(57)【要約】【課題】患者が高いモチベーションで訓練を受けることができるリハビリテーション装置を提供する。【解決手段】患者が把持して移動させうる操作部と、操作部の移動に応じて移動又は変形する仮想物体を表す映像を生成し、かつ操作部に力を伝達しうるように操作部に連結された制御手段と、制御手段に連結されかつ映像を表示する映像表示手段とを備え、制御手段は、仮想物体の移動又は変形に応じて定めた方向及び大きさの力を操作部に伝達することにより患者に力覚を提示する。【選択図】　　　図１
2004041519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者が把持して移動させうる操作部と、
前記操作部の移動に応じて移動又は変形する仮想物体を表す映像を生成し、かつ前記操作部に力を伝達しうるように前記操作部に連結された制御手段と、
前記制御手段に連結されかつ前記映像を表示する映像表示手段とを備え、
前記制御手段は、前記仮想物体の移動又は変形に応じて定めた方向及び大きさの力を前記操作部に伝達することにより前記患者に力覚を提示することを特徴とするリハビリテーション装置。
【請求項２】
患者の障害の程度に応じて前記操作部に伝達する力の方向及び大きさを変えることができることを特徴とする請求項１に記載のリハビリテーション装置。
【請求項３】
前記操作部の移動により前記映像中で移動又は変形した前記仮想物体の移動範囲、変形範囲、移動速度及び変形速度の中の少なくとも一つに基づいて患者の障害回復度を算出する障害回復度算出手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のリハビリテーション装置。
【請求項４】
前記患者の障害回復度に基いて前記操作部に伝達する力の大きさ及び方向を定める伝達力決定手段を備えたことを特徴とする請求項３に記載のリハビリテーション装置。
【請求項５】
情報解析手段と、情報処理手段と、記憶手段とをさらに備え、前記患者の障害回復度に関する情報が前記情報解析手段により解析されかつ前記情報処理手段により処理され、かつ前記記憶手段に前記情報が記憶されることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載のリハビリテーション装置。
【請求項６】
前記障害回復度に関する情報が前記映像表示手段において表示されることを特徴とする請求項５に記載のリハビリテーション装置。
【請求項７】
前記操作部を操作している患者の名前、年齢、症状及び回復度の履歴に関する患者情報が前記記憶手段にさらに記憶され、前記患者情報が前記映像表示手段において表示されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のリハビリテーション装置。
【請求項８】
前記記憶手段に記憶された前記患者情報に基いて前記患者の訓練項目を決定する訓練項目決定手段と、前記記憶手段に記憶された前記患者情報に基いて前記患者の検査項目を確定する検査項目決定手段の少なくとも一つを備えたことを特徴とする請求項７に記載のリハビリテーション装置。
【請求項９】
患者が把持して平板上で移動させうる操作部と、
前記操作部の前記平板上における移動方向と同じ方向に移動する表示部分を表す映像を生成し、かつ前記操作部に力を伝達しうるように前記操作部に連結された制御手段と、
前記制御手段に連結されかつ前記映像を表示する映像表示手段とを備え、
前記制御手段は、前記操作部の位置、移動方向及び移動速度の中の少なくとも一つに応じて定めた方向及び大きさの力を前記操作部に伝達して前記患者に力覚を提示することを特徴とするリハビリテーション装置。
【請求項１０】
前記制御手段に連結された第一モータと、
前記制御手段に連結された第二モータと、
前記第一モータの軸に連結された、前記平板とほぼ平行な関節の付いた第一リンクと、
前記第二モータの軸に連結された、前記平板とほぼ平行な関節の付いた第二リンクとをさらに備え、
