JP2005066185A - リハビリ用バーチャルリアリティスポーツシステム - Google Patents

Abstract

【構成】 ＶＲスポーツシステムでは、トレイニーのリハビリのためのカリキュラムをカリキュラム設定画面１９０で設定する。このカリキュラム設定画面には領域設定マップ２０２が形成され、このマップには肩関節の可動域および肘関節の可動域に相関して２０個の領域が表示され、重点領域設定欄２１２および禁止領域設定欄２１４にそれぞれ形成された２０個の四角表示をマークすることによって、重点領域および禁止領域を個別に設定できる。したがって、リハビリ運動において、トレイニーは、重点領域での運動をより多く実行し、禁止領域での運動が確実に回避される。
【効果】 禁止領域での運動を回避するのでトレイニーに対して安全で、しかも重点領域での運動を多くするのでリハビリ効果を上げやすい。
【選択図】 図１８

Description

この発明はバーチャルリアリティスポ―ツシステムに関し、特にたとえば、訓練者、被験者、患者等（以下、まとめて「トレイニー」と呼ぶ。）にテニス、サッカーあるいはスノーボード等のバーチャルリアリティ（Virtual Reality：仮想現実。以下、「ＶＲ」とする。）スポーツを行わせて機能回復や身体強化を図る、リハビリテーション（以下、単に「リハビリ」ということがある。）やトレーニングのためのＶＲスポーツシステムに関する。

たとえば、特許文献１において、たとえばテニスやゴルフのようなスホーツやゲームを擬似体験できるシミュレーション装置が提案されている。

他方、本件発明者等は、これまでバーチャルテニスのリハビリテーション効果、具体的には種々のテニスラケットのスイングにおける関節運動域を調査してきた。この調査によると、フォアハンド、バックハンド、サーブ等のスイングの種類に応じて使用する関節角度が異なり、トータルとして大きな関節運動域を得られることがわかった。このことはバーチャルテニスが関節可動域訓練などを目的としたリハビリに有効であることを示している。
特開平５−３０９１７４号公報[A63F 9/22 G06F 15/20 G09B 9/00] 山地、吉井、和田、田中、塚本「バーチャルテニスによるリハビリテーションの実現−テニスによって得られるリハビリテーションの効果」日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会ＣＤ−ＲＯＭ２００１年６月

上述の非特許文献１による教示を特許文献１に適用すれば、特許文献１の装置を使ったリハビリのためのＶＲスポーツシステムを着想することができる。

しかしながら、リハビリのためには、特定部位の特定症状の改善または緩和に有効な運動を行なわせる必要があり、運動のやり方によってはその特定症状を改善または緩和できないどころか却って悪化させてしまう結果にもつながりかねない。たとえば肩関節の可動域制限の症状に、肩関節を大きく動かす運動を適用することは、過重な運動となってしまい、症状の改善にはつながらない。そのため、特許文献１のシミュレーション装置をそのままリハビリ用ＶＲスポーツシステムとして用いても、必ずしもリハビリ効果を有効に発揮できるとは限らない。

それゆえに、この発明の主たる目的は、リハビリに適した、新規なＶＲスポーツシステムを提供することである。

この発明の他の目的は、トレイニーに対して安全な、ＶＲスポーツシステムを提供することである。

請求項１の発明は、リハビリのためにトレイニーが操作する用具の状態に従って表示画面上でＶＲスポーツゲームを進行させる、リハビリ用ＶＲスポーツシステムであって、トレイニーに行なわせてはならない禁止領域を設定するための禁止領域設定手段、禁止領域設定手段によって設定された禁止領域をトレイニー毎に登録する禁止領域登録手段、禁止領域登録手段に禁止領域が登録されているとき当該トレイニーによるその禁止領域での運動を強制的に回避させる回避手段を備える、リハビリ用ＶＲスポーツシステムである。

請求項１の発明では、たとえばラケットやボールあるいは回転ボードなどの用具（実施例で相当する部分を参照番号で示せば、１８，４０，５２である。以下、同様。）をトレイニーが操作する。コンピュータ（２４）はこの用具の状態、たとえばラケットやボールの位置あるいは回転ボードの回転量に従って表示画面上でバーチャルリアリティスポーツゲームを進行させる。たとえばコンピュータのカリキュラム設定画面上で、禁止領域設定欄（２１４，２４４，２５８）を操作することによって、実施例のたとえばステップＳ１１で禁止領域を設定することができる。この禁止領域設定手段によって設定された禁止領域がコンピュータによって、たとえば実施例の個人カリキュラムマスタ（１４８）の禁止領域欄（１６０）に登録される。

トレイニーがコンピュータ（２４）でＶＲスポーツゲームを実行するとき、回避手段（コンピュータ）は、禁止領域登録手段に禁止領域が登録されているときには、たとえばその禁止領域を除外するなどして、トレイニーによるその禁止領域での運動を強制的に回避させる。したがって、トレイニーにとって効果がないかまたは却って有害な運動をトレイニーが実行することがない。したがって、リハビリに特に好適する。

請求項２の発明は、トレイニーに重点的に行なわせたい重点領域を設定するための重点領域設定手段、トレイニー毎に重点領域設定手段によって設定された重点領域を登録するための重点領域登録手段、および重点領域登録手段に重点領域が登録されているとき当該トレイニーにその重点領域での運動を頻繁に行なわせる頻出手段を備える、請求項１記載のリハビリ用ＶＲポーツシステムである。

請求項２の発明では、たとえばコンピュータのカリキュラム設定画面上で、重点領域設定欄（２１２，２４２，２５６）を操作することによって、実施例のたとえばステップＳ１３で重点領域を設定することができる。この重点領域設定手段によって設定された重点領域は、たとえば実施例の個人カリキュラムマスタ（１４８）の重点領域欄（１６２）に登録される。

