
【０１０４】
図５は、センサー０５００の配置オプションを示している。最初の例０５０１では、センサー０５００は、頭０５０６、背部０５０７、腰０５０８、肘０５０９、手首０５１０、膝０５１１、および足首０５１２に取り付けられ、合計１１個のセンサーがプレーヤーの動きを追跡する。この例０５０１のセンサー配置は、全身の動きを正確に追跡するのに最適である。他の実施形態では、これらのセンサーのすべてではないがいくつかがプレーヤーに取り付けられている。第２の例０５０２では、センサー０５００は、合計１０個のセンサーについて、頭部０５０６、背部０５０７、肘０５０９、手首０５１０、膝０５１１、および足首０５１２に取り付けられている。第３の例５００３では、センサー０５００は、合計７つのセンサーについて、頭０５０６、背部０５０７、腰０５０８、手首０５１０、および膝０５１１に取り付けられている。この例０５０３のセンサー配置により、追跡された身体部分の動きに基づいて、肘と足の追跡されていない動きが予測およびアニメーション化され、ほぼ全身の追跡が可能になる。第４の例０５０４では、センサー０５００は、合計７つのセンサーについて、頭部０５０６、背部０５０７、腰０５０８、肘０５０９、および手首０５１０に取り付けられている。この設定は上半身の追跡に最適化されており、座っているときに実行される運動の追跡に役立つ。第５の例０５０５では、センサー０５００は、合計４つのセンサーのために、頭０５０６、腰０５０８、および手首０５１０に取り付けられている。この設定では、腕と脊椎の動きをうまく追跡できる。通常、センサーは、腕の動きが必要な運動の場合は少なくとも手首に、傾く必要のある運動の場合は腰センサーに、脚の動きが必要な運動の場合は足首に取り付けられる。前述の実施形態のいずれかにおいて、プレーヤーに取り付けられたカメラは、追跡を支援することができる。
【０１０５】
オーケストレーション
一実施形態では、ＨＭＤ０３００（別名ホスト）は、様々なモジュールの動作を調整し、様々なモジュール間の導管として機能する。一例では、ホストは、無線周波数（ＲＦ）を介して他のモジュールにアップストリーム情報を送信する。アップストリーム情報には、周波数シフト、ＬＥＤカラーシフト、自動同期ガイダンス、およびその他のさまざまなコマンドが含まれる場合がある。この例では、さまざまなモジュールが、同期ステータスや計算されたＰｎＯなどのダウンストリーム情報をＲＦ経由でホストに送信する。
【０１０６】
自動同期プロトコル
ウェアラブルセンサー０５００のそれぞれは、最初は割り当てられていない。好ましい実施形態では、起動および配置時に、センサー０５００は自動同期を開始する。自動ボディポジショニングにより、シームレスでエラーのないセットアップが可能になり、手動入力は不要である。センサー０５００が体に配置されると、システムは各センサーが体のどこに配置されているかを自動的に判別し、そのように割り当てる。この自動同期機能は、システムの起動プロセスを簡素化および迅速化することで使いやすさを向上させるため、理学療法を迅速に開始できる。一例では、身体に配置されたセンサーは、ユーザーの背中にエミッターが装着されたセンサーに関連するＰｎＯデータを提供する。次に、ＰｎＯデータがホストによって分析され、さまざまなセンサーの位置が決定される。２つの変数を使用して、すべてのセンサーの位置、高さ、および半球（右側または左側など）を決定できる。最も高い位置にあるセンサーは、ＨＭＤ上のセンサーとして簡単に識別される。エミッターセンサーに最も近い高さのセンサーは、それぞれ左エルボと右エルボとして割り当てられる。下に移動すると、３つのセンサーがほぼ腰の高さに配置される。この高さの真ん中のセンサーがウエストセンサーとして割り当てられ、左センサーが左手首として割り当てられ、右センサーが右手首として割り当てられる。膝と足首のセンサーは、同様に、半球（左または右）と高さによって識別される。上記の例では可変の高さと半球が使用されているが、これは自動同期を実現する１つの方法を単純化したものとして理解する必要がある。たとえば、各センサーで受信した磁場ベクトルは、高さと半球を決定する前に処理する必要がある。あるいは、磁場ベクトルを処理して、エミッターからの絶対距離を決定することもできる。さらに、プレーヤーが腕を動かすと、センサー内の加速度計が手首と肘のセンサーを識別するのに役立つ場合がある。腕の動きの間、通常、手首はすべてのセンサーの中で最大の加速度を持ち、肘は手首よりも低く、他のセンサーよりも高い加速度になる。残りのセンサーは、高さだけで決定できる。本発明は、他のそのようなプロセスを使用することができる。本発明は、当業者に知られている他のそのような処理方法、またはそのような方法の組み合わせを使用して、相対的なセンサー位置を決定することができる。
【０１０７】
アバター
図６Ａは、男性アバターモデル０６０１および女性アバターモデル０６０２を示している。プレーヤーは、通常、システムをセットアップする際にアバターを選択する。いくつかの実施形態では、アバターは、キャラクター作成オプションでさらにカスタマイズすることができる。キャラクターの作成により、性別、体型（身長／体重）、衣服、肌、髪の色を選択でき、手、爪、手首、または指のアクセサリーやペイントを選択できる。このカスタマイズは、アバターをプレーヤーのように見せることで、プレーヤーの没入感を効果的に増幅する。アバターの詳細と正確さが増すほど、ゲームは仮想世界内のリアリズムの幻想を作成し、維持する。プレーヤー０７００が手足を欠いている場合、図７に示されるように、アバター０７０１は、手足が欠けた状態でレンダリングされ得るか、アバター０７０２は、手足が欠けていない状態でレンダリングされ得る。システムには、アバターのそのような機能を調整するための入力が含まれている。欠けた手足がレンダリングされた場合、その動きは、近くの追跡された手足の動きに基づいて予測およびアニメーション化される場合がある。
【０１０８】
図６Ｂは、アバターをレンダリングするためのアニメーションパイプラインを示している。アニメーションパイプラインは、プレーヤー０６０３が装着したセンサー０６００から追跡データを収集することから始まる。この追跡データは収集および処理されて、プレーヤーの体の３Ｄモデル０６０４を形成する。データの収集は、ホスト０６０６によって達成され得、データは、プロセッサ、ＧＰＵ、またはそれらのいくつかの組み合わせによって処理され得る。３Ｄモデル０６０４は、以下でより詳細に議論されるように、仮想ボーン、および仮想スキンまたはメッシュから構成され得る。プレーヤーの最新の動きに対して適切な３Ｄモデル０６０４が決定されると、モデルの表面が仮想現実環境でアバター０６０５としてアニメーション化され、プレーヤーが表示および制御できるようになる。このパイプラインを迅速に実行して、追跡データの収集と仮想現実環境で追跡された動きを示すアバターのアニメーション化の間にほとんど知覚できない遅延が発生するようにすることが不可欠である。プレーヤーの動きとアバターの動きの間に遅延があると、プレーヤーのＶＲへの没入感が低下する。いくつかの実施形態では、アバターは頭なしでアニメーション化される。人は通常自分の頭が見えないので、これは通常問題にならない。いくつかの実施形態では、仮想現実環境は、鏡または鏡面を含み得る。このような場合、アバターは、プレーヤーの顔のデジタルレンダリングでアニメーション化され、鏡や鏡面に表示されることがある。
【０１０９】
一例では、アバターは仮想骨を含み、手足および他の身体部分の形成を促す内部解剖学的構造を含む。これらの仮想骨の骨格階層は、有向非巡回グラフ（ＤＡＧ）構造を形成する場合がある。骨には複数の子があるが、親は１つだけで、ツリー構造を形成する。２つの骨は、共通の親を共有することにより、相互に相対的に移動できる。
【０１１０】
仮想皮膚は、アバターの外面表現として仮想骨を取り囲むことができる。仮想皮膚は、頂点のセットとしてモデル化できる。頂点には、点群、三角形メッシュ、ポリゴンメッシュ、サブディビジョンサーフェス、および低解像度ケージの１つ以上が含まれる場合がある。一実施形態では、アバターの表面は、頂点のセットによって定義されるポリゴンメッシュによって示され、それによって、各ポリゴンは、少なくとも３つの頂点を接続することによって構築される。
【０１１１】
ポリゴンメッシュの個々の頂点は、位置情報、方向情報、重量情報、および他の情報を含み得る。頂点は、デカルト座標系内のベクトルとして定義できる。これにより、各頂点は、デカルト空間で対応する（ｘ、ｙ、ｚ）位置を持ちる。代替の実施形態では、仮想骨変換は、四元数空間内のベクトルとして定義することができ、それにより、各骨は、四元数空間内に対応する（ｌ、ｉ、ｋ、ｊ）位置を有する。骨変換の回転のクォータニオン表現は、追跡対象の自由度を一時的に低下させるジンバルロックを有利に回避する。ジンバルロックは追跡に関連しているため、アニメーションエラーに関連している。
【０１１２】
骨格構造を有するアバターメッシュ頂点の動きは、線形ブレンドスキニングアルゴリズムによって制御され得る。各頂点が特定の骨に関連付けられている量は、正規化された重み値によって制御でき、複数の骨に分散できる。これについては、以下の骨格アニメーションのセクションで詳しく説明する。
【０１１３】
アバターの表面は、頂点アニメーション、骨格変形、または両方の組み合わせのいずれかによる動きでアニメーション化される。アニメーション技術には、複数のドライバーを同時に組み合わせてアバターの動きをシームレスかつ継続的に解決できるブレンドスペースの利用が含まれる。ブレンドスペースの使用例は、アバターの前後および左右の動きに基づいて足のアニメーションを制御する機銃掃射モデルである。別の例は、異なる手首の回転（上、下、内、外）での指の位置を表す４つの手の形状である。どちらの例でも、各シェイプまたはアニメーションポーズは、ドライバーが現在アクティブである度合い、つまり、アバターがワールドスペースで移動した量、または現在追跡されている手首の位置に応じてブレンドされる。モーフターゲットの形状は、影響を受ける頂点のオフセットとして保存され、骨格の変形とブレンドして組み合わせることで、より説得力のある変形を作成できる。モーフターゲットアニメーションの例は、前腕の動きに応じた上腕二頭筋の膨らみである。キーポーズ補間は、ポーズからポーズへと順番にブレンドするアバターの骨格の動きである。ポーズは、ボーントランスフォームにキーフレーム値を設定するアニメーターによって定義される。
【０１１４】
特殊メッシュ
いくつかの動きのアニメーションを可能にするために、特別なアバターメッシュが実装され得る。動きのアニメーションが追跡データに間接的にのみ関連している場合（補完的な動きなど）、アニメーション化される構造を形成するアバターの体の部分は、アバターの残りの部分とは別のメッシュトポロジで構成されている場合がある。一例として、アバターの手は、アバターの残りの部分とは別のトポロジーで構成されている場合がある。このような手のトポロジーは、最初に３Ｄモデルに形成される。次に、動きのアニメーションを実現するために、頂点のアニメーション、骨格のアニメーション、またはそのような手法の組み合わせに従って手を修正する。
【０１１５】
骨格アニメーション
スケルタルアニメーションにおいて、関心のある３Ｄモデルのメッシュは、骨格に適合されている。図１では、図６Ｂでは、メッシュはフレームワークとして示され、骨は線として示され、「ｘ」、「ｚ」、および「ｙ」軸でラベル付けされる。Ｙ軸は通常、骨の親子関係を示する。または、これらの骨には、クォータニオン座標に対応する（１、ｉ、ｋ、ｊ）軸ラベルが付けられる。各軸は、数学的ベクトルとして特徴付けることができる。親子関係により、骨は親骨の動きを継承できる。仮想骨格の骨は、典型的な人体の解剖学的構造に見られる関節を正確に模倣している場合とそうでない場合がある。
【０１１６】
骨格の各骨は、骨に関連するすべての頂点に影響を与える変形を形成する。各骨が各頂点に与える影響の量は、重み付けシステムによって制御される。１つの骨格アニメーションアプローチでは、指の関節運動がインバースキネマティクス（指先の位置がエンドエフェクタとして機能する）に従ってリアルタイムで慎重に実行され、ゲーム内のアバターの直感的な屈曲と現実的な可動域をアニメーション化する。頂点アニメーションアプローチの場合、３Ｄモデルの骨格を関節全体で手動で操作して、３Ｄモデルの特定のポーズを形成する。これらのポーズは、元の３Ｄモデルの変形であるため、変形と呼ばれることもある。これらの変形は、頂点アニメーションアプローチの主要なポーズとして使用するために、元のモデルからのオフセットまたはデルタとして保存される。
【０１１７】
頂点アニメーション
頂点アニメーションアプローチでは、動きアニメーションは、モーフターゲット間の補間として実行され得る。モーフターゲットは、頂点の順序とトポロジーが維持された元のポリゴンメッシュのコピーによって作成された新しい形状であり、頂点を移動して新しい目的の形状を作成する。次に、モーフターゲットは、元の位置からその頂点の新しいターゲット位置まで、頂点ごとに１つずつ、３Ｄオフセットのセットとして保存される。アニメーション化されるモデルで作成されたすべてのデフォメーションは、さまざまなトリガーメカニズム全体でキーポーズまたはモーフターゲットとして存在する。手のアニメーションの場合、動きはニュートラルシェイプと１つまたは複数のターゲットシェイプの間の補間としてアニメーション化される。基本レベルでは、モーフターゲットを適用すると、保存されたオフセットベクトルの方向に、各頂点がターゲット形状に向かって直線的に移動する。ブレンドシェイプのアクティブ化の量は、その重量によって制御される。１．０の重みは、完全なターゲット形状をアクティブにする。重みが０．５の場合、各頂点はターゲット位置に向かってちょうど半分移動する。複数のブレンドシェイプターゲットを一度にアクティブにすることができ、それぞれが独自の重み値によって制御される。ブレンドシェイプの重みが時間の経過とともに変化するため、中間シェイプ間のスムーズな補間が実現される。
【０１１８】