前記操作部は、前記第一リンクの前記第一モータの反対の端部に連結され、かつ前記第二リンクの前記第二モータの反対の端部に連結さており、前記第一及び第二のモータには、前記モータの回転角度を検出する手段がそれぞれ取り付けられていることを特徴とする請求項９に記載のリハビリテーション装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はリハビリテーション装置に関し、特に、上肢機能障害及び認知機能障害を有する患者等のリハビリテーションのためのリハビリテーション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来では、例えば脳血管障害による片麻痺などで上肢の運動機能に障害を持つ患者は、感覚、認知及び運動能力を向上させるために、サンディングボードを用いて一定の負荷に抗して机上で運動したり、ペグボードを用いて様々な形状及び大きさの物をつかんだり移動させたりする訓練を受けていた。しかしながら、これらの訓練は単調であり、患者は訓練に対するモチベーションを持続させることができず、時としてリハビリテーションの長期化を助長する傾向があるという問題があった。
【０００３】
また、従来では、セラピストが患者の回復状況を適切に評価する方法が確立されていないため、セラピストが患者の回復状況を主観的に評価せざるをえず、この評価が正確でない場合には、適切なリハビリテーションのプログラムを患者に提供することができないということがしばしばあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記問題点を鑑み、本発明の目的は、患者が高いモチベーションで訓練を受けることができるリハビリテーション装置を提供することである。また、本発明の別の目的は、患者の障害回復度を客観的に評価するリハビリテーション装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係るリハビリテーション装置によれば、患者が把持して移動させうる操作部と、操作部の移動に応じて移動又は変形する仮想物体を表す映像を生成し、かつ操作部に力を伝達しうるように操作部に連結された制御手段と、制御手段に連結されかつ映像を表示する映像表示手段とを備え、制御手段は、仮想物体の移動又は変形に応じて定めた方向及び大きさの力を操作部に伝達することにより患者に力覚を提示する。これにより、患者は、操作部を移動させるべき方向を映像表示手段の映像で視認し、患者の操作部の移動に応じて操作部に力が伝達されることにより、患者は力覚を提示され、患者自身があたかも仮想物体となって変形又は移動しているかのような現実感を抱き、高いモチベーションで訓練を受けることができる。
【０００６】
請求項２に係るリハビリテーション装置によれば、患者の障害の程度に応じて操作部に伝達する力の方向及び大きさを変えることができる。これにより、本発明のリハビリテーション装置の使用者は、患者の障害の程度を考慮して制御手段が操作部に伝達する力の方向及び大きさ、すなわちリハビリテーション訓練の内容や難度などを変更することができ、患者に必要なリハビリテーション訓練を効率的に提供することができる。
【０００７】
請求項３に係るリハビリテーション装置によれば、操作部の移動により映像中で移動又は変形した仮想物体の移動範囲、変形範囲、移動速度及び変形速度の中の少なくとも一つに基づいて患者の障害回復度を算出する障害回復度算出手段を備えている。これにより、本発明のリハビリテーション装置により、患者が操作部を移動させたことにより変化する映像中の仮想物体に基いて、患者の上肢運動機能の障害回復度を客観的に評価することができ、効率的に患者のリハビリテーション訓練を提供することができる。
【０００８】
請求項４に係るリハビリテーション装置によれば、患者の障害回復度に基いて操作部に伝達する力の大きさ及び方向を定める伝達力決定手段を備えている。これにより、本発明のリハビリテーション装置により、客観的に評価された患者の障害回復度に基いてリハビリテーションの訓練の内容や難度などを決定し、効率的に患者のリハビリテーション訓練を提供することができる。
【０００９】