トレイニーがコンピュータ（２４）でＶＲスポーツゲームを実行するとき、頻出手段（コンピュータ）は、重点領域登録手段に重点領域が登録されているときには、たとえばその重点領域の割合を大きくするなどして、トレイニーにより多くその重点領域での運動をさせる。したがって、トレイニーにとって有効な運動をトレイニーが実行することができ、リハビリに特に好適する。

請求項３の発明は、禁止領域および重点領域以外が自由領域となり、頻出手段は所定比率で重点領域と自由領域とを配分する配分手段を含む、請求項２記載のリハビリ用ＶＲスポーツシステムである。

請求項３の発明では、コンピュータは、実施例のたとえばステップＳ１０５において、重点領域と自由領域との配分比率たとえば８：２を計算し、その比率に従って重点領域を自由領域に比べてより多くの回数で出現させる。重点領域は自由領域に比べて、トレイニーにとってリハビリ効果が大きく、そのような重点領域での運動を自由領域での運動に比べてより多く実行できるので、トレイニーのリハビリにさらに有効である。

請求項４の発明は、バーチャルリアリティスポーツゲームは表示画面上に表示されたボールをトレイニーが操作する用具の状態に応じて操作するボールゲームであって、回避手段はボールを禁止領域に配球させない配球除外手段を含む、請求項1ないし３のいずれかに記載のリハビリ用ＶＲスポーツシステムである。

請求項４の発明では、コンピュータのような配球除外手段は、配球計算のときに禁止領域を除外するので、トレイニーが禁止領域で運動することが確実に阻止できる。

請求項５の発明は、ボールゲームはボールが表示画面上の所定位置にもたらされたことによって成功となるものであり、さらにトレイニーが操作する用具の状態に拘らずボールが所定位置にもたらされるように軌道を修正する軌道修正手段をさらに備える、請求項４記載のリハビリ用ＶＲスポーツシステムである。

請求項５の発明では、たとえばコンピュータからなる軌道修正手段によって、ボール軌道を修正しする。ラケットがうまく操作できなかったときには、本来であれば、ボールが相手コートへうまく打ち返されず、ゲームが終了してしまうが、軌道修正手段によって軌道修正することによって、成功の確立を上げることができ、ゲームを続行できる。したがって、トレイニーに必要なリハビリ運動時間を容易に確保することができる。

請求項６の発明は、ボールゲームはテニスゲームであり、用具はトレイニーの上肢で操作されるラケットであり、少なくともトレイニーの肩関節および肘関節の可動域に応じて表示画面上で複数の領域が設定され、そのうちの少なくとも１つが禁止領域として設定される、請求項４または５記載のリハビリ用ＶＲスポーツシステムである。

請求項６の発明では、テニスゲームのとき、ラケットはトレイニーの上肢で操作されるので、たとえばトレイニーの肩関節や肘関節の可動域の拡大がリハビリ対象となる。この場合、その肩関節および肘関節の可動域に対応して複数の領域を画面上で表示し、その領域表示をみて、そのうちの少なくとも１つを禁止領域として設定する。したがって、たとえば肩関節および肘関節と禁止領域とを目視によって確認できる。

請求項７の発明は、ボールゲームはサッカーゲームであり、用具はトレイニーの下肢で操作されるボールであり、少なくともトレイニーの股関節および膝関節の可動域に応じて表示画面上で複数の領域が設定され、そのうちの少なくとも１つが禁止領域として設定される、請求項４または記載のリハビリ用ＶＲスポーツシステムである。

請求項７の発明では、サッカーゲームのとき、ボールはトレイニーの下肢で操作されるので、たとえばトレイニーの股関節や膝関節の可動域の拡大がリハビリ対象となる。この場合、その股関節や膝関節の可動域に対応してたとえばサッカーゴル内に複数の領域を表示し、その領域表示をみて、そのうちの少なくとも１つを禁止領域として設定する。したがって、たとえば股関節や膝関節の可動域と禁止領域とを目視によって確認できる。

請求項８の発明は、ＶＲスポーツゲームは表示画面上に表示されたボードをトレイニーが操作する用具の状態に応じて操作するスノーボードゲームであって、ボードが通過する旗門が１対のフラグによって規定され、フラグ横間隔およびフラグ縦間隔の少なくとも一方がトレイニーの腰および膝関節の可動域に応じて複数に区分され、そのうちの少なくとも１つが禁止領域として設定される、請求項1ないし３のいずれかに記載のリハビリ用ＶＲスポーツシステムである。

請求項８の発明では、スノーボードゲームのとき、たとえば回転ボード上にトレイニーが乗ってそのボードの回転量を操作することによって、たとえばスラローム競技を行なえる。スノーボードが通過すべき旗門が１対のフラグによって規定される。フラグ横間隔が大きくなるに従って、またフラグ縦間隔が小さくなるに従って急激な運動になる。そのため、スノーボードゲームではトレイニーの腰の可動域および膝関節の可動域の拡大がリハビリの対象となる。そこで、スノーボードゲームでは、フラグ横間隔およびフラグ縦間隔の少なくとも一方をトレイニーの腰および膝関節の可動域に応じて複数に区分し、そのうちの少なくとも１つを禁止領域として設定するようにした。

この発明によれば、トレイニーによるその禁止領域での運動を強制的に回避させることができるので、トレイニーはリハビリに効果がないか有害な運動を実行することがなく、安全である。

また、重点領域を設定するようにすれば、トレイニーにより多くその重点領域での運動をさせる。したがって、有効な運動をトレイニーがより多く実行することができ、リハビリに特に好適する。

この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。

図１に示すこの発明の実施例のＶＲスポーツシステム１０は、スクリーン１２を含み、このスクリーン１２上にプロジェクタ１４によってＶＲスポーツゲームのための映像を表示する。この実施例では、床面上の空きスペースを十分確保するために天吊り型のプロジェクタ１４を用いたが、床面据置型のプロジェクタが利用されてもよい。さらに、この実施例では、スクリーン１２とプロジェクタ１４との組み合わせからなる映像表示装置を用いるが、たとえば大画面テレビジョンなどの他の映像表示装置が利用されてもよい。