現実的に見えるために、モーフ画像は、その１つまたは複数のポーズ間で比例的にモーフィングされなければならない。手のアニメーションの場合、これは、指の動きのアニメーションを手首の動きに比例して同じ方向でアニメーション化する必要があることを意味する。この動きは、ポリゴンメッシュの各頂点にドライバー機構を適用することによって実現される。ドライバー機構は、手首の屈曲の程度に線形に関連するか、または手首の屈曲の程度に湾曲した関係を有するモーフ形状を生成する数学的変換を実行することができる。
【０１１９】
手首の屈曲と指の動きとの間の線形関係の場合、ニュートラルからの手首の屈曲の２５％は、２５％が前記キーポーズに向かって変形し、７５％がニュートラルポーズに向かって変形するアニメーションを引き起こす。手首の屈曲が複数のキーポーズに向かって傾斜している場合、手のアニメーションは、近くのキーポーズとニュートラルポーズの近接度に比例して補間される。たとえば、３３％の「イン」と３３％の「アップ」の手首の屈曲測定により、ハンドモデルのニュートラルポーズ、「イン」のポーズ、「アップ」のポーズの間で均等に補間されるハンドアニメーションが生成される場合がある。この中間のポーズは、これら３つの個別のポーズのブレンドスペース内に存在する。
【０１２０】
手首の屈曲と指の動きとの間の湾曲した関係は、線形の関係を利用するモデルと比較した場合、所与の手首の屈曲に対して異なるアニメーションを生成し得る。手がニュートラルポーズから「イン」のポーズに移動していると仮定する。手首の屈曲の最初の２５％の間に、アニメーションはブレンドスペースの半分を横切り、５０％の「イン」で５０％ニュートラルなアニメーションを生成し得る。このようにして、アニメーションドライバーはフロントエンドで高速化される。手首の屈曲の１／４のみについて、ハンドモデルのブレンドスペースの半分を表示する。次に、ブレンドスペースの残りの半分がバックエンドで減速され、手首の屈曲の４分の３に広がる。もちろん、このアプローチは逆になり、手のアニメーションはフロントエンドで遅くなり、バックエンドで加速されることもあり得る。
【０１２１】
頂点アニメーションアプローチはまた、急速な動きに対応するためにイージング機能を利用し得る。動きが速いと、極端な手のポーズを不適切にアニメーション化することにより、アニメーション技法の精度が一時的に失われる可能性がある。したがって、手がポーズに出入りする速度は、イーズ機能によって制限される。イーズ機能は、アニメーション化された動きの表示を一時的に遅くするように機能する。本質的に、イーズ機能は、動きが速すぎると見なされたときに特定のポーズに到達する際にラグタイムを生成する。さらに、イーズ機能は、デカルト座標の回転中に発生するジンバルイベントによるアニメーションのジャークを回避する場合がある。
【０１２２】
アニメーション技術は、手首、手、および指のアニメーションを参照して説明されてきたが、同じアニメーション原理がアバターの他の身体部分に適用可能であることを理解されたい。さらに、そのような技術によって決定された位置は、補綴物の特定のアニメーションまたは特定の動きのいずれかを通知し得る。
【０１２３】
特別なポーズとジェスチャ
いくつかの実施形態では、システムがトリガージェスチャを追跡するとき、アニメーションはより複雑な動きをとることができる。たとえば、ゲーム内で仮想の鳥と対話しているときに、鳥に手を伸ばすというプレーヤーのアクションによって、プレーヤーのアバターの手に事前に記録された動きのアニメーションが表示される場合がある。一例では、追跡データが、プレーヤーが手のひらを上に向けて鳥に向かって到達したことを示す場合、アバターは手のひらを上に向けてレンダリングされ、指が開いて鳥がとまるようになる。別の例では、追跡データが、プレーヤーが手のひらを下に向けて鳥に近づいたことを示している場合、アバターは手のひらを下に向け、人差し指を完全に伸ばした状態でレンダリングされ、残りの指は丸くなる。それにより、鳥はアバターの人差し指にとまる。
【０１２４】
本発明は、（いくつかのフレームにわたる）追跡データをジェスチャライブラリと比較して、ユーザーが１つまたは複数のジェスチャをいつ実行したかを識別することができる。ジェスチャの識別により、アニメーションプロトコルがトリガーされる場合がある。アニメーションプロトコルでは、ユーザーの動きに応じてアバターをレンダリングする代わりに、ユーザーの動きと１つ以上の事前に記録されたアニメーションの組み合わせに従ってアバターがレンダリングされる。ジェスチャを識別しても、必ずしも次の視覚化されたフレームにジェスチャアニメーションが表示されるとは限らない。代わりに、一例では、ジェスチャアニメーションが徐々に導入される。たとえば、最後に追跡された位置は、最後のジェスチャ位置とブレンドされる。一実施形態では、最後に追跡された位置と最終ジェスチャ位置との間の遷移は約１秒かかり、それによって遷移は約６０フレームに広がり、連続する各フレームは最終ジェスチャ位置に近いアニメーションでレンダリングされる。
【０１２５】
ジェスチャライブラリ内のジェスチャの一例は、手を振るジェスチャである。一実施形態では、追跡データが、ユーザーが、そうでなければ静止している前腕を旋回させながら、または手首および前腕の滑らかな前後の弧として、手首を前後に動かしたことを示す場合、アバターは、事前に記録された手を振るアニメーションをレンダリングすることができる。他の実施形態では、手を振るアニメーションは、プレーヤーが動く速度を反映するように修正され、前腕に対する手の角度を反映するように修正され、および／またはジェスチャが行われる時間の長さに一致するように修正される。本質的に、ジェスチャはレンダリングを完全に引き継ぐのではなく、追跡データとブレンドされる。これにより、ジェスチャは、追跡データに従って部分的に実行され、事前に記録されたアニメーションに従って部分的に実行される。オプションで、手を振るジェスチャには「こんにちは」オーディオラインが付いている。
【０１２６】
別の例は、親指を立てるジェスチャである。一実施形態では、追跡データが、ユーザーが腕を伸ばし、親指を上に向けている間に手首を下にスナップしたことを示す場合、システムは、ポーズが保持されている間、事前に記録された親指の動きをレンダリングする。膝、足、つま先にも同様のトリガーがあってもよく、ボールを蹴ったり踊ったりするなどのアニメーション化できる。
【０１２７】
アバターの手は、プレーヤー自身の動きに直接リンクされていない動きを示す場合がある。たとえば、アバターの手に生命を吹き込むために、指は動かない一定の間隔で広がり、伸びることがある。このようなアニメーションは、つま先にも表示される場合がある。
タブレット
【０１２８】
図８は、本発明に含まれ得るタブレットコンピュータ８００を示している。タブレットコンピュータ８００は、ユーザー、ＰＴ、ＯＴ、または開業医が、プレーヤーの仮想現実体験を制御することを可能にし得る。
【０１２９】
図９Ａは、仮想現実体験を制御するための例示的なグラフィカルユーザーインターフェース（ＧＵＩ）を示している。ＧＵＩは、活動ボタン９０１を含み得る。活動ボタン９０１がクリックされると、ＧＵＩは、通常、治療運動を選択するための運動ボタン９０２、難易度、反復数、またはサイドバイアスなどの運動変数を調整するための調整ボタンおよびスライドバー９０３を含む。ＧＵＩは、通常、プレーヤーの仮想現実ビューの複製ビュー９０４を含む。複製ビュー９０４は、プレーヤーのビューの少なくとも一部のリアルタイムの反映を表す。一例では、複製ビュー９０４は、仮想現実環境とのタッチスクリーン相互作用を可能にする。ＧＵＩは、活動画面上の基本的な患者情報ボタン９０６を含み得、ＧＵＩは、患者情報ボタン９０７を押した後に、より詳細な情報を提供し得る。ＧＵＩは、ユーザーがメモを取ることを可能にするメモボタン９０８を含み得る。ただし、タブレットは、測定値を記録し、評価をカタログ化し、進捗データレポートを自動的に作成し得るため、メモを取る必要性は減るかもしれない。ＧＵＩは、ユーザーが過去の運動パフォーマンスを見ることができるようにする進行ボタン９０９を含んで、進行および回帰分析ならびに他の関連するプレーヤー履歴データを提供し得る。タブレットは、音声、テキスト、または村人のプロキシを介して、プレーヤーとの通信を許可し得る。タブレットには、補助ボタン、正中線ミラーボタン、反重力ボタン、センサーステータス（バッテリーレベル、エラー）、セッション終了ボタン、およびセンサー同期ステータスインジケーターが含まれる場合がある。タブレット８００は、プレーヤーの仮想現実環境でアニメーション化されるタブレットユーザーのためのアバターを生成するボタンを含んでもよく、ユーザーは、ゲーム内でプレーヤーにガイダンスおよび／またはサポートを提供することができる。
【０１３０】
図９Ｂおよび９Ｃは、タブレットコンピュータ８００上で提供され得る運動分析の例を示す。データは、達成された角度として、または完全な可動域のパーセンテージとして、可動域データを含み得る。収集されるデータには、プレーヤーの体のさまざまな関節の屈曲、伸展、外転、内転、移動距離、回外、回内、回転のデータも含まれる場合がある。データには、完了した繰り返しと運動中の姿勢の評価が含まれる場合がある。データは、リスト９０１またはグラフィック形式９０２で提示され得る。グラフィック形式９０２は、理学療法の日々のプレーヤーの進歩を視覚的に表すことから利益を得ることができる。一実施形態では、プレーヤーのデータは、Ｙ軸の可動域およびＸ軸の日付として提示され、それにより、可動域は、プレーヤーの左側、右側、または両側について示される。別の実施形態では、グラフは、現在記録されているデータとともに、第１の性能、最後の性能、最高の性能、および／または最悪の性能を同時に表示する。一例では、プレーヤーデータはレーダーグラフとして表示される。別の例では、可動域は、グラフの０、０点から伸びる円のような形状で表される。円のような形状がｘ軸とｙ軸でどれだけ伸びているかは、ユーザーの可動域、速度、または流動性を示している可能性がある。このようなグラフでは、正のＹ軸、負のＹ軸、正のＸ軸、および負のＸ軸は、それぞれ異なる動きの定量化を示している可能性がある。あるいは、そのようなデータは、グラフィカルに、または解剖学的モデルで提示され得る。例えば、プレーヤーの３Ｄモデルがタブレットユーザーに提示され得る。選択可能で強調表示可能な回転軸（肩の回転、屈曲、伸展など）を持つ３Ｄモデル。軸を選択すると、タブレットは、選択した軸について以前に収集されたＲＯＭデータの表示を提供する。
【０１３１】
ＨＭＤおよびタブレットは、それらが通信することができる共通のルーターのＷｉ−Ｆｉに独立して接続することができる。システムは、外部Ｗｅｂサーバーおよびクラウドストレージユニットに接続できる。クラウドインフラストラクチャは、施術者のアプリケーションを介してアクセスできる、与えられた治療と個々の患者の進行に関連するデータストレージと分析を提供できる。ユーザーには、進行状況データ、セッションデータ、および予定のスケジュールへのアクセスを可能にする独自のアプリまたはポータルが提供されてもよい。
【０１３２】
運動
プレーヤーがセンサーを装着し、ＨＭＤを着用することによって仮想現実環境に没頭するとき、彼らはハッピーバレーにいることに気付く。ハッピーバレーは、ありふれた退屈な病院や診療所からの脱出である。この仮想現実環境は、治療運動のパフォーマンスを促進、奨励、および報いるように設計されたゲームと活動を備えた活気に満ちた楽園である。
【０１３３】
要するに、ゲームは、プレーヤーが向きを変えて見ることを要求する凝視ゲームを含み得る。凝視ゲームは、かくれんぼゲーム、フォローアンドシークゲーム、または視線とトリガーゲームとして提示され得る。ゲームには、プレーヤーが腕を上げる必要がある太陽が昇るゲームが含まれる場合がある。ゲームには、プレーヤーが傾いたり曲がったりする必要がある熱気球ゲームが含まれる場合がある。ゲームには、プレーヤーが手を伸ばして配置する必要がある鳥の配置ゲームが含まれる場合がある。ゲームには、プレーヤーが発射物をブロックおよび／またはかわす必要があるサッカーのようなゲームが含まれる場合がある。これらのゲームは、明確な勝利条件やエンドポイントのないサンドボックスゲームとして提示される場合がある。これらは、無限のインタラクティブロビーとして提示される無料のプレイ環境である。サンドボックスバージョンは通常、プレーヤーにゲームメカニズムを紹介するために使用され、仮想現実環境の特定のゲームの独自の視点を探索することができる。さらに、サンドボックスゲームでは、セラピストがオブジェクトを使用して、抵抗バンドやウェイトなどを使用して治療を強化およびカスタマイズできる場合がある。プレーヤーがゲームの仕組みを学習した後、明確な目的を持ってゲームのバージョンにロードできる。これらのバージョンのゲームでは、プレーヤーの動きが追跡および記録される場合がある。治療運動の規定された回数（繰り返し）（調整可能な回数）を完了すると、ゲームが終了し、プレーヤーはそれを完了すると報酬を得ることができる。
【０１３４】
ゲームからゲームへの移行はシームレスである。いくつかの移行オプションを使用できる。画面は単に黒にフェードし、黒からフェードしてゆっくりとリロードする場合がある。スコアボードまたは次の運動のプレビューを使用して、移行中にプレーヤーの注意をそらすことができる。ゆっくりと進行する移行により、患者は視覚環境全体の突然の変化に驚かされることがなくなる。このゆっくりとした進行は、ＶＲでの風景の全体的な瞬間的な変化から発生する方向感覚の喪失を制限する。
【０１３５】
ゲームまたは運動セッションの終了時に、プレーヤーは、村の鳥瞰図など、ハッピーバレーの特定のビューを付与され得る。この高さから、プレーヤーは絶えず変化する村の景色を眺めることができる。村の変化は、プレーヤーの運動の進行に直接反応するため、進行を視覚的に示する。これらの変更は、プレーヤーがゲームを進めて長期的なフィードバックの視覚的な手がかりを提供する間も継続する。同様に、村のそのような見方は、家族やソーシャルメディアで共有するための進歩の最良の視覚的兆候を提供するかもしれない。リハビリの進行が限られている場合、家族や友人からの肯定的なフィードバックは特に重要である。これらの画像は、プレーヤーがどれだけ懸命に働いているかを示すのに役立ち、おそらく物理的にプレーヤーが進歩をほとんど感じないときに、進歩の客観的な尺度を提供する。この機能は、リハビリ体験の積極性を高め、継続的な参加と熱意を奨励しながら、可能な限り前向きになるというゲーム全体の目標を達成する。