請求項５に係るリハビリテーション装置によれば、情報解析手段と、情報処理手段と、記憶手段とをさらに備え、患者の障害回復度に関する情報が情報解析手段により解析されかつ情報処理手段により処理され、かつ記憶手段に情報が記憶される。これにより、患者の障害回復度に関する情報をさらに情報解析手段及び情報処理手段で解析、処理することができる。また、患者の障害回復度に関する情報を記憶手段に記憶することができる。
【００１０】
請求項６に係るリハビリテーション装置によれば、障害回復度に関する情報が映像表示手段において表示される。これにより、医師は患者の障害回復度を映像表示手段で容易に視認することができる。
【００１１】
請求項７に係るリハビリテーション装置によれば、請求項１〜６のいずれか１項に係るリハビリテーション装置において、操作部を操作している患者の名前、年齢、症状及び回復度の履歴に関する患者情報が記憶手段にさらに記憶され、患者情報が映像表示手段において表示される。これにより、本発明のリハビリテーション装置の使用者は、映像手段で年齢や症状及び回復度に関する患者情報を映像表示手段で容易に視認することができる。
【００１２】
請求項８に係るリハビリテーション装置によれば、記憶手段に記憶された患者情報に基いて患者の訓練項目を決定する訓練項目決定手段と、記憶手段に記憶された患者情報に基いて患者の検査項目を確定する検査項目決定手段の少なくとも一つを備えている。これにより、本発明のリハビリテーション装置により、患者のリハビリテーションの訓練内容や検査内容を効率的かつ最適に決定することができる。
【００１３】
請求項９に係るリハビリテーション装置によれば、患者が把持して平板上で移動させうる操作部と、操作部の平板上における移動方向と同じ方向に移動する表示部分を表す映像を生成し、かつ操作部に力を伝達しうるように操作部に連結された制御手段と、制御手段に連結されかつ映像を表示する映像表示手段とを備え、制御手段は、操作部の位置、移動方向及び移動速度の中の少なくとも一つに応じて定めた方向及び大きさの力を操作部に伝達して患者に力覚を提示する。これにより、本発明のリハビリテーション装置を用いて、患者は、操作部を移動させるべき目標軌道を映像表示手段の映像で視認し、患者の操作部の移動に応じて操作部に力が伝達されることにより、患者は力覚を提示され、患者自身があたかも仮想物体となったかのような現実感を抱き、高いモチベーションで訓練を受けることができる。
【００１４】
請求項１０に係るリハビリテーション装置によれば、制御手段に連結された第一モータと、制御手段に連結された第二モータと、第一モータの軸に連結された、平板とほぼ平行な関節の付いた第一リンクと、第二モータの軸に連結された、平板とほぼ平行な関節の付いた第二リンクとをさらに備え、操作部は、第一リンクの第一モータの反対の端部に連結され、かつ第二リンクの第二モータの反対の端部に連結さており、第一及び第二のモータには、モータの回転角度を検出する手段がそれぞれ取り付けられている。これにより、本発明のリハビリテーション装置は、操作部の位置がリンク及びモータを介して制御手段に伝達され、かつ制御手段でモータを作動させてリンクを介して操作部に力を伝達する構成に限定されている。また、操作部は平面方向のみに移動するので、万が一操作部が誤作動した場合でも、患者は操作部を離せば安全であるという利点を有する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について添付図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明のリハビリテーション装置の概略構成図である。１００はリハビリテーション装置を全体的に示す。図１に示すように、リハビリテーション装置１００は、患者が把持しうる操作部３４を備えた力覚提示装置３０と、操作部３４の位置に対応した表示部分（以下、仮想物体と呼ぶ）を表す映像を表示するディスプレイ１０と、操作部３４の位置を算出し、かつディスプレイ１０の映像を生成し、かつ予め定めた条件において力覚提示装置３０を制御するコンピュータ２０とで概ね構成されている。これにより、患者がディスプレイ１０で視認したリハビリ訓練又は検査としての目標動作を実現すべく操作部３４を移動させる時に、仮想物体の変形又は移動の状態（又は操作部３４の位置）に応じて操作部３４に力を伝達して患者に力覚を提示するものである。