この実施例のＶＲスポーツシステム１０において実行可能なＶＲスポーツの種目は、後述のように、主として上肢の運動のためのテニス、主として下肢の運動のためのサッカーおよび腰を中心とした全身運動のためのスノーボードであるが、テニスの場合、トレイニー１６はスクリーン１２の前方の実空間でラケット１８を実際に振る。ラケット１８にはたとえば赤外線ＬＥＤのような赤外線マーカ２０が設けられていて、この赤外線マーカ２０をカメラ２２Ｒおよび２２Ｌで撮影し、カメラ信号を処理（画像処理）することによって、トレイニー１６が振ったラケット２０の移動軌跡、または移動位置もしくは移動方向を判別または検出する。

つまり、カメラ２２Ｒおよび２２Ｌは赤外線フィルタを装着したたとえばＣＣＤカメラであり、ラケット１８のマーカ２０を撮影した映像信号（カメラ信号）を出力する。このカメラ信号が図１０に示すコンピュータ２４に入力され、コンピュータ２４はカメラ信号を処理することによって、ビデオフレーム毎に、ラケット１８の位置を検出する。そして、スクリーン１２上に表示されたテニスボール図形３８（図２）とラケット図形３２（図２）との衝突等を判定し、テニスゲームを遂行する。

なお、図１のシステム１０にはステレオスピーカ２６Ｒおよび２６Ｌが設けられていて、このスピーカ２６Ｒおよび２６Ｌによって打球音や観衆の声援あるいはその他適宜のＢＧＭ等が発音される。

また、たとえばバイブレータのような力覚呈示装置（図示せず）をラケット１８に取り付ければ、ラケット１８によってボールをヒットした打撃感をトレイニー１６に与えることができる。

図１実施例のＶＲスポーツシステム１０でテニスゲームを実行する場合のスクリーン１２上の表示例が図２に示される。すなわち、コンピュータ２４（図１０）によって、仮想空間内にテニスコート図形２８やネット図形３０、さらには観衆図形３４が固定的に表示される。コンピュータ２４はさらに、コート手前側にトレイニー１６によって実空間内で振られたラケット１８を表すラケット図形３４を表示し、相手方コート内にコンピュータ２４によって移動制御されるバーチャルプレーヤまたはコンピュータプレーヤの図形（バーチャルプレーヤ図形）３６を表示し、さらにはラケット図形３４とバーチャルプレーヤ図形３６との間を飛翔するようにテニスボール図形３８を移動表示する。

図１実施例でサッカーゲームを実行する場合には、トレイニー１６は、図１に示すラケット１８に代えて、サッカーボール４０を用いる。このサッカーボール４０にも赤外線マーカ２０が付着されている。また、サッカーボール４０はひも４２によってたとえば鉄板のような固定板４４に取り付けられている。したがって、トレイニー１６が足でサッカーボール４０を蹴っても、ボール４０はそのひも４２による許容範囲で移動するにすぎず、実際にどこかへ飛んでしまうことはない。

サッカーゲームをプレイする場合には、図１に示すスクリーン１２上には、図４に示す映像が表示される。すなわち、正面にゴール図形４６が表示され、それの前にゴールキーパ図形４８が表示される。そして、トレイニーにボールをパスするパッサーのパッサー図形４９が併せて表示される。このパッサー４９からサッカーボール図形５０がトレイニーにパスされ、そのボールパスを受けたタイミングでトレイニー１６がサッカーボール４０を蹴ったとき、ゴール方向へ移動するように、サッカーボール図形５０が表示される。

図１実施例ではさらに、テニスやサッカーのようなボール競技とは異なるスノーボードゲームをプレイすることができる。スノーボードとは、実際には、スキーゲレンデで行うもので、１枚の板に横向きで乗り、斜面を滑走するスポーツである。このような「板」として、この実施例では、回転ボード５２を用いる。そして、トレイニー１６は回転ボード５２の上に横向きに乗り、回転軸５４を中心にこの回転ボード５２を回転させることによって、たとえば図８や図９に示す仮想ゲレンデ上のコースを滑走する。

回転ボード５２の詳細が図６および図７に示される。図６および図７を参照して、回転ボード５２は細長い長方形の踏板５６を含み、この踏板５６が回転台５８上に固着される。そして、回転台５８は、たとえば金属板で有底中空体として形成された支持体６０を含む。この支持体６０の中空部底板上には、その中心に回転支持軸６２が設けられる。回転支持軸６２は支持体６０の中心で回転可能に設けられていて、この回転支持軸６２に回転体６４が固着される。回転体６４は支持体６０と同様の有底中空体として形成され、この回転体の側板６６が支持体６０の側板６８の外側になるように、回転体６４の直径が支持体６０の直径より僅かに大きくされている。したがって、支持体６０と回転体６４とは嵌り合い、回転体６４は回転支持軸６２によって回転可能に支持体６０に支持される。

そして、中空部には、回転支持軸６２の近傍にポテンショメータ７０が支持体６０の底板７２上に固定的に取り付けられる。ポテンショメータ７０は回転部７４を含み、この回転部７４と回転支持軸６２との間にベルト７６が掛け渡されている。回転体６４が回転すると、それと一体に回転支持軸６２が回転し、この回転支持軸６２の回転がベルトによって回転部７４に伝達されるので、結果的に、ポテンショメータ７０は回転体６４すなわち踏板５６の回転角度量に応じた大きさの電圧を出力する。コンピュータ２４はこの電圧の大きさによって回転ボード５２の回転角度量を検知することができる。