【０１３６】
村と村人
図１０は、ハッピーバレーの鳥瞰図の例を示している。ハッピーバレーは、プレーヤーの体験の中心となる。プレーヤーが実行する各運動は、バレーの環境、村人、または動物に直接影響を与える可能性がある。通常、各繰り返しと運動の各セットは、バレーの望ましい変化と直接的な相関関係がある。プレーヤーの運動により、水が流れ、氷が溶け、作物が成長し、風が吹き、土地が形になり、雲が海の波の上を転がる可能性がある。運動の多くは、バレーの望ましい元素変化と直接的な相関関係がある。要素が変化すると、バレーの住民はそれに応じて反応する。波はサーファーを連れてくるかもしれない、そして太陽は砂の城を建てるために子供たちをビーチに連れて来るかもしれない。海鳥に風が吹き、淡水がエキゾチックな魚を連れてくるかもしれない。ホタルや蝶は、運動が実行されて完了すると、森の中やプレーヤーの周りで賑わうことがある。運動は、毛虫が繭から蝶に変身するのを助けるかもしれない。運動は、トリックを実行する猫や犬を引き付ける可能性がある。プレーヤーの運動により、村が成長し、建物の建設がより複雑になる可能性がある。運動は村人を救ったり、動物に餌をやったり、あるいは単に楽しい娯楽になるかもしれない。このようにして、プレーヤーは最初に最初の仮想現実環境を提示され、治療運動への参加を通じて、短期的な進行、長期的な進行、またはその両方を示すのに役立つ後続の仮想現実環境が生成される。
【０１３７】
審美的に、バレーは活気があり魔法であり、プレーヤーの運動はその鮮やかさを高めることができる。運動は、地平線上のオーロラ、夜空の輝く星、その他の天体に関連し得る。一部の運動では、報酬は仮想現実環境の非定型的なビューである。プレーヤーには、宇宙を見るために望遠鏡を通しての眺めが提供されるか、あるいは色、テクスチャー、そして形がフラクタルパターンで変化する万華鏡のような眺めが提供される。
【０１３８】
図１０は、日の出活動を行うことができる農場１００１、鳥の到達活動を行うことができる島１００２、熱気球活動を行うことができる山１００３、かくれんぼ活動を行うことができる川１００４、およびサッカーのような活動を行うことができる湖１００５を含む。プレーヤーがゲームや治療活動を完了すると、これらのエリアやその他のエリアの建物や構造物の数とサイズが増える可能性がある。
【０１３９】
図１１は、プレーヤーが遭遇する可能性のある多数の多様で興味深い村人および動物（総称して「仮想キャラクター」）を示している。美的には、村人はペンギンのように見えるかもしれない。村人は運動中にプレーヤーと対話し、プレーヤーが理学療法を進めるにつれて人口が増える可能性がある。プレーヤーが村人を助けたり救助したりすると、ゲームの他の部分に頻繁に現れることがある。村人たちは一般的に表現力豊かで敏感である。プレーヤーが運動をしているとき、村人は通常、励まし、熱狂的、そして陶酔している。村人たちは、患者が運動を終えた後、喜んで風船を緩めたり、凧で遊んだり、建設プロジェクトを開始したり、木を植えたりすることができる。さまざまな運動のすべてを通して、村人は通常、バレー内で互いに、動物、および物体と相互作用しているように見える。時々村人は魔法を実行しているように見える。仮想キャラクターには、格子縞のクラッドペンギン１１０１、氷の洞窟ペンギン１１０２、シェフペンギン１１０３、アーティストペンギン１１０４、釣りペンギン１１０５、登山ペンギン１１０６、市長ペンギン１１０７、バンドペンギン１１０８、ボートキャプテンペンギン１１０９、パイロットペンギン１１１０、子供ペンギン１１１１、アルパカ１１１２、牛１１１３、馬１１１４、山羊１１１５、亀１１１６、豚１１１７、鳥１１１８、その他多数が含まれる場合がある。
【０１４０】
村人は、患者と口頭でコミュニケーションする場合としない場合がある。一実施形態では、村人は、コミュニケーションをとるためにジブリッシュまたはジェスチャを使用することができ、医療専門家の意見／アドバイスと矛盾するリスクについての運動指示を提供しないことができる。自宅で使用するものなどの代替の実施形態では、市長などの主要な村人が、プレーヤーに指示およびガイダンスを提供することができ、理学療法士の代理人としてさえ役立つことができる。村人またはその指導者は、要求を行ったり、村のニーズを伝えたり、プレーヤーに特定の治療運動を行うように懇願したりすることができる。村人はまた、運動の合間にプレーヤーと逆境を克服することについての個人的な裏話を共有するかもしれない。彼らは村とその住民についての伝承を共有するかもしれない。これらのキャラクターは、ハッピーバレー村に深みを与えるための器として役立つかもしれない。報酬がプレーヤーにとって十分でない場合、おそらくハッピーバレーの遺産についての活気に満ちた物語は彼らを夢中にさせ、もっと学びたいと思うかもしれない。
【０１４１】
本発明の任意のテーマの一般的な目標は、プレーヤーを、楽しく、暖かく、力を与え、可能にし、安全な場所に移動させることである。このタイプの設定は、長期的な進歩、フォームのフィードバック、および励ましのためのインフラストラクチャを提供する。典型的な設定では、プレーヤーは村人のための一種の神の役割を引き受ける。村人の福祉を守るのはプレーヤーの責任である。運動を実行することにより、プレーヤーは村人に即座に目に見える利益を提供するか、彼らが繁栄するために必要なリソースを収集して生成する。これにより、プレーヤーに具体的な短期フィードバックメカニズムが提供される。プレーヤーの視線ポインターは視線として機能し、村人は視線ポインターが患者にあるときに患者と対話することがある。
【０１４２】
運動は、しばしば、村人の特定のニーズに結び付けられている。村人は、カボチャを育てるコンテストで助けを求めるかもしれない。そこでは、プレーヤーはカボチャを育てるために太陽を上げる。他の運動では、村人はブロックアイスから友人を救出する助けを求めることがある。そこでは、プレーヤーは太陽を上げて凍った村人を解放する。そのような運動の間、運動が進むにつれて村人と動物が集まり、プレーヤーを応援する。プレーヤーが最後の数回の繰り返しまで来ると、市長が来てプレーヤーを祝い、プレーヤーのスタンプカードに星またはスタンプをプレゼントし、村人は運動の完了を記念してお祝いを始めることができる。
【０１４３】
プレーヤーの努力はまた、村人の勤勉さに反映され得る。プレーヤーが運動を行うと、村人は家、店、学校、政府の建物、城、ランドマーク（プレーヤー自身の像など）、農場、食料貯蔵庫、公園や遊び場、ソーラーパネル、風車、航空機、貯水池とダム、噴水、ボート、桟橋とドック、さらにはロケット発射用の宇宙ステーションを立てることができる。１つの運動では、適切に実行された繰り返しは、ロケット発射のカウントダウンプロキシとして機能する場合がある。村人は、患者の運動に応じて、電気を開発したり、ルネッサンスに参加したり、芸術、音楽、交響曲、詩などを作成したりすることがある。
【０１４４】
バレーの変化は、完全に自動でも、村人の努力によるものでもない。いくつかの実施形態では、プレーヤーは、バレーの風景を直接変更する機会を有するであろう。彼らは、川の小道、彫像の位置を設計したり、山を平らにすることができる。プレーヤーは、自分の仮想の居住区を飾ることができる。プレーヤーがゲームを進め、運動の完了から通貨を集めると、仮想の家の中の家具や装飾にその通貨を使うことができる。彼らは他のプレーヤーの家を訪問したり、見たりすることもできる。プレーヤーはまた、彼らが飾る家のタイプのオプションを持つことができる。彼らは、都市のアパート、丘陵地帯の邸宅、森の中の小屋、または丘の上の城から選ぶことができる。彼らが選ぶ家は、彼ら自身の仮想の楽園になることができる。家の建設とその発展は、患者が自分自身を再建することを象徴し得る。あるいは、プレーヤーは、村人の家を飾ったり、近所が古典的なビクトリア朝の家、スペインの家、ニューイングランドの家、モロッコの家などで形成されているかどうかにかかわらず、近所のテーマを選択することができる。
【０１４５】
ゲーム
本発明は、ゲームプレイのコア（唯一ではないにしても）構成要素として従来の理学療法の動きを必要とする多くのゲームを開発した。センサーは、プレーヤーの体の位置を正確に追跡する。たとえば、センサーは、腕の高さ、軌道、弧、腕の間の対称性、脊椎の姿勢（傾くなど）など、腕の正確な動きを検出する。本発明の目新しさは、センサーが着用されており、手に持っていないので、プレーヤーの手が自由のままであるということである。動きのフィードバックは、ゲーム内およびタブレットを通じて提供される。
【０１４６】
患者のセットアップとロビーゲーム
プレーヤーが最初にＨＭＤを装着するとき、彼または彼女は、ハッピーバレーのバージョンの仮想ロビーまたは待合室で直ちに迎えられるであろう。ロビーは、プレーヤーをＶＲに慣れさせ、楽しませ、ＶＲで３６０°の景色を探索するように促すことを目的としている。この仮想領域は、センサーが取り付けられている間、およびシステムがセンサーの自動同期プロトコルを完了している間、プレーヤーを夢中にさせる。このエリアは、各治療運動の合間に訪れることもでき、運動間の移行ゾーンとして機能する。この領域は、治療セッションの最後に、プレーヤーがセンサーを取り外している間に訪問することもできる。この場合、進行を示す視覚的な表示が提供される。ロビーはセッションごとに進行状況を示すために変わる可能性があるが、常に、村人がタスクを実行したり、動物が歩き回ったり遊んだり、木々、建設プロジェクト、プレーヤーを占有し続けるためのサンドボックスゲームなどの活気に満ちた設定が含まれている。サンドボックスゲームには、フォローアンドシークゲーム、かくれんぼゲーム、または注視とトリガーゲームが含まれる場合がある。
【０１４７】
図１２Ａ−１２Ｃは、ロビーゲームの第１の実施形態であるリバーを示している。ロビーゲームには、さまざまな高さと距離で視野内のさまざまなポイントに出現および再出現する青いペンギン１２０１を探すようにプレーヤーを促すかくれんぼゲームが含まれている。青いペンギンが最初に新しい場所に現れると、アニメーションが表示される。その後、手を振るなどの体の動きをし、音を立ててプレーヤーの注意を引く。プレーヤーが数秒後にペンギンを見ていない場合、ペンギンは白い点線１２０２で囲まれ、ＶＲ環境でさらに目立つようになる。プレーヤーは、３６０°ＶＲ環境でビューの中心を指す目に見える線または注視ポインター１２０３を持っており、プレーヤーはそれを使用して青いペンギン１２０１を指す。注視ポインター１２０３が青いペンギン１２０１をターゲットにすると、数秒後、青いペンギン１２０１は消えるアニメーション（手を振る、踊る、ジャンプする、またはその他のばかげた行動など）を実行し、ロビーの別の場所に再び現れる。青いペンギン１２０１は、地面、樹木、岩の上、建物の内部、建物の上、およびその他のさまざまな場所に現れる可能性がある。図１２Ｂは、青いペンギン１２０１が現れる可能性がある１つの位置を示している。この位置は、ゲーム開始時のプレーヤーの最初の向きの左約９０°である。図１２Ｃは、プレーヤーの最初の向きの右約３０°の位置を示している。青いペンギン１２０１は、プレーヤーの開始方向に対して任意の角度で表示できる。一実施形態では、かくれんぼは、プレーヤーが着席している間に再生され、プレーヤーの頸椎可動域（ＲＯＭ）を完全にテストするために、ペンギンは、プレーヤーの真後ろに（たとえば、プレーヤーの最初の向きから１８０°）現れることができる。図１２Ｃはまた、建設プロジェクト１２０４の開始を示している。特定の仮想キャラクターが助けられるか救助されるとき、次にプレーヤーがロビーゲームを訪問するとき、その仮想キャラクターは建設プロジェクトの開始に取り組み得る。完成した建設プロジェクト（図示せず）がどのようになるかを確認するには、プレーヤーは次の理学療法セッションに参加する必要がある。後で詳しく説明するように、仮想キャラクターが何をしていたかを確認することは、継続的な参加に対する報酬の１つになる。
【０１４８】
第２のロビーゲームは、フォローアンドシークである。このゲームでは、鳥は仮想現実環境の場所から場所へと飛んでいき、プレーヤーはそれを見つけて追跡する必要がある。プレーヤーは、鳥が視野を横切って飛ぶときに、視線ポインターを鳥にロックしたままにして鳥を追跡する。鳥は視界から外れて飛んで、仮想現実環境のさまざまな場所に再び現れることがある。このような追跡は、ＲＯＭと、プレーヤーの首と背骨全体の細かい運動制御の程度を判断するための優れたテストを提供する。
【０１４９】
かくれんぼおよびフォローアンドシークゲームは、ペンギンおよび鳥が現れることができる場所に影響を与える可動域、産卵速度および飛行速度、ならびに報酬を受け取るために必要である成功の数について、ユーザーによって調整可能である。プレーヤーの可動性が制限されているため、ＲＯＭが制限されている可能性があり、追跡能力が制限されている可能性がある。これらのゲームの調整可能な性質により、移動が制限されているプレーヤーでも成功することができる。これらのゲームは、視野欠損診断ツールとして機能する可能性がある。それぞれのシークの機会は、その場所とそれをうまく見つめるのにかかった時間を保存することによって追跡できる。このデータは、視覚障害の診断に役立つ。
【０１５０】
図１３Ａ−１３Ｃは、３つの追加のロビーゲーム設定を示している。図１３Ａは、農場ロビーを示している。図１３Ｂは、キャンプロビーを示している。図１３Ｃは、湖のロビーを示している。これらのロビーは、ゲーム全体の主要な進行メカニズムをホストする場合がある。一実施形態では、プレーヤーが治療運動を完了するたびに、村の市長は、スタンプカード上のスタンプをプレーヤーに提供する。スタンプカードを受け取った後、プレーヤーは次の運動に直接移行するか、次の運動に進む前に最初にロビーに行くことができる。ロビーにいるとき、スタンプカードはプレーヤーに見えるかもしれない、そこで、集められた各スタンプは治療運動の完了を意味する、そしてそれ故に進歩の直接の尺度として役立つ。さらに、ロビーは他の進捗状況を示す場合がある。治療的運動の多くは、村人や動物を助けたり救ったりすることを中心に展開している。これらの村人や動物は、助けられたり救われたりした後、ロビーに現れることがある。彼らは食物や魚などを育て、彼らの収穫をプレーヤーに提示し得る。彼らはまた、建設ドック、灯台、時計台、彫像、および他のそのような構造物や建物などの建設プロジェクトに取り組んでいるのが見られるかもしれない。