【００１６】
最初に力覚提示装置３０について説明する。力覚提示装置は、平板３２と、平板３２上に配置されかつ患者が把持しうる把手状の操作部３４と、平板３２上の台３９に取り付けられた、例えばＡＣサーボモータなどの第一モータ３７及び第二モータ３８と、モータ３７、３８の回転角度を検出するための光学式エンコーダ（図示せず）と、操作部３４と第一モータ３７を連結する第一リンク３５と、操作部３４と第二モータ３８を連結する第二リンク３６とで概ね構成されている。さらに、第一リンク３５は、第一モータ３７の軸に連結された上リンク３５ａと、関節３５ｃで上リンク３５ａに連結され、かつ操作部３４に例えばボールジョイントなどで連結された下リンク３５ｂとで構成されており、第一リンク３５は平板３２に平行に移動可能である。また、第二リンク３６は、第一リンク３５と全く同様に、上リンク３６ａと、下リンク３６ｂと、関節３６ｃで構成されている。このような構成により、患者は操作部３４を平板３２上で平板３２に平行に自由に移動させることができ、それと同時に、モータ３７、３８の回転力により操作部３４に平板３２に平行な任意の方向の力を発生させることができる。なお、使用の便宜上、平板３２上で摺動する操作部３４が平板３２の外に出ないように、平板３２の周縁全体に突出部を設けてもよい。また、患者が容易に操作部３４を移動させうるように平板３２の机３１に対する傾斜角度を水平から垂直までの任意の角度に取付具３３で調節することができる。なお、操作部３４を平板３２上で容易に摺動させることができるように、操作部３４の底面にローラ（図示せず）を設けたり、低摩擦材で被覆してもよい。
【００１７】
次に操作部位置算出方法について説明する。平板３２上の操作部３４の位置は、予め定めた計算式に上リンク３５ａ、３６ａの長さと、下リンク３５ｂ、３６ｂの長さと、エンコーダで検出したモータ３７、３８の軸それぞれの検出角度とを入力することによって算出することができる。このような算出手順を有するプログラムを操作部位置算出手段としてコンピュータ２０の中央演算処理装置（ＣＰＵ）２４において収納する。
【００１８】
次にモータの回転方向及びトルクの決定方法について説明する。第一及び第二モータ３７、３８の回転によって平板３２に平行な任意の方向及び大きさの力Ｆを操作部３４に伝達する場合には、第一モータ３７から操作部３４の直線に直角な力Ｆ１と、第二モータ３８から操作部３４の直線に直角な力Ｆ２が力Ｆ１と力Ｆ２の合力が力Ｆとなるように力Ｆ１と力Ｆ２を決定し、操作部３４から第一モータ３７までの距離に力Ｆ１を乗じて第一モータ３７を回転させるべき方向及びトルクＴ１を決定し、操作部３４から第二モータ３８までの距離に力Ｆ２を乗じて第二モータ３８を回転させるべき方向及びトルクＴ２を決定することができる。したがって、リハビリテーションでソフトウェアを使用している場合に操作部３４に伝達させるべき力が確定した時、操作部の位置に基いてモータ３７、３８を回転させるべき方向及びトルクを算出する。このような算出手順を有するプログラムをモータ回転決定手段としてＣＰＵ２４において収納する。
【００１９】
図２は本発明のリハビリテーション装置１００のブロック図である。図２に示すように、コンピュータ２０はディスプレイ１０と力覚提示装置３０に連結されている。本実施例では、コンピュータ２０はパーソナルコンピュータであり、ディスプレイ１０として液晶モニタを使用している。コンピュータ２０は、ＣＰＵ２４と、ＣＰＵ２４に接続された記憶装置２３とを有する。このＣＰＵ２４は、モータ３７、３８を制御するためのインターフェイスとして機能するアナログ出力ボード２１と、エンコーダ出力信号を取り込むためインターフェイスとして機能するカウンタボード２２と、ＣＰＵ２４とが連結されている。また、ＣＰＵ２４は、ディスプレイ１０の映像を生成し、かつ操作部３４の位置に対応してディスプレイ１０の映像上に仮想物体を表示する映像表示手段を有する。
【００２０】