図１実施例で図５に示すスノーボートを実行する場合には、スクリーン１２上には図８や図９に示す映像が表示される。ただし、図８ではコース７６は左曲がりに設定されていて、図９では右曲がりに設定されている。そして、いずれの場合にも、コース７６上の旗門（図示せず）を通過するスラローム競技を行なうようにボードの先端部を表すボード図形７８が表示される。上で述べた回転ボード５２に乗って回転させると、ボード図形７８がその回角度量に応じた量だけ左右に移動しながら滑り降りることになる。通常、スラローム競技の場合には、よく知られているように、ボード図形７８が適宜設定された１対のフラグ（図示せず）の間（旗門）を通過するように回転ボード５２を操作する。しかしながら、図面の簡単化のために、この図８および図９ではそれらのフラグの表示を省略していることに留意されたい。

図１実施例のブロック図が図１０に示される。先に説明したように、実施例のＶＲスポーツシステム１０はコンピュータ２４を含み、このコンピュータ２４は、画像入力ボード８０にカメラ２２Ｒおよび２２Ｌからのカメラ信号を受ける。そして、グラフィックボード８２から映像信号をプロジェクタ１４に与え、サウンドボード８４からスピーカ２６Ｒおよび２６Ｌに音声信号を与える。

コンピュータ２４の内部メモリ８６には後述のフロー図で示すプログラムが記憶されているとともに、この内部メモリ８６はワーキングメモリやレジスタなどとしても利用される。

コンピュータ２４にはメモリインタフェース８８を介して外部メモリ９０が結合される。この外部メモリ９０は、たとえばハードディスクまたはＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＷなどのディスクあるいは半導体メモリなど任意の記録媒体または記憶媒体であり、ここではそれらを便宜上「メモリ」と呼ぶことにする。外部メモリ９０には、後述のマスタデータが記憶または記録されている。

図１１に示す症状マスタ９２はリハビリの対象となる症状を規定したもので、上述の外部メモリ９０に記憶される。症状マスタ９２は症状ＩＤ欄９４に示した症状ＩＤ（番号）毎に症状欄９６に具体的な症状、この例では、たとえば「右肩外転・外旋可動領域制限（右肩を外側に回すことができにくいこと、を意味する。）−重度」、「右肩外転・外旋可動領域制限−軽度」、などが設定されている。したがって、症状マスタ９２を参照して症状ＩＤをクリックして指定すれば、その症状ＩＤで特定できる症状が読み出される。つまり、症状を選択する場合には症状ＩＤを利用する。

なお、この症状マスタ９２の内容はダイナミックに変更されるという性質のものではなく、リハビリ対象となる症状が新しく追加されまたは削除される他は、書き換えられることはない。

図１２に示す電子カルテ９８は各患者（トレイニー）の個別データや症状を登録しておくもので、上述の外部メモリ９０に記憶される。電子カルテ９８には、患者ＩＤ欄１００、氏名欄１０２、性別欄１０４、生年月日欄１０６、保険証番号欄１０８、および症状ＩＤ欄１１０が設定されている。各欄の内容は容易に理解できるので詳細に説明することはしないが、症状ＩＤ欄１１０には図１１の症状マスタ９２における症状ＩＤから選択することによってリハビリ対象となっている症状を記入することができる。

図１３に示す種目マスタ１１２は実施例のＶＲスポーツシステム１０で実行できる運動種目を予め登録しておくもので、上述の外部メモリ９０に記憶される。種目マスタ１１２は種目ＩＤ欄１１４と種目欄１１６とを含み、前者には種目番号が、後者にはたとえばテニス、サッカー、スノーボードのような種目名が登録される。したがって、種目を選択する場合には、種目マスタ１１２をにおいて種目ＩＤを指定すればよい。

図１４に示す訓練項目マスタ１１８は、患者ないしトレイニーに実行させる訓練項目を予め設定したもので、上述の外部メモリ９０に登録されている。この訓練項目マスタ１１８は、訓練項目ＩＤ欄１２０と、そこに設定されている訓練項目ＩＤ毎に訓練項目、たとえば「関節可動域訓練」、「筋力増強訓練」等が登録される訓練項目欄１２２とを含む。したがって、具体的な訓練項目を選択するためには、訓練項目マスタ１１８において訓練項目ＩＤを指定すればよい。

図１５に示す基本カリキュラムマスタ１２４は、基本カリキュラム（或る症状に対して一般的に適用されるカリキュラム）を登録するためのものであって、外部メモリ９０（図１０）に設定される。各トレイニー毎の具体的な訓練カリキュラム（個人カリキュラム）はこの基本カリキュラムをベースにし、それを適宜変更または修正するなどして作成される。

この基本カリキュラムマスタ１２４は、基本カリキュラムＩＤ欄１２６、症状ＩＤ欄１２８、訓練項目ＩＤ欄１３０、種目ＩＤ欄１３２、禁止領域欄１３４、重点領域欄１３６、難易度欄１３８、運動時間欄１４０、休憩時間欄１４２、セット数欄１４４および訓練期間欄１４６を含む。

基本カリキュラムＩＤ欄１２６には、各欄１２８−１４６に登録した一連の内容を有する１つの基本カリキュラム毎の基本カリキュラムＩＤ（番号）が記入される。つまり、１つの基本カリキュラムＩＤによって示される１つの基本カリキュラムの各項目が固有に各欄１２６−１４６に設定される。したがって、具体的な基本カリキュラムを選択するためには、この基本カリキュラムマスタ１２４を参照して基本カリキュラムＩＤを指定すればよい。

症状ＩＤ欄１２８には先の症状マスタ９２（図１１）から選択した症状ＩＤを記入する。同様に、訓練項目ＩＤ欄１３０には訓練項目マスタ１１８（図１４）から選択した訓練項目ＩＤを記入する。種目ＩＤ欄１３２には種目マスタ１１２（図１３）から選択した種目ＩＤを記入する。