【０１５１】
図１４Ａ−１４Ｃは、村人が着手することができる建設プロジェクトの例を示している。一例では、リバーロビーは、川の反対側にあるプレーヤーの最初のビューの真正面に向けられた小さな構造物１４０１から始まる。構造の右側には、小さな構造を拡張するためのフレームワーク１４０２がある。プレーヤーが村人を助けたり、救助したりすると、建設プロジェクトに取り組んでいるロビーの１つでその村人をすぐに見ることができる。例えば、次に彼らがリバーロビーを訪れるとき、村人は小さな構造物１４０１および／またはフレームワーク１４０２に取り組んでいる可能性がある。目標は、プレーヤーに疑問を残すことである：彼らは何をしているのか？彼らは何を構築しているのか？ただし、完了したプロジェクトは、フォローアップ療法セッションの１つまでロビーに表示されない。これにより、プレーヤーは次の治療セッションに参加する理由が得られるため、村人が何をしているかを確認できる。彼らの継続的な参加は、彼らが去っている間に村人が何に取り組んでいたかを明らかにすることによって報われるであろう。図１４Ｂは、完成した建設プロジェクトの例であるタワー１４０３を示している。プレーヤーは、小さな構造物１４０１および／またはフレームワーク１４０２の作業を手伝った村人をすぐに見たかもしれないが、翌日ログインするまでタワー１４０３を見ることができない。一実施形態では、村人は、グランドオープニングのお祝いのようなアニメーションを実行して、彼らの建設プロジェクトをプレーヤーに紹介する。図１４Ｃは、小さな構造１４０１の第３の進化を示している。小さな構造１４０１は、最初にタワー１４０３に拡張され得、次に、プレーヤーが支援した別の村人が、構造をさらにツインタワー１４０４に拡張し得る。ロビーゲームの複数の建物にわたって、順次、同時に、またはそれらの組み合わせでこれらの種類の建設プロジェクトが起こり得る。ロビーゲームの勤勉さとインフラストラクチャの段階的な増加は、理学療法による彼らの進歩の長期的なフィードバックをプレーヤーに提供する。彼らが村人を助け、救助し続けると、彼らはハッピーバレー内に活気のある村を建てることによってそれらの村人が感謝しているのを見るであろう。
【０１５２】
プレーヤーがゲームをさらに進めるにつれて、ハイドアンドシークゲームは、ハッピーバレーの村の絶えず進化する成長を示すであろう。彼らがゲームをプレイし続け、治療運動を完了し続けると、ロビーはゆっくりと活気のある村に変わり、プレーヤーが助けて救ったすべての村人と彼らのさまざまな建設プロジェクトのすべてがある。村人たちはプレーヤーにさまざまな方法で感謝と感謝の意を表するが、建物を建てることが主な方法である。さらに、この構造により、青いペンギン１２０１が隠れるための新しい場所と、ロビーゲームで鳥が飛び回る新しい障害物が提供される。一例では、プレーヤーはまず、１つのロビーに村を建設するために必要なすべての村人を支援または救助する。そのロビーが完成すると、彼らは別のロビー設定に移動し、そのロビーを村に作り始めることができる。例えば、プレーヤーは、図１２Ａのリバーロビーから始めることができる。それが村に組み込まれると、彼らは図１３Ａの農業ロビー、次にキャンプロビー、次に湖ロビーに移ることができる。これにより、プレーヤーは新鮮な体験をし、継続的な参加を促すために達成することがたくさんある。
【０１５３】
サンライズアームレイズ
治療ゲームの第１のグループは、杖上げと呼ばれる伝統的な脳卒中治療運動をモデルにしている。笞を上げるのは着席運動で、肩幅ほど離れた手で笞を持つ。杖はラップから頭上の位置まで持ち上げられる。脳卒中の犠牲者はしばしば弱い面を持っている。杖をつかむことで、腕を上げるときに強い側が弱い側を助けることができる。図１５は、杖上げ運動を行うときに人の腕がどのように動くかを示している。運動の開始位置は、腕が弛緩位置１５０１で下向きにぶら下がっている状態である。次に、腕は、開始位置１５０２までわずかに持ち上げられる。次に、腕は、真っ直ぐな位置１５０３まで上がる。次に、腕は、上向きに上がる。次に、腕を垂直に持ち上げる１５０５。次に、動きを逆にしてリラックス位置１５０１に戻し、単一の完全な繰り返しを完了する。モーションは、移動中に両腕が対称になる滑らかな円弧として（たとえば、同じ高さと延長を同時に）理想的に実行される。
【０１５４】
図１６Ａおよび１６Ｂは、杖上げのＶＲバージョンを示している。この例では、プレーヤーは、杖を上げる活動の動作を実行し、太陽自体を動かすことができる１６００。日の出治療運動の第１の実施形態では、ゲームは、プレーヤーが日の出ゲームの仕組みを理解するように設計された、目的または勝利条件のないサンドボックスゲームである。プレーヤーは、農地、隆起したステージ１６０２、氷の洞窟１６０３、村人１６０４、頭上を飛ぶ鳥や特徴的な牛、ベッツィなどの動物１６０５のあるバレーを見下ろすように座っている。最初は、バレーは暗闇の中にあるが、プレーヤーが手を上げると、１６００の太陽が地平線上に昇り、バレーを明るい光で洗う。太陽には顔があり、喜びの表情で地平線に昇る。通常、太陽は、プレーヤーの手を頭の上に直接上げると天頂に達する。ただし、プレーヤーがその高さに到達できない場合は、ゲームの設定を調整して、太陽が下腕の高さで頂点に達するようにすることができる。プレーヤーが腕を下げると、太陽１６００が沈み、バレーが暗闇に投げ込まれる。この実施形態では、プレーヤーは、好きなだけ腕を上げることができる。日の出ゲームは、腕を上げる能力に反映されるように、プレーヤーの肩の屈曲をテストする。このサンドボックスバージョンでは、ユーザーまたは開業医が、抵抗バンド、ウェイトなどの治療機器でゲームを強化することもできる。
【０１５５】
豊作
図１６Ｃ−１６Ｅは、日の出治療運動の第２の実施形態を示している。この実施形態では、プレーヤーは、隆起したステージ１６０２に隣接して輸送される。ステージは、小さな苗木１６０７を収容するバケット１６０６、シルクハット１６０９を備えた市長ペンギン１６０８、および若い青いペンギン１６１０もステージ上に存在し得る。このバージョンでは、プレーヤーが手を上げると、太陽が昇り、苗木１６０７が成長する。この図解された例では、プレーヤーはナスを育てている。最初は青いペンギン１６１０は悲しそうに見えるかもしれないが、プレーヤーが腕を上げる繰り返しを完了すると、苗木１６０７は大きくなり、青いペンギン１６１０は幸福と不思議を表現する。ユーザーは、サンプリング１６０７がそのフルサイズのフォーム１６１７に到達するのに必要な回数を具体的に調整するようにゲームを調整することができる。フルレップを構成するもの、すなわち、毎回腕を上げる必要がある高さも調整可能である。通常、鈍い白い太陽１６２４は、太陽の天頂と見なされる空のスポットをマークする。これは、プレーヤーのターゲットとして機能する場合がある。苗木１６０７がそのフルサイズに達すると、市長ペンギン１６０８は、プレーヤーに青いリボン１６１１を提示し、プレーヤーにスタンプカード１６１３にスタンプ１６１２を提供することができる。村人は、通常、プレーヤーに励ましを与えるためにスタンプカード１６１３の提示中に祝う。プレーヤーが治療運動を完了するたびに、このスタンプカード１６１３が提示される場合がある。これは、完了した運動の数を示す。このゲームをプレイするたびに、カボチャ、ニンジン、キャベツ、ナス、または他の同様の果物や野菜など、さまざまな野菜が育つ可能性がある。この食べ物は村を養うのに役立ち、ロビーゲームに登場するかもしれない。
【０１５６】
氷の洞窟
図１６Ｆは、日の出治療運動の第３の実施形態を示している。この実施形態では、プレーヤーは氷の洞窟１６０３に移送される。プレーヤーは氷の洞窟１６０３の中央にあり、その右側には、村人１６１４の家族が氷で凍っているのを見ることができ、村人１６１５は、プレーヤーの真正面にあるステージ１６１７上の氷のブロック１６１６で凍っている。この村人１６１５は、氷の洞窟の壁から自由に彫られており、市長ペンギン１６０８の隣に配置されている。プレーヤーが腕を上げると、太陽１６００が昇り、その光が洞窟の屋根の穴から注ぎ、氷に閉じ込められた村人１６１５に光を当てる。繰り返すたびに、氷のブロック１６１６が溶ける。氷塊１６１６が溶けると、閉じ込められた村人１６１５は解放された体の部分を小刻みに動かし始め、洞窟内の他の村人は彼らの友人を救うためにプレーヤーを応援し始めるかもしれない。村人１６１５が完全に自由になると、村人は祝い、市長ペンギン１６８０はシルクハット１６０９の祝賀繁栄を行い、プレーヤーに彼らのスタンプカード１６１３を提示することができ、市長１６８０はそれを即座に追加のスタンプ１６１２を追加することができる。プレーヤーが氷の洞窟に入るたびに、ママ、パパ、子供、ペットのイノシシなど、家族のさまざまなメンバーを解放することができる。
【０１５７】
多くの農場
第４の実施形態では、日の出治療運動は、いくつかの農地に関連付けられる。プレーヤーが太陽を上げると、１つ以上の区画が不毛（空の、ただの汚れ）から一連のさらに大きな野菜植物に移行する。最初は発芽野菜、次に小野菜、次に中野菜、最後に大野菜がある。野菜が大きくなるたびに「ポップ」というアニメーションがある。村人たちは積極的に区画を訪れ、種をまき、水をまき、収穫し、食べ、そして新しい成長を賞賛し祝う。区画が大きな野菜でいっぱいになると、村人が来て各植物を個別に収穫し、収穫物をコンテナに集める。時々村人が野菜を収穫するとき、奇妙に変形した野菜や現在齧歯動物に食べられている野菜など、「奇妙な」バージョンの野菜を引き上げることがある。これらは魅力的で面白い瞬間になる。フィールドが食物で満たされた後、市長ペンギン１６０８は、１つまたは複数のスタンプ１６１２をプレーヤーのスタンプカード１６１３に追加することができる。
【０１５８】
日の出の長期フィードバックは、農場スタンドによって提供され得る。スタンドは空、満杯、またはその間のどこかにある。運動の一貫性と完了した運動の量に応じて、農場のスタンドはそれに応じていっぱいになる。さらに、村人は収穫された野菜を持って歩き回っているのが見られるかもしれない。村人たちはまた、幸せなバレーの至る所で栽培された野菜を食べているのを見るかもしれない。ロビーエリアにスタンドが見える場合がある。
【０１５９】
サンライズフィードバック、一般フィードバック、ＶＲトリック
本発明の調整可能な難易度は、ゲーム内での短期および長期のフィードバックを容易にする。難易度は、単純なスライドバーを使用するか、予想される動きの例を示し、それを「完全な繰り返し」として設定することで調整できる。これらのコントロールにより、動きが制限された厳しく抑制されたプレーヤーでも、成功した繰り返しを完了することができる。この動的な難易度により、患者は最初から失敗したり、絶望的だと感じたりすることがなくなる。彼らはゲームをプレイすることができ、太陽は昇り、小さな動きとプレーヤーの腕の間の限られた同期で水平に保たれる。
【０１６０】
笞上げ運動の一実施形態では、プレーヤーは、腕を両脇から頭上に２秒かけて上げ、次に腕を維持しながら２秒かけて腕を横に戻すときに完全な再現を行う。完全に対称で、胴体が傾いていない。しかしながら、本発明の他のすべての運動ゲームのように、日の出治療運動は、運動の難易度を変えるために少なくとも部分的に調整可能である。難易度を下げることにより、プレーヤーは次善の繰り返しを実行でき、ゲームはそれを完全な繰り返しとして扱う。
【０１６１】
理学療法の間、開業医は質の究極の仲裁者である。理学療法は非常に個人的なものである。進歩と成功は、プレーヤーごとだけでなく、プレーヤーの良い日から悪い日まで、そして運動の開始から最後の繰り返しまで、大きく異なる。ある日、プレーヤーは痛みと倦怠感を覚え、セラピーセッションの終わりまでに痛みと倦怠感を感じることがある。重要なのは参加と努力である。プレーヤーにとって完璧な繰り返しとは、リハビリを最も容易に行えると開業医が考える努力を注ぐ繰り返しである。さらに、運動は非常に構造化されていない可能性があり、「繰り返し」を構成するものは大幅に異なり得る。本発明のゲームは、サンドボックスモードを提供し、ここで、ユーザーは、患者に動作を実行させることによって、繰り返しがどのように見えるかを設定することができる。その後、ゲームはそのモーションをプレーヤーが参加しているゲームの繰り返しとして扱い、成功した繰り返しに対してそれに応じてプレーヤーに報酬を与える。
【０１６２】
日の出治療ゲームでは、太陽の顔１６００は、速度、高さ、およびバランスなどの動きのいくつかの変動に応答し得る。アームが上がる速度と２つのアーム間の同期の程度。腕は互いにどのくらいの高さである。プレーヤーの動きに関係なく、Ｓｕｎ１６００は前向きで熱狂的なままである。ただし、速度が少なすぎたり多すぎたりすると、太陽の顔は少し活気がなくなる。傾斜があると、太陽の顔が傾斜し、ほぼリアルタイムのフォームフィードバックを提供する。ゲームは、ネガティブフィードバックをほとんど提供しない。むしろ、ゲームは「貧弱なフォーム」のためにユーモラスで、魅力的で、面白いものになる。言い換えれば、ゲームは積極性と励ましに偏る。太陽１６００は、プレーヤーの腕が届く高さも視覚的に示す。繰り返しの開始時に、太陽１６００は地平線の後ろにあり、小さな腕で太陽１６００が地平線上にピークを迎え、中火器で太陽１６００が明るく輝き始め、その笑顔が広がる。腕が太陽を上げる１６００は最も明るく輝き、その笑顔は最も広いである。たとえば、ユーザーが太陽のレベルの難易度を調整しやすくすると、太陽１６００の笑顔が大きくなり、腕を上げると高くなる。セラピストが太陽１６００を上げるために必要な繰り返しとして別のモーションを設定した場合、その「繰り返し」が完了すると、太陽１６００は地平線の後ろから天頂まで移動する。太陽をどれだけ高く上げる必要があるかは、図１６Ｄに示されているように、空の鈍い白い太陽１６２４として描写され得る。鈍い白い太陽１６２４は、太陽１６００のターゲットと考えることができる。太陽１６００が鈍い白い太陽１６２４の中心にあるとき、繰り返しは完了し、太陽１６００は天頂にあるかのように描かれる。