次にソフトウェアを用いた時の力覚提示装置３０のメカニズムについて説明する。まず、ＣＰＵ２４にある操作部位置算出手段により操作部３４の位置を算出し、ＣＰＵ２４は、この操作部３４の位置情報に基づいて、平板３２における操作部３４の位置に対応して仮想物体Ｃが位置する映像を生成してディスプレイ１０に表示する。それと同時に、ＣＰＵ２４は、操作部３４の位置に応じて操作部３４に伝達する力の方向及び大きさを決定するソフトウェア中の伝達力決定手段によって決定した伝達力の方向及び大きさを読み取り、モータ回転決定手段はこの読み取った伝達力の方向及び大きさに基いてモータ３７、３８それぞれの回転方向及びトルクを決定し、この回転トルク及び回転方向に関する情報をアナログ出力ボード２１を介してモータ３７、３８に伝達してモータ３７、３８を作動させ、リンク３５、３６を介して操作部３４に伝達され、操作部３４を把持している患者は力を受ける。
【００２１】
次に、本発明のリハビリテーション装置を用いて基本訓練を行うための５つの基本訓練ソフトウェアについて説明する。基本訓練とは、障害の症状が比較的に重い患者が、医師、理学療法士又は作業療法士などのセラピストの指導の下で又は患者単独で視覚で認識し、脳で指令し、手で運動を行うという一連の行為を行う能力を高めるために行われる。
【００２２】
最初に第一の基本訓練ソフトウェアについて図３を参照して説明する。このソフトウェアでは、患者は画面中の目標軌道に沿って仮想物体を移動させるべく平板３２上で操作部３４を短時間かつ短距離で移動させることが求められている。図３に示す例では、画面中に縦３列、横３列の９つの円が間隔をおいて配置され、映像中の９つの円の中から選択された始点である円Ｓと終点である円Ｇが定められた時、患者は、ディスプレイ１０中の仮想物体Ｃを始点Ｓから終点Ｇまでの直線状の目標軌道（図３の例では直線Ｌ１）に沿って移動させることが求められている。
【００２３】
このソフトウェアでは、操作部３４に伝達させるべき力の方向及び大きさを決定する伝達力決定手段は、操作部３４に伝達させる力Ｆを以下の三つの種類の力の合力に決定する。第一の力は、患者がディスプレイ１０の画面中の仮想物体を移動させる時にあたかも仮想物体に摩擦力が生じているかのような現実感を患者に抱かせる、仮想物体（操作部３４）の移動方向と逆向きの一定の大きさの力（摩擦力とする）である。第二の力は、患者が物体を移動させる時に移動方向と逆向きの方向に移動速度に比例した大きさの力（粘性力と称する）である。これにより、患者の手が多少震えた場合でも操作部３４にはこの震えに抗する力が発生するので、意に反する手の震えによって操作部３４が移動するのを防ぐことができる。また、第三の力は、画面上の仮想物体を目標軌道に沿って移動させるのを補助するために、仮想物体が目標軌道から逸れた距離に比例した大きさで軌道に向かう方向に復元する力（ばね力と称する）である。このばね力は、患者の障害回復度に応じて、具体的には、患者の障害回復度が低い場合において大きく、患者の障害回復度が高い場合において小さく設定し、患者のために最適な訓練を提供することができる。以上のように、このソフトウェアでは、目標軌道Ｌ１に沿って移動させる訓練又は検査（患者の障害回復度を評価）において、仮想物体Ｃの目標軌道からの逸れを修正するように患者は操作部３４を通して力を受けるので、比較的に障害回復度の低い患者のリハビリテーションを補助することができる。また、患者は操作部３４を移動させる際に力を受けるので、高いモチベーションで訓練又は検査を受けることができる。
【００２４】
第二の基本訓練ソフトウェアは、第一の基本訓練ソフトウェアとほぼ同じであるが、図４に示すように、伝達力決定手段で伝達力を決定する方法が異なっている、具体的には、摩擦力と粘性力とばね力の合力を伝達力として決定している点は同じであるが、ばね力の設定方法のみが異なっている。第一の基本訓練ソフトウェアでは、目標軌道（図３の例では直線Ｌ１）以外の全ての領域で発生するようにばね力を設定しているが、第二の基本訓練ソフトウェアでは、仮想物体が目標軌道から一定距離にある（図４では、直線Ｌ２とＬ３で内側の領域にある）場合では、ばね力を発生させず、仮想物体が目標軌道から一定距離以上逸れた場合にはこの逸れた距離に応じた大きさの目標軌道に向かう力をばね力として発生させるように設定されている。第二の基本訓練ソフトウェアは、患者の操作部３４の移動を補助する領域が制限されているので、第一の基本訓練ソフトウェアよりも難しい。