基本カリキュラムスタ１２４には禁止領域欄１３４および重点領域欄１３６が設けられるが、ここでの「禁止領域」および「重点領域」については後に詳細に説明する。

基本カリキュラムマスタ１２４にはさらに、難易度欄１３８が設けられる。この難易度欄１３８には、難易度が設定される。難易度は、実施例でいえば、たとえばテニスゲームの場合にはボール速度であり、サッカーゲームの場合にはパス速度であり、スノーボードゲームの場合にはフラッグ横間隔、フラッグ縦間隔および旗門間隔を指す。この難易度欄１３８には、たとえば３または５段階でボール速度やパス速度を設定でき、あるいはたとえば３または５段階でフラッグ横間隔、フラッグ縦間隔および旗門間隔をそれぞれ設定できる。

さらに、基本カリキュラムマスタ１２４には、運動時間欄１４０、休憩時間欄１４２およびセット数欄１４４が設けられる。１回のリハビリで実行するセット数をｎとし、運動時間ｘ[min]および休憩時間ｙ[min]を加算したものが１セットである（セット＝ｘ＋ｙ）。これら運動時間、休憩時間およびセット数は、症状に適合させた訓練パターンとして予め固定的に設定されるようにしてもよい。

たとえば、テニスゲームによって右肩外転・外旋に重度の関節可動域制限の症状のためのリハビリを行うためには、合計リハビリ時間を１９．５[min]と短めに設定するように、訓練パターンは１セットを６．５[min]、ｘ＝５[min]、ｙ＝１．５[min]とし、１回のリハビリでは３セット行うように設定する。これを訓練パターン１とする。

同様の症状だが軽度の場合には、たとえば訓練パターン２として、１セットを１３[min]、ｘ＝１０[min]、ｙ＝３[min]とし、１回のリハビリでは５セットとし、トータルのリハビリ時間は６５[min]と長めに設定する。

なお、このような訓練パターンとしては任意数の訓練パターンを予め決めておいてよいが、ここではこれ以上の説明は省略する。

基本カリキュラムマスタ１２４にはさらに訓練期間欄１４６が設けられる。ここでいう訓練期間とは、この基本カリキュラムＩＤで設定される基本カリキュラムを何日間続けて行うかを示す頻度である。たとえば、上述の症状の場合、重度では６０日を、軽度では３０日を設定する。

図１６に示す個人カリキュラムマスタ１４８は、図１５の基本カリキュラムＩＤ欄１２６がカリキュラムＩＤ欄１５０に変わり、かつ患者ＩＤ欄１５２が設定される以外は、上述の基本カリキュラムマスタ１２４と実質的に同じである。ただし、基本カリキュラムは一般的な症状に対して一般的に適用されるカリキュラムであるのに対し、個人カリキュラムは患者ＩＤ欄１５２に記入された患者（トレイニー）の具体的症状に対して適用する具体的または特定的なカリキュラムである。なお、患者ＩＤ欄１５２には、先の電子カルテ９８で用いられた患者ＩＤが設定される。

なお、基本カリキュラムと個人カリキュラムとを区別するために、同じ名称の欄を異なる番号で表す。すなわち、この図１６の個人カリキュラムマスタ１４８は、症状ＩＤ欄１５４、訓練項目ＩＤ欄１１５６、種目ＩＤ欄１５８、禁止領域欄１６０、重点領域欄１６２、難易度欄１６４、運動時間欄１６６、休憩時間欄１６８、セット数欄１７０、および訓練期間欄１７２を含む。

図１７の実施データマスタ１７４には、実際に行ったリハビリ用運動ゲームにおいてトレイニーがその種目で成功したかどうかなどを患者（トレイニー）毎に記録として登録する。そのために、この実施データマスタ１７４には、実施データＩＤ欄１７６および患者ＩＤ欄１７８が設けられる。そして、たとえば、テニスゲームにおいては、ラケットとボールとの交差点座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と、そのラケットとボールとの接触状況（ＴＲＵＥ：成功またはＦＡＬＳＥ：失敗）とが記録される。そのために、実施データマスタ１７４には、さらに、Ｘ座標欄１８０、Ｙ座標欄１８２、Ｚ座標１８４および接触状況欄１８６が形成されている。

ただし、図１７ではテニスゲームの場合の実施データ用ファィルが示されるが、他の種目、サッカーゲームやスノーボードゲームでも、少なくとも、成功か失敗かのデータは登録される。

図１８は図１実施例のシステム１０でテニスを実行する際の基本カリキュラムや個人カリキュラを作成して設定するためのカリキュラム作成画面１９０を示す。このカリキュラム作成画面１９０は、コンピュータ２４（図１０）からのデータに従ってプロジェクタ１４によってスクリーン１２（図１）上に表示してもよいが、コンピュータ２４に本来付属する表示器（図示せず）を用いて表示する。

図１８のカリキュラム作成画面１９０には作成日入力欄１９２が設けられ、この作成日入力欄１９２には当該カリキュラムの作成年月日が入力される。カリキュラムを設定する際の基本項目として、症状、状態、訓練項目、種目があるが、このカリキュラム作成画面１９０にはそれら個別的に対応する入力欄１９４、１９６、１９８、２００が形成される。ただし、症状入力欄１９４には先に図１１で説明した症状マスタ９２に予め設定されている症状ＩＤをプルダウンメニューで設定できるようにされていて、たとえば症状ＩＤの「１」を選択すると、症状入力欄１９２に「右肩外転・外旋可動域制限」が入力され表示され、併せて、状態入力欄１９６にはその症状ＩＤ「１」で表される「重度」が入力され表示される。同様に、訓練項目入力欄１９８では図１４に示す訓練項目マスタ１１８での訓練項目ＩＤが選択的に入力可能であり、種目入力欄２００には図１３に示す種目マスタ１１２での種目ＩＤが選択的に入力可能である。ただし、各入力欄１９８および２００には、それぞれ、たとえば「関節可動域訓練」および「テニス」などの具体名が表示される。