【０１６３】
ミラーおよび重力プロトコル
本発明は、仮想現実を使用して、即時のフォームフィードバックを示す動機付けおよび視覚を提供するだけでなく、ＶＲを使用して、プレーヤーのアバターを生成する。通常、アバターは、プレーヤーが行うときに行うあらゆる動きを行う。ただし、アバターの動きがプレーヤーの動きに直接対応していない場合がある。例えば、アバターの表示された動きは、実世界の動きとは異なる場合があり、表示された動きと実世界の動きとの間の差は、ユーザーに治療活動を実行するように誘導するために変化し得る。このようにして、本発明の仮想現実環境は、脳をだまして、それがより多くを達成できると信じさせるその可能性を最大限に活用し、それは神経可塑性の回復に利益をもたらす。
【０１６４】
図１７は、本発明の一実施形態を示しており、プレーヤーのためにアニメートされるアバターは、プレーヤーの動きに直接マッピングされない。第１の例では、プレーヤー１７０１は、腕を上げる運動を行っている。プレーヤーの右腕１７０４は、左腕１７０５よりも弱いので、プレーヤー１７０１が両方の腕を同期して上げようとすると、右腕１７０４は追いつくことができない。日の出の活動中、太陽の顔は、プレーヤーの不均一な腕を反映する傾斜をとることなどによって、プレーヤーの腕が不均一であることを視覚的に示す場合がある。プレーヤーの腕が不均一に持ち上げられている場合は、正中線ミラープロトコルをアクティブにすると役立つ場合がある。ミラープロトコルがアクティブ化されると、プレーヤー１７０１は、異なる高さで腕を上げることができるが、アバター１７０２は、強い腕の高さで腕を示す。言い換えれば、正中線ミラープロトコルは、プレーヤーの第１の側の動きを測定し、それらの動きをアバターの第１の側に表示し、それらの動きのミラーをアバターの第２の側に表示する。日の出の活動中に使用された場合、太陽は傾くことはないが、アバターの腕のようにバランスが取れている。アバターに弱い腕をプレーヤーの実際の腕よりも高く見せることで、ＶＲシステムはプレーヤーの脳をだましてそれができると信じさせることができるかもしれない。視覚系は、患者が運動中に発火しているニューロンをトリガーしたときに何が起こるかを確認する。それは、患者が何をしたいのかと何が起こるべきかの間のリンクを提供する。
【０１６５】
図１７は、プレーヤーのためにアニメーション化されたアバターがプレーヤーの動きと一致しない別の例を示している。この第２の例では、プレーヤー１７０３は、腕を上げたり、部分的に上げたり、不均一に上げたり、または単に横にぶら下げたりすることができる。反重力プロトコルがアクティブ化されると、プレーヤーの腕が実際にどこにあるかに関係なく、アバター１７０２は腕が空中に均等に浮かんでいるように表示する。言い換えれば、反重力プロトコルは、アバター１７０２の少なくとも一部が重力によって拘束されていないかのように、アバター１７０２の腕および手を上方に浮かせる。これは、プレーヤー１７０３に無重力の感覚を与える可能性があり、意欲的な指示によって腕を上げようとして失敗した場合でも、プレーヤー１７０３がサブリミナルで意図的ではない方法で腕を上げる原因となり得る。
【０１６６】
熱気球
本発明は、熱気球治療運動のいくつかの変形例を含み得る。図１８は、熱気球活動中にプレーヤーが行うように促される可能性のある動きを示している。活動の実行は、通常、横方向の体幹屈曲１８０１、１８０２、着座した体幹伸展１８０３、後部伸筋屈曲１８０４、体幹円、または直立姿勢１８０５に対するそのような動きのいくつかの組み合わせを必要とし、測定し、テストする。熱気球治療運動に入ると、彼らは通常、胴体の傾きが熱気球内のペンギンに同じ傾きを模倣させることに気付く。ペンギンは、気球の開いた底に火を噴き、熱気で満たす帽子をかぶっていてもよい。ペンギンが左右、前後に傾くと、帽子からの火が熱気球の動きを指示する。代替の実施形態では、ペンギンパイロットは、プレーヤーの傾きと曲がりを映し出し、ペンギンパイロットは、熱気球を傾きと曲がりの方向に案内する。さらなる代替の実施形態では、プレーヤーの胴体の動きにより、風がリーンの方向に吹き、それにより、熱気球が移動する。プレーヤーの動きによって生成される風は、村の他の側面を生き生きとさせる可能性がある。たとえば、風が風車を回転させて電気やその他の利益を村にもたらす場合や、風が無防備な鳥を木から吹き飛ばす場合がある。
【０１６７】
気球パイロット
図１９Ａは、熱気球治療運動の第１の実施形態を示している。ここでは、プレーヤーにサンドボックス活動が表示され、巨大な山１９０２を見下ろすキャビンの日よけ１９０１の下に座っていることに気付く。登山家が登り、川１９０３に流れ込む溶けたアイスパックがあり、滝が山から流れ落ちている。キャビンの真正面には、プラットフォーム１９０４につながれた熱気球１９００があり、ペンギンパイロット１９０５がバスケット１９０６に座っている。熱気球１９００の両側には、リンゴの木１９０６があり、１つには豚１９０７がある。それは日陰に横たわっていた。プレーヤーがリンゴの木１９０６に寄りかかると、ペンギンパイロットはプレーヤーの傾きを反映し、熱気球をリンゴの木１９０６に向かって前進させることができる。熱気球１９００がリンゴの木１９０６に衝突すると、リンゴ１９０８はそれから落ちて、豚１９０７は周りを回ってそれらを食べる。豚１９０７がリンゴ１９０８を食べると、それは大きくなり、最終的にはたくさん食べて眠りに落ちる。目覚めると、通常のサイズに戻る場合がある。リンゴの木１９０６に加えて、熱気球１９００はまた、リンゴの木１９０６の上にぶら下がっているベル１９９０にぶつかることがあり得る。それらは三角形に向けられ得、滑らかな胴回転を実行することによって、プレーヤーは、熱気球１９００を３つすべてに順番に衝突させ、メロディックな曲を作る。サンドボックスゲームであるため、このバージョンの熱気球治療運動には、レベルを獲得または完了するために完了する必要のある直接的な目的はない。
【０１６８】
バルーンレスキュー
図１９Ｂ−１９Ｄは、熱気球治療運動の第２の実施形態を示している。ここで、プレーヤーは巨大な山１９０２に運ばれる。プレーヤーは孤独な作曲家と一緒にステージ１９１０にいることに気づき、ステージ１９１０は反対側に追加の山がある大きな峡谷１９１１を見下ろす。峡谷の上の空中に座礁しているのは、逃げ出した熱気球１９１２で、それぞれに作曲家のバンドのメンバーが座礁している。プレーヤーは、自分の熱気球１９００を使用して気球をノックインし、ステージの安全に誘導することによって、バンドメンバーを救助する任務を負っている。ステージ１９１０に案内されると、救助されたペンギン１９２３が飛び出し、ステージ１９１０で音楽の演奏を開始できる。プレーヤーは、ベーシスト、コンサーティーナ（アコーディオン）プレーヤー、クラリネットプレーヤー、およびその他のさまざまなタイプのバンドメンバーを救助できる。プレーヤーの熱気球１９００は、プレーヤーの動きを反映するパイロットペンギン１９０５を含み、市長ペンギン１６０８も含むことができる。このゲームの難しさは、救出されなければならないバンドメンバーの数を減らし、気球をより簡単にすることができる。彼らの軌跡が作曲家のステージに向けられるようにぶつかる。取り残されたミュージシャン全員を救助した後、バンドメンバー全員から交響曲が贈られる。プレーヤーが峡谷を見渡すと、ペンギンがアルパカと一緒に楽しんでいるキャビンが見えるかもしれない。さらに、プレーヤーは、登山家のグループ１９２２が、山道に沿って大きな渓バレー１９１３を横断できないのを見ることがある。プレーヤーは、熱気球１９００を制御して、橋１９１４に行き、橋を拾うことができる。次に、傾いたりひねったりすることで、橋１９１４を適切に方向付けて配置できるため、登山家１９２２は安全に峡谷１９１３を渡り、頂上まで旅を続けることができる。プレーヤーがバンドメンバーを救出し、オプションで橋１９１４を配達すると、市長ペンギン１６０８は、プレーヤーのスタンプカード１６１３に彼のトップハット１６０９の繁栄を提示し、プレーヤーに少なくとも１つの新しいスタンプ１６１２を提供してプレーヤーの治療の進歩を示す。
【０１６９】
バルーンサミット
図２０Ａ−２０Ｇは、熱気球治療運動の第３の実施形態を示している。ここで、プレーヤーは山の頂上１９０２に運ばれる。プレーヤーは浮かぶ山頂のシャレー２００１にいることに気付く。その前にぶら下がっているのは熱気球１９００で、ペンギンパイロット１９０５が搭乗しており、ペンギン市長１６０８がバスケットの中のペンギンパイロット１９０５に参加できる。大きなギャップを越えて、登山家１９１２は、遠くにある別の山頂２０００で立ち往生しており、プレーヤーの助けを必要としている。登山家はサミットの旗２００２を掲げ、救助の必要性を知らせるホーンを鳴らすことができる。ホーンはまた、ゲームの開始を合図する場合がある。プレーヤーと立ち往生した登山家１９２２の間には、強風と雲がある。プレーヤーは、熱気球１９００をシャレー２００１からピーク２０００まで、そしてその逆に操縦することによって、登山家１９２２を１人ずつ救助する任務を負っている。雲は、熱気球１９００をブロックし、邪魔にならないように押し出す移動障害物として機能する。ゲームの難易度は、障害物となる雲の数、移動速度、熱気球１９００に与える影響の大きさを変更することで調整される。ゲームの開始時にプレーヤーが山頂シャレー２００１を見回すと、図２０Ｂおよび２０Ｃに示されているように、それが空であることに気付く。プレーヤーが登山家を救助した後、彼らは、図２０Ｆおよび２０Ｇに示されるように、ウォームアップするために山頂シャレー２００１に入る。プレーヤーが全員を救助すると、市長ペンギン１６０８がシルクハット１６０９の下から現れて、プレーヤーのスタンプカード１６１３を明らかにし、その上に新しいスタンプ１６１２を置くことができる。
【０１７０】
バルーンフィールド
熱気球治療運動の第４の実施形態では、プレーヤーは、熱気球がその上に浮かんでいるフィールドを見下ろすプラットフォーム上に立っていることに気付く。プレーヤーは、地面にリングを提示され、傾斜および屈曲を実行することによって、リングを熱気球１９００の影に位置合わせすることを任務とすることができる。特定の順序でシェーディングする必要のある複数のリングが存在する場合や、シェーディング時にリングが移動する場合がある。プレーヤーはリングを追跡する必要がある。あるいは、畑は乾燥した農地で満たされ、プレーヤーは熱気球で畑をなぞることによって畑に水をまくという任務を負う。このバージョンでは、気球の下の影は、熱気球１９００から分散する水の焦点に対応する。プレーヤーが農地に水をやると、農地は成長し、繁栄し始める。フィールドがその潜在能力を最大限に発揮した後、市長ペンギン１６０８が現れ、プレーヤーに彼または彼女のスタンプカード１６１３にスタンプ１６１２を提供し得る。ゲームがプレイされるたびに、異なるタイプの果物または野菜が成長され得る。さらに、野原からの食物が収穫され、特定の種類の食物がロビーゲームで見られることがある。食料は村人の備蓄を一時的に満たして徐々に減少させ、それによってプレーヤーが畑に水をやり続けて食料を増やすように促する。ロビーゲームでは、プレーヤーは村人が、プレーヤーが生成するのに役立つ食べ物を調理、販売、および食べるのを見ることができる。
【０１７１】
バードリーチ
本発明は、鳥を含む到達治療運動のいくつかの変形を含み得る。図２１は、鳥が到達するゲーム中にプレーヤーが行うように促される可能性のある動きを示している。これらのゲームのパフォーマンスは、通常、機能的到達範囲、手首回内／回外、体幹安定化、および認知能力の組み合わせを必要とし、測定し、テストする。プレーヤーは、直立した着座位置２１０１から開始し、鳥がプレーヤーの手に飛び込む場合は２１０２に到達し、次に２１０３に到達して鳥を巣に配置する。ここで、手が巣に十分に近づくか、プレーヤーの手が回内または回外して鳥が飛び降りるとき、鳥はプレーヤーの手から離れる。
【０１７２】
図２２Ａ−２２Ｇでは、プレーヤーがバードリーチ治療運動にロードされると、彼らは、一連の鳥の巣２２０３を支持する枝２２０２を備えた森２２０１に着席していることに気付く。通常、個々の巣にはそれぞれ独自のマーキングがある。ツリー２２０４のうちの１つは、成功した繰り返しのためにカウントダウンまたはカウントアップするスコアボード２２０５を含み得る。プレーヤーが見下ろすとき、図２２Ｂに示される遠近法は、プレーヤーは、地面、切り株、木２２０４、またはプラターの前の他の様々な物体上に鳥２２００を見る。ここで、プレーヤーは赤い鳥２２００Ａ、紫色の鳥２２００Ｂ、青い鳥２２００Ｃを見ることができる。異なる色の他の鳥が他の視点から見えるかもしれない。プレーヤーは、手を平らにした状態で鳥２２００に手を伸ばすように促される（たとえば、手のひらを上または下に向ける）。図２２Ｃは、青い鳥２２００Ｃに手を差し伸べるプレーヤーの例を示しており、そこでは、それがプレーヤーの手にジャンプした。次に、プレーヤーが巣２２０３に手を伸ばすと、プレーヤーの手が巣２２０３と重なるか、またはプレーヤーが巣の近くで回内または回外によって手首を回すと、鳥２２００は巣２２０３に飛び込む。プレーヤーが秒針を下にして手をひっくり返すと、鳥２２００はもう一方の手にジャンプする。プレーヤーが手首を巣２２０３から離れすぎて、もう一方の手から離れすぎてひっくり返すと、図２２Ｄに示すように、鳥２２００は飛び去るが、鳥はまもなく戻ってきる。図２２Ｄに示すように、プレーヤーがこのようなミスをしたとき（手首を巣から遠ざけすぎたとき）に市長ペンギン１６０８が作成するアニメーションである。ここでは、ペンギン市長が鳥を置き忘れたときにウィンクアニメーションを実行する。これにより、プレーヤーの運動中に前向きな姿勢を保ちながら、プレーヤーのアクションに応答する。巣に配置された各鳥２２００は、配置が成功したことを示す指標として独自の曲を歌う。いくつかの鳥２２００が移動すると、交響曲が発生する。すべての鳥２２００が巣に入れられると、交響曲はそのクレッシェンドに到達する。曲の進行は短期的なフィードバックを提供する。