【００２５】
また、第三の基本訓練ソフトウェアは、第一及び第二の基本訓練ソフトウェアとほぼ同様であるが、図５に示すように、目標軌道は直線状でなく、円状である点で異なっている。例えば、目標軌道が線Ｌ４と線Ｌ５で囲まれた領域である場合、第一の基本訓練ソフトウェアと同様に、線Ｌ４と線Ｌ５の中間の線から逸れた距離に応じた大きさで中間線に戻る向きのばね力を設定してもよく、また、第二の基本訓練ソフトウェアと同様に、線Ｌ４と線Ｌ５で囲まれた領域から逸れた時に領域から逸れた距離に応じた大きさで領域に戻る向きのばね力を設定してもよい。このソフトウェアは、目標軌道に沿って常に方向を変えながら仮想物体を移動させなければならないので、第一及び第二の基本訓練ソフトウェアよりも難しい。
【００２６】
また、第四の基本訓練ソフトウェアは、第一から第三の基本訓練ソフトウェアとほぼ同様であるが、図６に示すように、目標軌道Ｌ６が波状である点と、ばね力の設定方法が異なっている。ばね力は、始点Ｓから仮想物体Ｃまでの距離に比例した大きさで始点Ｓ方向の力が生じるように設定されている。このソフトウェアは、目標軌道の方向が常に変化していることに加え、目標軌道の位置に応じて異なる力が発生するので、上記基本訓練ソフトウェアよりも難しい。
【００２７】
第五の基本訓練ソフトウェアでは、患者は短時間で広範囲に画面中で分割された複数の区画に仮想物体を通過させるべく操作部３４を移動させることが要求されている。図７に示すように、画面は、一例として縦１２個、横２０個の区画Ｄで分割されていおり、仮想物体Ｃが通過した区画Ｄは変色するように設定されている。この時、画面中央に向かう力を提供するために、このソフトウェアの伝達力決定手段は、上記ソフトウェアと同様な摩擦力及び粘性力と、仮想物体の画面中央Ｏからの距離に比例した大きさで画面中央Ｏに向かう方向のばね力の合力を伝達力として決定している。このソフトウェアにより、患者が通過させた区画の分布から患者の上肢の運動能力及び可動範囲を測定することができる。
【００２８】
次に、本発明のリハビリテーション装置を用いて応用訓練を行うための二つの応用訓練ソフトウェアについて説明する。応用訓練は、基本訓練で平面内で仮想物体を自由に移動させることができる程度の障害の比較的に軽い患者に向けられたものであり、患者が飽きることなく訓練を受けることができるようにより一層ゲーム性を持たせている。
【００２９】
最初に第一の応用訓練ソフトウェアはエアホッケーゲームである。図８はエアホッケーゲームの応用訓練ソフトウェアを使用した場合のディスプレイの画面の一例である。このエアホッケーゲームは、壁Ｗ又はスティックＣで衝突させたパックＰを相手のゴールＧへ入れた数を競うゲームである。ＣＰＵの映像表示手段は、基本訓練ソフトウェアと同様に、画面中の円形のスティックＣが操作部３４の移動と同じ方向に移動するように設定されている。伝達力決定手段は、基本訓練ソフトウェアと同様に、摩擦力及び粘性力と、パックＰがスティックＣに衝突した時にスティックＣを持った操作者があたかも現実に衝撃を受けるかのように現実感を抱かせるための、パックＰの移動方向及び速度と反発係数に基づいて方向及び大きさが決定される衝突力との合力を伝達力として決定している。また、例えば、スティックの移動範囲をゴールに平行な直線方向に制限する場合には、伝達力決定手段は、上記の摩擦力、粘性力及び衝突力と、前記直線から逸れた場合に直線に向かう方向に生じるように設定されたばね力の合力を伝達力として決定する。ソフトウェアの設定は、ゴールの配置を変えたり、スティックＣの移動範囲を広げたり、パックの速度を変えたり、患者の障害の回復度に応じて変更することができる。
【００３０】