カリキュラム作成画面１９０の中ほどから下部の左側に比較的大きい面積の領域設定マップ２０２が表示される。この領域設定マップ２０２は、基本カリキュラムや個人カリキュラムにおいて設定される「禁止領域」および「重点領域」を目視により確認させるためのグラフィックである。

ここで、「禁止領域」とは、各症状ＩＤで表される症状（重度、軽度も区別される）に対して、医学的にみて、全く効果のない運動となる領域や、過度な運動となる領域、さらには症状を逆に悪化させるかもしれない運動となる領域のことをいう。また、「重点領域」とは、各症状に対して、医学的にみて、極めて効果的かまたはかなり効果的な運動となる領域のことをいう。これら禁止領域および重点領域以外の領域はたとえば「自由領域」と呼ぶ。この自由領域は、各症状に対して、上記のいずれでもない運動、つまり、過度にはならず多少効果もある領域のことである。

図１８のカリキュラム作成画面１９０は、テニスゲームを用いるリハビリカリキュラムの領域設定のための画面であり、そのために図１８では領域設定マップ２０２には、人体モデル２０４とそれを取り巻く領域番号表示２０６が形成される。

このマップ２０６の各領域(1)−(20)は、テニスゲームにおいてバーチャルプレーヤ３６（図２）がバーチャルゲーム画面（図２）のボール図形３８をトレイニー１６（図１）へ打ち返すべき返球位置を表す領域である。テニスゲームはトレイニーの上肢の肩関節および肘関節をリハビリの対象とするものであり、この各(1)-(20)は、図１８からよくわかるように、ラケットを操作する上肢の特に肩関節の可動域および肘関節の可動域に関連して区分されている。

たとえば、マップ２０２の水平線２０８より下方の領域はラケット１８（図２の３４）を余り大きくスイングしなくても打ち返せる位置を示す領域であり、なかでも下方内側の領域(5)，(7)，(9)，(11)，(13)および(15)より下方外側の領域(6)，(8)，(10)，(12)，(14)および(16)の方がラケットの上下方向のスイングの大きさは小さくてよい。また、水平線２０８より上方の領域はラケットを上下方向で比較的大きくスイングしなければ打ち返せない領域であり、なかでも上方内側の領域(1)，(3)，(17)および(19)より上方外側の領域(2)，(4)，(18)および(20)の方がラケットスイングの大きさは小さくてよい。

また、マップ２０２の垂直線２１０より右方の領域は、たとえば右腕でのフォアハンドの場合にはラケット１８を余り大きくスイングしなくても打ち返せる位置を示す領域であり、なかでも右方でかつ下方の領域(11)−(16)は、右方でかつ上方の領域(17)−(20)に比べてラケットの左右方向のスイングの大きさが小さくてよい。そして、垂直線２１０より左方の領域は、たとえば右腕フォアハンドの場合にはラケット１８を比較的大きく左右方向でスイングしなければ打ち返せない位置を示す領域であり、なかでも左方上方の領域(1)−(4)は、左方下方の領域(5)−(10)より大きいラケットスイングを必要とする。ただし、左腕フォアハンドの場合は、右方か左方かについては右腕フォアハンドの場合と逆になるが、上方か下方かについては同じである。

この実施例では、このようなテニスゲームのための領域設定マップ２０２を参照して、トレイニーのその症状に対して有効な重点領域や、トレイニーのその症状に対しては無効か有害な禁止領域を設定し、テニスゲームを利用して実際にリハビリを行なうときに、重点領域が比較的多くなるようにし、禁止領域へは一切返球させないようにする。これによって、ＶＲスポーツシステム１０でテニスゲームを用いるリハビリを一層効果的に行なうようにしている。

そして、カリキュラム作成画面１９０には、重点領域設定欄２１２と禁止領域設定欄２１４とが設けられる。各欄には領域番号(1)−(20)毎に四角記号が形成され、したがって、該当の四角記号をたとえばマウス（図示せず）クリックすることによって、その番号の領域が重点領域または禁止領域として設定でき、そのような領域設定がたとえば四角記号内のチェック印によって視覚的に確認可能に表示される。そして、いずれの欄２１２および２１４においてもチェックされなかった領域が自由領域である。

図１８のカリキュラム作成画面１９０の、領域設定欄２１２および２１４の下方には、ボール速度設定欄２１６が形成される。このボール速度設定欄２１６はテニスゲームでの「難易度」としてのボール速度を設定するために使用するもので、速度調節レバー記号２１８をたとえばマウスで動かすことによって、ボール速度すなわち難易度が設定できる。ただし、このレバー記号２１８は任意の場所に止めることができるが、設定できるボール速度（難易度）は、先に説明したように、３−５段階である。

カリキュラム作成画面１９０には、さらに訓練パターン設定欄２２０が形成され、この欄２２０内には、運動時間（ｘ）設定欄２２２、休憩時間（ｙ）設定欄２２４およびセット数（ｎ）設定欄２２６が設けられる。そして、この欄２２０の下方に、頻度（訓練期間）設定欄２２８が形成される。いずれの欄２２２−２２８もたとえばテンキー（図示せず）を用いて数字を直接書き込むことによって設定できる。

そして、リセットボタン２３０をマウスでクリックすることによって、それぞれまでの全ての設定や書込みをリセットすることができる。終了ボタン２３２は設定の終了を入力するためのボタンである。そして、登録ボタン２３４を操作することによって、そのときにこのカリキュラム作成画面１９０内に設定されている各設定事項が、内部メモリ８６（図１０）に、たとえば図１５や図１６で示すように記憶される。

図１９はＶＲスポーツシステム１０でサッカーゲームを用いてリハビリ訓練をするときのカリキュラムを設定するカリキュラム作成画面２３６を示し、このカリキュラム作成画面２３６は、以下の点を除いて、図１８のカリキュラム作成画面１９０と同様である。