【０１７３】
無料の鳥
図２２Ａ−２２Ｅは、鳥の到達治療運動の第１の実施形態を示し、プレーヤーは、特徴的なマーキングを備えた多数の巣２２０３および巣の下の様々な色の多数の鳥２２００を提示される。巣２２０３は、開業医がそれらを特異的に呼び出すことができるように、ダイアモンドリング２２０６、ボルト、サイコロ２２０２などのような物体を明確に含むことができる。プレーヤーは、鳥２２００を拾い上げ、それらを特定の順序で巣２２０３に配置する任務を負っている。図２２Ｄでは、鳥２２００はまだ配置されておらず、スコアボード２２０５は６を読み取る。図２２Ｅでは、白い鳥２２００Ｅが配置された後、スコアボード２２０５は５を読み取り、必要な繰り返しの数をカウントダウンする。白い鳥２２００Ｅがサイコロの巣２２０９に配置された後、音符２２１０に示されているように、曲を歌い始める。鳥の到達治療運動のすべてのバージョンを調整して、配置メカニズム（オーバーラップ、手首回内／回外、またはその両方）、巣の数２２０３、プレーヤーからの枝２２０２と巣２２０３の距離、鳥２２００が飛び去った後の戻り速度、およびゲームを完了するために配置する必要のある鳥２２００の数（つまり、繰り返しの数）を変更できる。一例では、デフォルト設定には６回の繰り返しが必要である。
【０１７４】
カラフルな鳥
図２２Ｆは、バードリーチ治療運動の第２の実施形態を示している。ここで、プレーヤーは、紫色の鳥２２００Ｂ、黄色の鳥２２００Ｆ、白い鳥２２００Ｅ、および緑色の鳥２２００Ｇ（および見えない他のもの）を提示され得る。ゲームのこのバージョンでは、巣２２０３はリボンで結ばれたリボンで包まれている。それぞれのリボンは、鳥の色と一致する異なる色を持っている。図２２Ｆは、個々の巣２２０３に巻き付けられた紫色のリボン２２１９Ｂ、黄色のリボン２２１９Ｆ、白色のリボン２２１９Ｅ、および緑色のリボン２２１９Ｇを示す。このバージョンでは、プレーヤーは、一致する巣に鳥を配置したことに対してのみクレジットを得る。これにより、脳卒中などの病気から回復する犠牲者に役立つ可能性のある認知要素がゲームに導入される。鳥が別の色の巣に置かれると、鳥はそこに着陸するかもしれないが、スコアボードはポイントを与えず、鳥は再び触れると巣から飛び出る。鳥が正しい巣に配置されている場合、鳥は所定の位置にロックされ、プレーヤーはそれを再び拾うことができなくなる。この例では、４羽の鳥が配置されており、スコアボード２２０５は２を示し、さらに２羽の鳥が配置されるとゲームが終了したことを示する（図２２Ｆに表示されていない巣内）。いくつかの実施形態では、スコアボードが、ユーザーによって選択されたように、６、９、１２、または１５から開始してゼロまでカウントダウンすると、ゲームは終了する。別の実施形態では、スコアボードはカウントアップし、スコアボードが６の倍数に達するたびに、市長ペンギン１６０８は、スタンプカード１６１３を提示し、その上に新しいスタンプ１６１２を配置することができる。別の例では、すべての巣が鳥でいっぱいになるとゲームは終了する。カラーマッチングゲームの難易度は、鳥を最初に対応する巣の反対側に向けることによって強化される可能性がある。これには、プレーヤーが最初に体の片側に手を伸ばして鳥を拾い上げ、次に体を横切って反対側に手を伸ばして鳥を配置する必要がある。同様に、鳥は最初は低く、巣は高く、またはその逆に配置することができる。一方、鳥が属する巣の近くで鳥を開始させることで、ゲームを簡単にすることができる。
【０１７５】
タイマー巣
図２２Ｇは、バードリーチ治療運動の第３の実施形態を示している。ここでは、プレーヤーには多数の巣２２０３と１羽の鳥２２００Ｃが提示される。このバージョンでは、巣の１つにタイマー２２１８がラップされており、たとえば１０からカウントダウンする。カウントダウンが終了すると、タイマーは消えて別の巣に再表示される。このゲームでは、プレーヤーは、ポイントを獲得する時間がなくなる前に、鳥２２００Ｃを巣に置く必要がある。ここで、鳥は一度正常に配置され、この成功は、鳥の歌２２１０および０１を読み取るスコアボード２２０５によって伝えられる。時間がなくなった後に鳥が巣に配置されるか、またはタイマーなしで巣に配置される場合、鳥は着陸するが、ポイントは集められない。タイマーは、時計回り、反時計回り、またはランダムな方法で６つの巣間を回転できる。あるいは、タイマーは、中央の巣、左側の巣、右側の巣、またはそのようないくつかの組み合わせに制限され得る。この調整機能により、プレーヤーは特定の動きや特定の手足に集中できる。これは、体の片側だけが衰弱している脳卒中の犠牲者に特に役立つ。このゲームの難易度は、タイマーが個々の巣に留まる時間を変更することで調整できる。
【０１７６】
フィッシュブロックおよびダッジ
本発明は、サッカーのような治療運動のいくつかの変形例を含み得る。図２３は、治療的運動の遮断および／または回避中にプレーヤーが行うように促され得る動きを示している。プレーヤーは中立位置２３０１で開始でき、プレーヤーは片手で発射体をブロック２３０２でき、プレーヤーは両手で発射体をブロックし２３０３、弾道の外側に寄りかかることで発射体をかわすことができる。プレーヤーがサッカーの治療運動に参加すると、通常、キックされたサッカーボールやトビウオの受け取り側にいることに気付く。これらはブロック、反射、または回避してポイントを獲得する必要がある。プレーヤーは、ブロック、回避、または偏向したボールや魚がゴールを通過したり、キッカーやスローアーをヒットしたり、ゲームの周りに立っている村人や動物の１人をヒットしたりすると、追加のポイントを獲得できる。ゲームのパフォーマンスには通常、反応時間、到達距離、体幹の安定化が必要であり、測定され、テストされる。このゲームは、ブロックまたはキャッチに関連する本能的で反応的な動きでプレイする。
【０１７７】
ペンギンスポーツ
図２４Ａは、サッカー治療運動の第１の実施形態を示している。ここでは、プレーヤーは小さな丘の上にあるキャンプ場に積み込まれ、左側に意欲的なアーティスト、右側にせんさく好きな隣人２４０１がいる。さらに奥には、右側に湖２４０２、左側に運動場２４０３がある。これは、明確なエンドポイントや勝利の目的がないサンドボックスゲームである。これは、仮想現実で発射物をブロックするゲームメカニズムにプレーヤーを順応させるように設計されている。プレーヤーの前にある格子縞のクラッドペンギン２４０４は、膨らんだチャックルボール２４０５を膨らませて、プレーヤーに向かって蹴る。プレーヤーは、片手、両手、または頭を使ってボールをブロックすることを選択できる。プレーヤーは、発射体をブロックするためにプレーヤーが彼または彼女の手２４０７をどこに置くべきかを示す点線の円２４０６を提供され得る。ボールがキッカーに当たると、彼は相互作用し、楽しんで笑う。
【０１７８】
チャックルボール
図２４Ｂおよび２４Ｃは、サッカー治療運動の第２の実施形態を示している。ここでは、プレーヤーは、ジャズバンド、鳥２４０８、ペンギン市長１６０８、キッカーペンギン２４０９、さまざまな動物、およびチャックルボール２４０５を蹴る２匹のカジュアルペンギンがスポーツフィールドに参加できる。ゲームの目的は、チャックルボール２４０５がプレーヤーのゴールポスト（見えない）を通過することをブロックすることである。プレーヤーは、発射体をブロックするためにプレーヤーが彼または彼女の手をどこに置くべきかを示す点線の円２４０６を提供され得る。プレーヤーは、ブロックされたボールごとにポイントを受け取り、レベル内の他の仮想キャラクターに跳ね返るようにボールをそらすための追加のポイントを受け取る。これらのポイントはスコアボード２４２０によって記録される。通常、仮想キャラクターは、チャックルボール２４０５で打たれると、かわいいアニメーションを実行する。鳥は、打たれたり怖がったりした後、一時的に飛び去ることがあるが、アクションを見るためにもう一度フィールドに戻る。このゲームの繰り返しと勝利条件は、キックされたチャックルボールの数、必要なブロックの数、キックの速度、プレーヤーが到達しなければならない距離、およびキックの間隔を変更するように調整できる。図２４Ｂに示されるように、キッカーペンギン２４９０は、バケットカウンタ２４１９によって示されるように、彼のバケット２４１０に１４個のチャックルボールが残っている。
【０１７９】
トビウオ
図２４Ｄ−２４Ｆは、サッカーのような治療運動の第３の実施形態を示している。ここでは、プレーヤーは、格子縞の覆われたペンギン２４０４と一緒に湖畔に座っている。ペンギンは、物を蹴るのではなく、代わりに投げる。以前のサッカーのようなゲームの見物人が集まって、アクションを観察する。さらに、湖の外では、プレーヤーはサメに乗っている赤い鳥、湖畔の釣りペンギン２４１１、ボートに乗っている市長ペンギン１６０８、ブランコに乗っている青いペンギン、動力付きボートに乗っているセーラーペンギン２４１２を見ることができる。格子縞のクラッドペンギン２４０４は、大量の魚を捕まえた。魚はバケツ２４１０内にあり、魚の数はバケツカウンター２４１９によって示される。格子縞の覆われたペンギン２４０４はバケツ２４１０に到達して、プレーヤーに投げる魚をランダムに選択する。このゲームの目的は、青い魚２４１３をブロックし、赤い魚２４１４をかわすことである。魚が投げられると、点線の円２４０６が現れ、プレーヤーがブロックまたはかわす必要がある場所を示すことができる。スコアボード２４１５は、プレーヤーが達成した正しい相互作用の数を記録する。一例では、スコアボード２４１５は、青魚と赤魚の両方について個別のカウントを有し、両方についてゼロからカウントアップする。たとえば、青い魚がブロックされた後、青い魚の数は１つ増える。ブロックされた青い魚は、市長ペンギン１６０８の前に配置された収集バケット２４１６に跳ね返る。赤い魚がかわされた後、赤い魚の数は１つ増える。前のゲームと同様に、これはピッチの数、ピッチの速度、必要な到達距離、およびピッチ間の間隔を調整できる。さらに、ゲームは赤から青の魚の割合を調整でき、ゲームは赤魚の色が明らかになったときに調整できる。簡単なバージョンでは、魚はピッチの巻き上げ中に赤くなり、中程度の難易度では、魚はピッチャーの手から離れると赤くなり、難しい難易度では、魚は飛行中に赤くなる。赤魚は通常、デフォルトで手領域と頭領域で交互に投げられる。
【０１８０】
落下物ゲーム
本発明は、発射体を捕らえることを中心とした治療運動のいくつかの変形を含み得る。一例では、プレーヤーは、開業医によって投げられた仮想オブジェクトを捕らえることを任されている。施術者は、タッチスクリーンを備えたタブレットコンピュータを使用してオブジェクトを投げることができる。一例では、オブジェクトは、タブレットの画面上で施術者の指をスワイプすることに比例した方向と速度で投げられる。プレーヤーは、キャッチを行うことでポイントを獲得し、指定された数のキャッチに対して市長ペンギンからのスタンプを受け取ることができる。開業医は、タブレットの画面をスワイプする方法に基づいて、ゲームを多少難しくすることができる。別の例では、プレーヤーは頭上のリンゴの木から落ちてくるオブジェクトを捕まえるという任務を負っている。リンゴは木からランダムに落下し、プレーヤーはポイントを獲得するために地面に着く前にリンゴを捕まえる必要がある。このゲームの１つのバージョンでは、プレーヤーは卓上でプレイする。リンゴが落ちそうになると、リンゴが落ちるテーブルにリングが表示される。次に、プレーヤーは、リンゴが落ちる前に、片方の手でリングに手を伸ばす必要がある。仮想現実内では、プレーヤーはガラスのテーブルを見ることができ、テーブルの下には都市がある。リンゴが捕まえられない場合、それは仮想ガラステーブルを通り抜け、巨大なリンゴであるため、街に損害を与える。このゲームの難易度は調整可能かもしれない。ユーザーは、プレーヤーが到達しなければならない距離、プレーヤーがリンゴを捕まえる必要がある時間、リングがテーブルに表示されるまでの時間、リンゴが落ちる速度、またはリンゴの大きさを調整できる。たとえば、キャッチが成功するたびに、その着陸位置がゲームから削除される場合がある。これにより、プレーヤーがテーブルトップで到達できる距離の端に到達するまで、ゲームは新しい着陸位置を選択する。
【０１８１】
凝視ゲーム：
図２５は、プレーヤーの視線を３６０°の仮想現実環境内の様々な位置に向けることを中心とした治療運動の実施形態を示している。この例では、プレーヤーはエネルギーと活気に満ちた部屋に座っていることに気付く。部屋には、バンド２５０１、豚２５０２、シェフ２５０３、子供ペンギン２５０４、ケーキ２５０５、火の場所２５０６、読書ペンギン２５０７、バーテンダー２５０８、バーパトロン２５０９、およびレコード２５１１をプレイする音楽ペンギン２５１０が含まれ得る。最初は、誰もが平和で比較的リラックスした環境を楽しんでいる。ただし、プレーヤーが村人やアイテムを見つめると、アクションが発生する。たとえば、子供ペンギン２５０４を凝視すると、ケーキ２５０５に到達し、それが倒れる可能性がある。プレーヤーが次に豚２５０２を見つめると、豚は蹂躙してケーキを食べ始めるかもしれない。プレーヤーが次にシェフ２５０３を見ると、シェフは豚２５０２を追いかけ、レコード２５１１にぶつかってそれを破ることができる。プレーヤーが次にバーテンダー２５０８を見ると、音楽ペンギン２５１０に飲み物を提供し得る。次にプレーヤーが音楽ペンギン２５１０を見ると、バーテンダー２５０８およびバーパトロン２５０９と共にバーに登り、バーで踊り始めることができる。このようにして、注視は一連のイベントを開始する。その順序は、プレーヤーがそれらを注視する順序によって完全に決定される。さまざまな村人とさまざまなオブジェクトをさまざまな順序でアクティブ化することにより、結果はセッションごとに大幅に異なる可能性がある。プレーヤーが異なる結果につながるすべての組み合わせを見つけようとするので、代替のエンディングと隠されたイースターエッグを見つけることは継続的な参加を奨励する。他の例では、プレーヤーはアイテムを見ることができ、村人はそのアイテムと対話することによって応答する。たとえば、バーの後ろの蛇口を見ると、バーテンダー２５０８はグラスをいっぱいにしてテーブルに置き、いっぱいになったグラスを見ると、村人が行き、飲み始めるか、プレーヤーに持っていくことができる。