次に第二の応用訓練ソフトウェアについて説明する。第二の応用訓練ソフトウェアは迷路である。図９は迷路の応用訓練ソフトウェアを使用した場合の画面の一例である。このソフトウェアでは、患者は、画面中の迷路のスタートからゴールまで仮想物体Ｃを短時間で移動させるべく操作部３４を移動させることが要求されている。伝達力決定手段は、上記ソフトウェアと同様な摩擦力及び粘性力と、画面中で仮想物体が壁を通過させることができないように仮想物体が壁Ｗ上に位置する時に仮想物体の移動方向と逆方向に操作部３４に伝達させるべき力として生じる静止力との合力を伝達力として決定する。
【００３１】
迷路のゲーム性を高めるために、図９の例では、迷路は、地中領域Ｈ、海領域Ｉ、空領域Ｊに分けられており、これらの領域のそれぞれで様々な力覚を患者に提示している。地中領域Ｈでは、あたかも患者自身が土を掘っているかのような現実感を患者が抱くように、伝達力決定手段で決定する伝達力を構成する摩擦力を大きく設定する。また、海領域Ｉでは、あたかも患者が海中で泳いでいるかの現実感を患者が抱くように、伝達力を構成する粘性力を大きく設定する。また、空領域Ｊでは、あたかも患者が空で飛んでいるかのような現実感を患者が抱くように、伝達力を構成する摩擦力及び粘性力を小さく設定する。
【００３２】
ゲーム性をさらに高めるために、迷路中に以下に説明する障害物を設定してもよい。例えば、空領域Ｊにおいて障害物として格子Ｋ、Ｍを設定する。画面中の仮想物体Ｃを格子を通過させる時にあたかも患者が格子に接触してガタガタと振動しているかのような現実感を患者が抱くように、仮想物体Ｃが格子の線を通過する時に生じるように設定したばね力を伝達力に加える。また、障害物として雲を設定してもよい。仮想物体Ｃが雲の領域内に入った時、患者がフワフワとした感覚を抱くように粘性力を大きく設定してもよい。また、障害物として固い障害物を設定してもよい。画面中の仮想物体Ｃをこの固い障害物を通過させることができないように、仮想物体の移動方向と逆方向の大きな力である抗力を加えて伝達力を決定する。あるいは、例えばこの固い障害物に仮想物体を数回衝突させれば障害物を破壊し、仮想物体がこの障害物の抗力を受けなくなるように設定してもよい。また、障害物として軟らかい障害物を設定してもよい。画面中の仮想物体Ｃをこの柔らかい障害物を通過させる時に、あたかも患者が風船を割る時に反発力を受けているかのような現実感を抱かせるように、画面中の仮想物体をこの柔らかい障害物上で通過した距離に比例して大きさで反対方向の力を与え、この通過距離が一定距離を越えた場合に力がなくなるように設定された力を加えて伝達力を決定する。
【００３３】
以上のように、本発明のリハビリテーション装置は、基本訓練ソフトウェアと応用訓練ソフトウェアを使用することにより、ディスプレイで示されている目標動作を行うべく患者が移動させる操作部の移動方向及び速度に応じて伝達力決定手段で決定した伝達力を操作部に伝達して患者に力覚を提供するので、患者自身があたかも仮想物体として変形又は移動しているかのような現実感を抱き、高いモチベーションで訓練を受けることができる。
【００３４】
次に回復度評価ソフトウェアについて説明する。回復度評価ソフトウェアは、障害回復度算出手段として、上記訓練ソフトウェアと併用して患者の障害回復度を評価する（検査する）ために使用される。回復度評価ソフトウェアは、情報処理手段として機能するデータ収集プログラムと、情報解析手段として機能するデータ解析プログラムとで構成される。データ収集プログラムは、第一の基本訓練ソフトウェアの例では、始点から終点までの移動に要した時間や、始点から終点までの移動距離などの情報をコンピュータ２０中のメモリ（図示せず）上で一時的に貯蔵し、パソコン２０のハードディスクなどの記憶装置２３に保存する。データ解析プログラムは、前記時間と、前記距離と、訓練の難度を示す伝達力決定手段で設定したばね力の大きさとに基づいて患者の障害回復度を評価し、評価した患者の障害回復度に関する情報を記憶装置２３に保存する。
【００３５】
第二、第三及び第四の基本訓練ソフトウェアを使用して患者の障害回復度を評価する場合には、移動に要した時間と、目標軌道から逸れた距離と、ばね力の大きさとに基づいて患者の障害回復度を評価する。また、第五の基本訓練ソフトウェアにおいては、一定時間に仮想物体を通過させた区画数と、訓練の難度を示すばね力の大きさとに基づいて障害回復度を評価する。また、仮想物体通過させた区画の分布に基づいて患者の腕の可動範囲を評価する。