すなわち、このカリキュラム作成画面２３６の領域設定マップ２３８には、サッカーゴールを模したゴール記号２４０が表示され、その中が９つの領域(1)−(9)に区分されている。サッカーゲームは図３および図４で説明したように、実空間に設置されたボール４０をトレイニー１６が自分の足で蹴ることによって、ゲーム画面上のボール図形５０をゴール図形４６の中に蹴り込むシミュレーションゲームである。各領域(1)−(9)は、トレイニー１６がボール図形５０を蹴り込む位置を示す。サッカーゲームがリハビリ対象とするものはトレイニーの股関節および膝関節の可動域である。したがって、このカリキュラム設定画面では、各領域(1)-(9)がトレイニーの足の蹴り上げ量、すなわち股関節の可動域および膝関節の可動域に関連して区分されている。

中央下段のゴール領域(8)に対しては、トレイニーは上下方向および左右方向ともに最小の蹴り量でボール４０を蹴ればよく、したがって、この領域(8)はトレイニーに最も軽い運動をさせることになる。中段、上段の順で、足の上下方向の蹴り量が大きくなり、右側および左側ではそれぞれの方向での蹴り量を中央での蹴り量に比べて大きくする必要がある。したがって、領域(1)または(3)がトレイニーに対して最も重い運動をさせることになる。

この実施例では、このようなサッカーゲームのための領域設定マップ２３６を参照して、トレイニーのその症状に対して有効な重点領域や、トレイニーのその症状に対しては無効か有害な禁止領域を設定し、サッカーゲームを利用して実際にリハビリを行なうときに、重点領域が比較的多くなるようにし、禁止領域へは一切ゴールさせないようにする。これによって、ＶＲスポーツシステム１０でサッカーゲームを用いるリハビリを一層効果的に行なうようにしている。

そこで、カリキュラム作成画面２３６には、先の重点領域設定欄２１２および禁止領域設定欄２１４と同様の、重点領域設定欄２４２および禁止領域設定欄２４４が設けられる。各欄には領域番号(1)−(9)毎に四角記号が形成され、したがって、該当の四角記号をたとえばクリックすることによって、その番号の領域が重点領域または禁止領域として設定でき、そのような領域設定がチェック印によって視覚的に確認可能に表示される。そして、いずれの欄２４２および２４４においてもマークされなかった領域が自由領域である。

図１９のカリキュラム作成画面２３６の、領域設定欄２４２および２４４の下方には、パス速度設定欄２４６が形成される。このパス速度設定欄２４６はサッカーゲームでの「難易度」としてのパス速度（図４においてパッサー４９がボール図形５０をパスするときの速さ）を設定するために使用するもので、速度調節レバー記号２４８をたとえばマウスで動かすことによって、パス速度すなわち難易度が設定できる。ただし、このレバー記号２４８は任意の場所に止めることができるが、設定できるパス速度（難易度）は、先に説明したように、３−５段階である。

スノーボードゲームの場合にも、同様に、重点領域や禁止領域という考え方を適用し、症状に合わせてこれら重点領域や禁止領域を適宜設定することにする。したがって、図２０のスノーボードゲームのためのカリキュラム作成画面２５０には、領域設定マップ２５２が、先の領域設定マップ２０２（図１８）および２３８（図１９）と同様に、表示される。スノーボードゲームの場合には、先に説明したように、たとえばスラローム競技で旗門（１対のフラグ間）を通過する運動をさせるようにしているので、この領域設定マップ２５２では、フラグ記号２５４が表示され、「フラグ横間隔」、「フラグ縦間隔」および「旗門間隔」を設定する。フラグ横間隔とは、隣接する１対の旗門の横方向の間隔であり、このフラグ横方向間隔が小さい程トレイニーの腰の回旋は小さくてもクリアできる。つまり、フラグ横間隔が大きいほど体幹（腰）の回旋角度が大きくなり、刺激が強くなる。フラグ縦間隔とは、隣接する１対の旗門の縦方向の間隔であり、このフラグ縦方向間隔が小さい程急激な足の踏み替えが要求される。したがって、このフラグ縦間隔が小さいほと、運動量が多くなり、強い刺激を与えることになる。また、旗門間隔とは、１対の旗門の通過幅（間隔）であり、旗門間隔が大きい程難易度が低くなる。

この実施例では、このようなスノーボードゲームのための領域設定マップ２５２を参照して、トレイニーの腰関節や膝関節の症状に応じた禁止領域を重点領域を設定し、ＶＲスポーツシステム１０でスノーボードゲームを用いるリハビリを一層効果的に行なうようにしている。すなわち、このスノーボードゲームのリハビリ対象は、トレイニーの腰および膝関節の可動域の拡大である。

そこで、このカリキュラム作成画面２５０には、重点領域設定欄２５６が設けられ、この重点領域設定欄２５６には６つの四角記号が形成され、それらが、フラグ横間隔の「大」「中」「小」、およびフラグ縦間隔の「大」「中」「小」のそれぞれに対応する。したがって、どれかの四角記号をクリックすることによってそこへチェック記号を表示させて、フラグ横間隔および／またはフラグ縦間隔の「大」「中」「小」のどれか１つまたは２以上を重点領域として設定する。
同様に、禁止領域設定欄２５８が設けられる。この禁止領域設定欄２５８にもフラグ横間隔の「大」「中」「小」、およびフラグ縦間隔の「大」「中」「小」のそれぞれに対応して６つの四角記号が形成される。そして、どれかの四角記号をクリックすることによってそこへチェック記号を表示させて、フラグ横間隔および／またはフラグ縦間隔の「大」「中」「小」のどれか１つまたは２以上を禁止領域として設定する。