【０１８２】
ペイントゲーム
本発明は、塗装を中心とした治療運動のいくつかの変形を含み得る。一例では、プレーヤーは、側面にペンキの口蓋とブラシを含むキャンバスで覆われたイーゼルの前の仮想現実環境に位置している。プレーヤーは、ブラシに手を伸ばし、ペイントの口蓋から選択した色にブラシを浸し、キャンバスにペイントを適用するように求められる。ゲームには細かい運動制御とスイープモーションの両方が必要であるが、どちらも脳卒中から回復する犠牲者にとっては難しいかもしれない。
【０１８３】
滝
本発明は、滝、一連の滝、またはウォーターパークのような構造を中心とする治療運動のいくつかの変形を含み得る。一例では、プレーヤーは精巧な滝やプールの前にいることに気づきる。出てくる水は最小限であり、村は作物、飲酒、そして楽しみのためにより多くの水を必要としている。プレーヤーは、手を上げて肘を約９０°の角度で曲げるように求められる。次に、施術者は、静止物体に取り付けられた弾性バンドをそれらに渡すことができる。次に、プレーヤーは、肘を約９０°曲げたまま、手を左右に動かして肩の外転筋または内転筋の運動を行う。プレーヤーは、腕ごとに、右に取り付けられたゴムバンドと左に取り付けられたゴムバンドを交互に使用して、回旋腱板の両側を運動できるようにすることができる。運動を繰り返すたびに、滝を通る水の流れが増加し、プールがいっぱいになり、最終的には村に拡散する。即時のフィードバックは流れる水の量であり、長期的なフィードバックは村の対応である。より多くの水がバレーに流れ込むにつれて、それは青々と茂り、住民の作物は繁栄し、水車は回転し、村人に追加の利益を提供する。患者がいる多くの運動を進めるにつれて、小川が川に成長する可能性がある。これは、追加の長期的なフィードバックを提供するのに役立つ。
【０１８４】
ウッドチョップ
本発明は、薪割りを中心とした治療運動のいくつかの変形を含み得る。プレーヤーは、大きな木の前、または木片で覆われたチョッピングブロックの前にいることに気付く。プレーヤーは木を切り刻む任務を負っている。そのため、村人は構造物を建てたり、暖かく過ごしたりすることができる。プレーヤーは、肩の内転筋（体の正中線に向かって）の運動を実行して、木を切り刻む。たとえば、プレーヤーの右腕は９０°の角度で曲げられ、右に固定されたゴムバンドをつかみ、右肘の角度を維持しながら、バンドを左側に引っ張る。各繰り返しは木片を切り刻むか、大きな木から一片を取り出する。繰り返しが増えると、木はどんどん弱くなり、おそらく完全な運動サイクルを通して木は倒れる。それは即時のフィードバックを提供し、長期的なフィードバックは村人が彼らの様々なニーズのために材木を集めることになるであろう。村人はプレーヤーの努力を使って新しい家のためのスペースを空けることができ、収穫された木材は丸太小屋や木でできているように見える他の構造物の建設に直接結びつくことがある。
【０１８５】
難易度の調整とスケジューリング
本発明の様々な治療運動は、典型的には、調整可能な難易度設定を含む。これらの設定は、プレーヤーまたはユーザーが手動で制御できる。または、アルゴリズムによる難易度スケーリングによって難易度が自動的に調整される。アルゴリズムは、プレーヤーの動きを測定して、プレーヤーが選択された治療運動を実行している間、可動域およびその他のさまざまな能力の指標を決定する場合がある。一例では、アルゴリズムは、検出された可動域の周りにウィンドウを確立する。最初の数回の繰り返しの検出範囲の１０％以内に入る動きは、完全な繰り返しとしてカウントされる。別の例では、アルゴリズムが最初の数回の繰り返しを完全な繰り返しとしてカウントし、それらの繰り返しを平均して、今後の完全な繰り返しとしてカウントされるものを確立する。その後、アルゴリズムはプレーヤーを監視し続け、プレーヤーのパフォーマンスが増減した場合、アルゴリズムは難易度をゆっくりと調整して、ほとんどの場合、ほとんどの場合、繰り返しを完了しない傾向がある。このアルゴリズムは、プレーヤーが繰り返しをほとんど逃さず、ほとんど完了しないため、プレーヤーの努力を高く保つことができるが、それでもそれを達成する。
【０１８６】
別の例では、アルゴリズムは、所与のプレーヤーに対してどのような種類の回復が合理的に期待できるか（例えば、特定の可動域）に関するデータをロードされ、それは、特定の反復の達成の上限閾値として機能する。彼らがプレイするゲーム。次に、アルゴリズムは患者の進行状況を監視し、患者の進行状況と予想される上限に一致する難易度曲線を決定する。プレーヤーが向上するにつれて、ゲームは次第に難しくなり得る。ただし、プレーヤーが退行した場合、アルゴリズムにより、プレーヤーの関与を維持し、継続する意欲を維持するための困難が軽減される場合がある。アルゴリズムによる難易度のスケーリングは、ゲームが簡単すぎるか難しい場合にプレーヤーが経験する退屈と欲求不満の問題に対処する。
【０１８７】
難易度を調整する理由は、ゲームが簡単すぎると退屈になるということである。患者が小さな動きで報われ、さらにリハビリを行うことでその動きを簡単に実行できる場合、患者は十分に挑戦されない。一方、プレーヤーが最初に開始したときにゲームがまったく報酬を提供せず、失敗しか見られない場合、彼らは欲求不満になり、続行することを思いとどまらせる。アルゴリズムの目的は、これら２つの極端なバランスを見つけることである。
【０１８８】
アルゴリズムの意思決定は、ゲームが数回の反復にわたって実施されるにつれて、継続的に更新され得る。ゲームは、繰り返し、可動域、達成レベル、環境、ならびに治療の有効性、プレーヤーの現在の健康状態、および本発明の治療的運動を通してプレーヤーの進行状況、を検証するためにバックエンドで使用できるその他の関連パラメーターなど、さまざまなパラメーターをキャプチャできる。任意選択で、本発明は、運動分析に基づく運動提案または計画を提供する。
【０１８９】
テーマ
ゲームは、プレーヤーを異なる世界に輸送するようにすべて設計された様々な異なるテーマを実装することができる。テーマは、同じ一般的な世界で異なるペイントを提供するだけかもしれない。ただし、理想的には、各運動または一連の運動には、単に異なる背景ではなく、詳細でカスタマイズされたエクスペリエンスが付属している。世界と体験を完全に調和させるために、どのテーマも風景や運動と完全に統合することが望ましい。
【０１９０】
本発明のテーマは、米国の小さな町のような仮想世界を含み得る。小さな町は、より親切で、よりシンプルで、より遅い時間思い出させる。町のアートワークは、ノーマンロックウェルなどのアメリカの地域主義の画家に触発されている。仮想世界は、地球を周回する宇宙ステーション内にある可能性があり、重力操作運動はプレーヤーが理解しやすいものである。仮想世界は、プレーヤーが薪を切り刻んだり、ストーブに火をつけたり、朝食を作ったり、動物の世話をしたりできる家屋敷／牧場内にある場合がある。仮想世界には、ゆっくりとしたペースと良い形が追加の報酬を受け取る、一種の瞑想的な場所である日本庭園も含まれ得る。建設は日本庭園に触発されているが、「魔法の」影響がある。一実施形態では、テーマはＸ線である。理学療法は厳密には筋肉に関するものではなく、神経経路と神経終末が最もリハビリを必要とするものであることがよくある。神経の重要性を示すために、ゲームではプレーヤーのアバターに神経を表示する場合がある。プレーヤーは、アバターや仮想現実環境の鏡を見下ろすことで、アバターのすべての神経を見ることができる。プレーヤーのアバターが点灯し、運動の各ステップで神経終末がどのように通信するかを示すことがある。図２６Ａおよび２６Ｂは、神経作用を示すために点灯するアバターの四肢の例を示している。図２６Ａは、筋肉が発射されたときの筋肉の単純な輝きを示し、図２６Ａは、筋肉が発射されたときの単純な輝きを示している。図２６Ｂは、神経が発火したときの神経発火の方向矢印を示している。
【０１９１】
奨励
本発明の目的は、人々を事実上輸送することによって、および回復を速めてキャラクター通り彼らが病院を去ることを可能にすることによって、人々を病院から連れ出すことである。本発明は、患者が障害を持っていることを忘れ、病院にいることを忘れるのを助ける。本発明は、すべての運動で改善していることを患者に示す。本発明は、可能性と自由に満ちた美しい景観を明らかにする。怪我や停滞からの解放。そして、重要なことに、本発明は、治療への参加を促進し、努力と一貫性に報う。
【０１９２】
報酬
同様に、生活およびビデオゲームにおける励ましまたは動機付けの古典的な形態は、報酬システムである。脳卒中後の治療は痛みを伴い、やりがいがあり、初期の進行は通常知覚できない。改善の最初の認識可能な兆候は、ゆっくりと現れている。このように、本発明が満たす理学療法には問題が存在する。治療の初期段階では、仮想現実環境とそこで実行可能な治療運動は、進歩と改善の無数の兆候を提供する。ゲームと治療運動を取り巻く村人たちは、初期の理学療法を驚き、インスピレーション、そして喜びに満ちたものにする。ゲームは、患者が自分の可動性を観察するだけで落胆する可能性がある場合に、参加を奨励し、報酬を与える。
【０１９３】
いくつかの報酬は容易に得られ得るが、他の報酬はより困難な経路を有し得る。運動ごとに、プレーヤーは、コイン、経験値、スタンプ、レベルなど、ある種の通貨をすぐに受け取ることができる。このような報酬は、簡単に理解でき、測定可能な進歩の印を提供する。プレーヤーがコインを貯めると、成功感が生まれる。彼らは成し遂げた。彼らの努力は何か価値のあるものに変換される。たとえば、コイン収集は成功の代用であり、成功しなかった努力の代用でさえあり得る。図２７は、本発明の仮想現実理学療法への継続的な参加を促進し得る可能性のある報酬経路を示している。
【０１９４】
他の報酬は、プレーヤーに対する美容上の報酬を含み得る。これらの報酬は、衣服や宝石などのプレーヤー自身のアバター、または新しい建物や新しい野生生物などのバレーや村に対するものであり得る。報酬は、バレー内の特定の建物である場合もあれば、バレーの新しいエリアまたは新しいバレー自体へのゲートのロックを解除する場合もある。報酬は、特定の成果に関連付けられている場合もある。賞、称号、バッジなどの報酬は、すべての運動を５セット実行したため、５分間完璧な姿勢を維持したため、腕を上げて最大の高さに到達したため、村に十分な数の特定のリソースを収集したため、特定期間スケジュールを維持したため、または単にログインしたため、与えられてもよい。進捗状況、参加、または一貫性の測定値は、プレーヤーが他の人と共有して成果を示すことができる個々の賞に関連付けられる場合がある。報酬にはルートボックスが含まれる場合がある。プレーヤーは、特定のベンチマークを達成した後にそれらを受け取るか、ゲーム内通貨を使用して購入することができる。戦利品ボックスにはランダムに選択された報酬が含まれており、中毒性のあるギャンブルのようにプレイする。人々はランダムな報酬で箱を受け取るのが好きであり、それは刺激的であり、そして彼らにもっと欲しがるようにする。この中毒性を利用して治療への参加を促すことは、人間の精神の弱さを前向きな変化のためのツールに変える。
【０１９５】
これらの報酬の蓄積は、長期的な進歩の代用として役立つ可能性がある。報酬には、プレーヤーが同じように遊んでいる他の患者に報酬を贈ることができるなど、社会的な側面もある。この報酬システムは、プレーヤーがゲームに投資できるようにすることを目的としている。彼らは次の成果に到達したい、特定のアイテムを集めたい、などである。重要なことに、報酬もわずかに不明瞭になる。プレーヤーは次に何が来るのかわからない。彼らは村がどのように成長し、進歩するかを知らない。彼らは最後に何が起こるかを見るために投資され、彼らのインプットと努力が結果にどのように影響するかを見るために投資される。
【０１９６】
ソーシャルメディア
一実施形態では、本発明は、ソーシャルメディアなどを介してオンラインで共有可能または取引可能である態様を有する。ソーシャルメディアプラットフォームは、理学療法のユーザーに怪我以外の共通点を提供する場合がある。本発明は、前向きな共有体験を提供する。ソーシャルメディアプラットフォームは、プレーヤーの業績、村、および／または村での居住地を表示する場合がある。プラットフォームはまた、匿名および特定贈与の両方を可能にする場合がある。プラットフォームは、多くの報酬を蓄積した初期のプレーヤーが新参者を助けることを奨励し得る。彼らは通貨や報酬、あるいは単に励ましを贈ることができる。プラットフォームは、他のプレーヤーが「いいね」するために患者の進行状況を発表し得る。
【０１９７】
本発明の好ましい実施形態が本明細書に示され、説明されてきたが、そのような実施形態が例としてのみ提供されることは当業者には明らかであろう。多数の変形、変更、および置換が、本発明から逸脱することなく、当業者に今や起こるであろう。本明細書に記載の本発明の実施形態に対する様々な代替案が、本発明を実施する際に使用され得ることが理解されるべきである。以下の特許請求の範囲が本発明の範囲を定義し、これらの特許請求の範囲内の方法および構造ならびにそれらの同等物がそれによってカバーされることが意図されている。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2021531938.tif 000009
【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１６Ｅ】
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【図１６Ｆ】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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【図１９Ｄ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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【図２０Ｄ】