【００３６】
応用訓練用ソフトウェアを使用して患者の障害回復度を評価する場合には、エアホッケーのソフトウェアの場合では、例えば、対戦相手のコンピュータに対するスコアを障害回復度として評価する。また、迷路のソフトウェアの場合では、例えば、ゴールへの到達時間を障害回復度として評価する。このように、患者の障害回復度を数値化して客観的に評価することができ、効率的に患者のリハビリテーション訓練を提供することができる。
【００３７】
次に訓練項目決定ソフトウェアについて説明する。訓練項目決定ソフトウェアは、訓練項目を決定する手段として患者の訓練項目を決定するソフトウェアである。このソフトウェアは、患者情報の認識、患者の訓練項目決定、訓練項目設定からなる手順で構成されている。最初の患者情報の認識の段階では、訓練項目決定ソフトウェアは、パソコン２０のキーボード２５を介して入力した患者の名前、年齢及び症状に関する情報と、上記回復度評価ソフトウェアで評価した患者の障害回復度に関する情報とで構成された患者情報としてのファイルをメモリ上で一時的に貯蔵し、この患者情報を記憶装置２３に保存する。なお、この患者情報は、所定の手順でディスプレイ２０に表示されうる。
【００３８】
次の患者の訓練項目の決定の段階では、訓練項目決定ソフトウェアは、この患者情報に基いて次回の患者の訓練項目を決定する。例えば、第一の基本訓練ソフトウェアを用いた場合、患者の障害回復度が向上している場合には、次回の患者の訓練項目として、第一の基本訓練ソフトウェアにおける伝達力決定手段で決定する伝達力を構成するばね力を小さく設定し、難度の高い訓練を決定する。また、患者の障害回復度が著しく向上している場合には、さらに難易の高い他の基本訓練ソフトウェアや応用訓練ソフトウェアを用いた訓練に決定する。
【００３９】
訓練項目設定の段階では、患者が次回訓練を受ける時に（例えばパソコン２０のキーボード２５で患者名を入力した時）、訓練項目決定の段階で決定した訓練項目を自動的に設定する。
【００４０】
また、検査項目決定ソフトウェアは、訓練項目決定ソフトウェアと同様に、患者の情報に基いて次回の患者の検査項目を決定し、患者が次回検査を受ける時に検査項目決定の段階で決定した自動的に設定する。このように、患者の訓練項目及び検査項目を自動的かつ客観的に決定、設定することにより、効率的に患者のリハビリテーション訓練を提供することができる。
【００４１】
また、本発明のリハビリテーション装置は、上肢運動機能の訓練のみならず、交通事故、脳血管障害の疾病等で高次脳機能障害を有する認知機能障害者に対する認知機能回復訓練にも向けられている。また、本発明のリハビリテーション装置は、視覚と触覚の相互作用を高める、すなわち、感覚のモダリティの訓練にも向けられている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のリハビリテーション装置の概略構成図である。
【図２】本発明のリハビリテーション装置のブロック図である。
【図３】第一の基本訓練ソフトウェアの画面を示す図である。
【図４】第二の基本訓練ソフトウェアの画面を示す図である。
【図５】第三の基本訓練ソフトウェアの画面を示す図である。
【図６】第四の基本訓練ソフトウェアの画面を示す図である。
【図７】第五の基本訓練ソフトウェアの画面を示す図である。
【図８】第一の応用訓練ソフトウェアの画面を示す図である。
【図９】第二の応用訓練ソフトウェアの画面を示す図である。
【符号の説明】
１０…映像表示手段
２０…制御手段
３４…操作部
【図１】
2004041519.tif 000003
【図２】
2004041519.tif 000004
【図３】
2004041519.tif 000005
【図４】
2004041519.tif 000006
【図５】
2004041519.tif 000007
【図６】
2004041519.tif 000008
【図７】
2004041519.tif 000009
【図８】
2004041519.tif 000010
【図９】
2004041519.tif 000011