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【図２０Ｅ】
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【図２０Ｆ】
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【図２０Ｇ】
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【図２１】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２２Ｃ】
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【図２２Ｄ】
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【図２２Ｅ】
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【図２２Ｆ】
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【図２２Ｇ】
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【図２３】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２４Ｃ】
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【図２４Ｄ】
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【図２４Ｅ】
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【図２４Ｆ】
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【図２５】
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【図２６Ａ−２６Ｂ】
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【図２７】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年5月10日(2021.5.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
理学療法を促進するためのシステムであって、
ウェアラブルビジュアルディスプレイと、
ユーザーの様々な位置に配置されるように構成された１つまたは複数のウェアラブルセンサーであって、該ユーザーの実世界の動きが１つまたは複数のウェアラブルセンサーによって追跡される、１つまたは複数のウェアラブルセンサーと、
以下を提供するように構成された実行可能命令を含むプロセッサと、
−１つまたは複数の仮想キャラクターを備えたウェアラブルビジュアルディスプレイ上の仮想現実環境、
−前記仮想現実環境内の少なくとも１つの治療活動であって、該治療活動は、治療結果を生み出すように向けられている、治療活動、および
−前記１つまたは複数の仮想現実キャラクターと前記仮想現実環境内のユーザーとの間の相互作用であって、該相互作用は、前記治療活動または成功した適合性の表示に適合するように前記ユーザーの実世界の動きを変更するための表示のうちの少なくとも１つを含む、相互作用、
を含むシステム。
【請求項２】
前記相互作用は、前記治療活性の一部の実行を促すように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記表示は、前記運動の方向または速度への変更を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記表示は、姿勢またはバランス、あるいはその両方を修正するための表示を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記相互作用は、前記ユーザーによる治療活動の測定された完了に応答して生じる、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記相互作用は、前記ユーザーによる治療活動の測定された未完了または部分的な完了に応答して生じる、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記１つまたは複数の仮想キャラクターは、前記ユーザーの動きを模倣またはミラーリングする、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記１つまたは複数の仮想キャラクターは、１つまたは複数の治療活動の形で前記ユーザーに助けを求める、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記１つまたは複数の仮想キャラクターの相互作用は、前記ユーザーの１つまたは複数の治療活動を応援し、称賛し、祝い、または認めることを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記センサーの少なくとも１つがエミッターを含み、前記エミッターおよび前記少なくとも１つのセンサーが、前記ユーザーの動きを追跡するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記プロセッサは、前記ユーザーを表すアバターを表示するための命令をさらに含み、前記アバターは、前記仮想現実環境における前記ユーザーの動きの少なくとも一部を表示するように構成される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記プロセッサは、前記ユーザーの第１の側の動きを測定し、前記動きを前記アバターの前記第１の側に表示するとともに、その動きのミラーを前記アバターの第２の側に表示する正中線ミラープロトコルのための実行可能命令を含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記プロセッサは、前記アバターの少なくとも一部が重力によって拘束されていないかのように、前記アバターの腕および手を上向きに浮かせる反重力プロトコルのための実行可能な命令を含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記アバターの表示された動きは、実世界の動きとは異なり、前記表示された動きと実世界の動きとの間の差は、前記ユーザーに前記治療活動を実行するように誘導するように変化される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記１つまたは複数の治療活動は、真っ直ぐに腕を上げること、腕を伸ばすこと、発射物を捕らえるまたはブロックすること、物体を拾い上げて配置すること、向きを変えて見ること、標的を凝視すること、かわすこと、杖を上げる運動、回旋腱板の外転筋と内転筋の運動、傾く、ねじる、コアバランス運動、および腕を振る運動からなる群から選択される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記１つまたは複数の治療活動は、ゲームとして提示され、以下からなる群から選択される、請求項１に記載のシステム：前記ユーザーに向きを変えて見ることを要求するかくれんぼゲーム、前記ユーザーに腕を上げることを要求する日の出ゲーム、前記ユーザーに手を伸ばして配置することを要求する鳥の選別ゲーム、前記ユーザーにブロックしてかわすように要求する魚投げゲーム、前記ユーザーにバランスをとる、傾く、または曲げるように要求する熱気球。
【請求項１７】
前記仮想現実環境は、前記治療活動の測定された完了または部分的な完了に応答して変化する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記仮想キャラクターは、構築プロジェクトを開始することによって完了した治療活動に応答し、前記構築プロジェクトの完成したバージョンは、前記ユーザーがフォローアップ理学療法セッションのために前記仮想現実環境にログインすると現れる、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記１つまたは複数の治療活動は、１つまたは複数の繰り返しからなり、前記１つまたは複数の繰り返しの少なくとも一部は、ユーザーに視覚的な合図を表示する、請求項１に記載のシステム。
【請求項２０】
前記視覚的手がかりは、以下のうちの少なくとも１つを含む、請求項１９に記載のシステム：太陽が昇るまたは沈む、野菜が育つ、果物が育つ、風船が動く、鳥が動く、風が吹く、氷が溶ける、水が流れる、建物が建てられる、または場所がきれいになるか乱雑になる。
【請求項２１】
前記視覚的手がかりは、前記１つまたは複数の繰り返しのうちの最新のものが前記ユーザーによって正しく実行されたかどうかの表示を含み、前記１つまたは複数の繰り返しは、正しい姿勢、正しいバランス、またはその両方について測定される、請求項１９に記載のシステム。  
【請求項２２】
前記１つまたは複数のウェアラブルセンサーは、１つまたは複数の繰り返しのそれぞれについて前記可動域データを収集するように構成され、前記視覚的手がかりの表示は、前記１回または複数回の繰り返しの可動域によって媒介され、前記視覚的手がかりの表示は完全な繰り返しに対して完全であり、前記視覚的手がかりの表示は部分的な繰り返しに対して部分的である、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２３】
前記完全な繰り返しに必要な運動の範囲は、前記ユーザーまたは開業医によって調整可能である、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記１つまたは複数のウェアラブルセンサーは、前記１つまたは複数の繰り返しのそれぞれについて達成される最大の延長を決定するように構成され、前記視覚的手がかりの表示は、最大の延長によって媒介され、前記視覚的手がかりの表示は完全な延長に対して完全であり、前記視覚的手がかりの表示は部分的な延長に対して部分的である、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２５】
前記１つまたは複数の１つの仮想キャラクターは危険にさらされていると表示され、前記ユーザーは、前記治療活動の実行を通じて前記１つまたは複数の仮想キャラクターを助けることができ、それにより、前記危険は、前記治療活動を実行するための動機を与える、請求項１に記載のシステム。
【請求項２６】
前記仮想現実環境内で前記ユーザーのビューの少なくとも一部を表示するように構成されたタブレットコンピュータを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項２７】
前記１つまたは複数の仮想キャラクターは、前記ユーザーが１つまたは複数の仮想キャラクターを見つめているとき、または前記ユーザーがアイドル状態であるときに前記ユーザーと対話するようにさらに構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項２８】
前記１つまたは複数の仮想キャラクターは、前記ユーザーを確認する、前記ユーザーに身振りで示す、前記ユーザーに近づく、または前記ユーザーから隠れることによってさらに相互作用する、請求項１に記載のシステム。
【請求項２９】
ユーザーの治療活動を促進するためのコンピュータ実装方法であって、
前記ユーザーが着用する視覚的ディスプレイ上に１つまたは複数の仮想キャラクターを含む第１の仮想現実環境を提供するステップと、
前記ユーザーが着用する１つまたは複数のウェアラブルセンサーから前記ユーザーの実世界の動きを受信するステップと、
前記第１の仮想現実環境内で治療計画の一部を含む治療活動を提供するステップと、
前記１つまたは複数の仮想キャラクターがユーザー相互作用を提供するように指示するステップであって、前記ユーザー相互作用は、前記治療活動の測定された完了または部分的な完了に応答するものであり、前記ユーザー相互作用は、前記治療活動または成功した適合性の表示に適合するように前記ユーザーの実世界の動きを変更するための表示を含む、ステップと、
を含む、方法。
【請求項３０】
前記相互作用は、前記治療計画の一部の実行を促進するように構成される、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記表示は、運動の方向または速度への変更を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記表示は、姿勢、バランス、またはその両方を修正するための表示を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
前記相互作用は、前記ユーザーによる治療活性の測定された完了に応答して生じる、請求項２９に記載の方法。
【請求項３４】
前記相互作用は、前記ユーザーによる治療活動の測定された未完了または部分的な完了に応答して生じる、請求項２９に記載の方法。
【請求項３５】
前記１つまたは複数の仮想キャラクターは、前記ユーザーの動きを模倣またはミラーリングする、請求項２９に記載の方法。
【請求項３６】
前記１つまたは複数の仮想キャラクターは、１つまたは複数の治療活動の形で前記ユーザーに助けを求める、請求項２９に記載の方法。
【請求項３７】
前記１つまたは複数の仮想キャラクターの相互作用は、前記ユーザーの１つまたは複数の治療活動を応援し、称賛し、祝い、または認めることを含む、請求項２９に記載の方法。
【国際調査報告】
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