このように、スノーボードゲームではボードが通過する旗門が１対のフラグによって規定され、フラグ横間隔およびフラグ縦間隔の少なくとも一方がトレイニーの腰および膝関節の可動域に応じて複数に区分され、そのうちの少なくとも１つを禁止領域として設定出来るようにしている。つまり、禁止領域設定欄２５８では、フラグ横間隔および／またはフラグ横間隔の「大」「中」「小」を禁止領域として設定することができる。

そして、旗門間隔についてはその広狭が運動量を大きく左右するものではないので、この旗門間隔については、たとえば図１８の難易度設定欄２１６や図１９の難易度設定欄２４６と同様に、難易度設定欄２６０で設定するものとした。つまり、難易度設定欄２６０には旗門間隔の「大」「中」「小」のそれぞれに対応して３つの四角記号が形成され、どれか１つの四角記号をクリックすることによって難易度を設定する。

図２０のカリキュラム作成画面２５０で図１８のカリキュラム作成画面１９０と対応するものには同じ参照番号を付して、説明の繰り返しは省略した。

ここで、図２１以降のフロー図を参照して、図１実施例のＶＲスポーツシステム１０でカリキュラムを作成し、リハビリを実施し、それを評価する動作および操作を説明する。

まず、図２１を参照して、基本カリキュラム作成動作について説明する。図２１の最初のステップＳ１において、まず、コンピュータ２４（図１０）を用いて、外部メモリ９０からそれぞれ図１１、図１３および図１４に示す症状マスタ９２、種目マスタ１１２および訓練項目マスタ１１８を内部メモリ８６（図１０）内に読み込む。次のステップＳ３では、オペレータは、ステップＳ１で読み込んだ症状マスタ９６を表示し、その症状マスタ９６内に設定されている症状の症状ＩＤを選択する。この選択は、以下の動作において同様の選択を行なう場合と同じく、たとえばマウスによって該当の症状ＩＤをクリックすることによって、行なわれ得る。続くステップＳ５において、訓練項目マスタ１１８のなかの１つの訓練項目ＩＤをクリックして選択する。そして、ステップＳ７において、種目マスタ１１６から種目を選択する。

このように３つの項目が入力されると、コンピュータ２４は、ステップＳ９で、その３つの項目で表されるカリキュラム作成画面を表示する。たとえば、種目がテニスゲームの場合には図１８のカリキュラム作成画面１９０が、サッカーゲームの場合には、図１９に示すカリキュラム作成画面２３６が、そしてスノーボードゲームの場合には、図２０のカリキュラム作成画面２５０が表示される。そして、ステップＳ１１−Ｓ１１９まで設定動作または操作を順次実行するが、カリキュラム作成画面での入力操作であるため、必ずしもこの図２１におけるステップ番号順序どおり行なわなければならないものではなく、順不同でよいことを予め指摘しておく。

なお、各カリキュラム作成画面において、作成年月日欄１９２、症状入力欄１９４、状態入力欄１９６、訓練項目入力欄１９８、および種目入力欄２００は、先のステップＳ３−Ｓ７までの選択動作によって、自動的に書き込まれているので、改めて入力する操作は必要ではない。

したがって、次のステップＳ１１およびＳ１３では、禁止領域および重点領域をそれぞれ設定する。

図１８、図１９または図２０に示すカリキュラム作成画面１９０、２３６または２５０で基本カリキュラムを設定するときには、オペレータは、先に説明したように領域設定マップ２０２（図１８）、２３８（図１９）または２５２（図２０）を参照して、禁止領域および重点領域をそれぞれ設定する。このとき、症状入力欄１９４に表示されている症状ではありえない（考えられない）領域が重点領域や禁止領域として設定されてしまうのを防止するために、たとえば、症状（重度か軽度かも含めて）毎に設定可能な重点領域および禁止領域をテーブルに予め書き込んでおき、コンピュータ２４が症状をパラメータとしてそのテーブル（図示せず）を参照することによって領域設定の過誤を自動的にチェックするようにしてもよい。この場合、もし該当するときには、エラー表示しかつ再入力または再設定を促すメッセージを表示するようにしてもよい。

ただし、禁止領域については、間違って設定したとしてもリハビリに実害が生じるわけではないので、すなわちフェイルセーフであるので、自動チェックしなくてもよい。

続くステップＳ１５では、難易度設定欄２１６（図１８）、２４６（図１９）または２６０（図２０）において、難易度、テニスゲームの場合のボール速度、サッカーゲームの場合のパス速度、またはスノーボードゲームの場合の旗門間隔をそれぞれ設定する。この難易度についても、その症状では設定してはいけない難易度が間違って設定されたときに、過誤設定を警告できるように、コンピュータ２４による自動チェックシステムを用いるようにしてもよい。

そして、ステップＳ１７で訓練パターン設定欄２２０において、運動時間，休憩時間およびセット数を設定するとともに、頻度設定欄２２８において頻度（訓練期間）をそれぞれ設定する。訓練パターンや訓練期間についても、その症状では設定してはいけない訓練パターンや訓練期間が間違って設定されたときに、訓練パターンや訓練期間の過誤設定を警告できるように、コンピュータ２４が自動チェックするようにしてもよい。

そして、ステップＳ２１において、オペレータは、カリキュラム作成画面の登録ボタン２３４を操作して、ここまでで設定した基本カリキュラムを登録する。ただし、ステップＳ２３で未入力項目が発見された場合には、再度ステップＳ３−Ｓ１９の任意のステップを実行する。

ステップＳ２３で未入力項目がないと判断した場合、すなわちステップＳ２３で“ＹＥＳ”が判断されたとき、次のステップＳ２５で、コンピュータ２４は、ステップＳ３−Ｓ７で入力した３項目の組で特定できる基本カリキュラムが既に登録されていないかどうか、判断する。すなわち、このステップＳ２５で、コンピュータ２４は、図１５に示す基本カリキュラムマスタ１２４を外部メモリ９０中で参照して、３項目で特定される既に登録済みの基本カリキュラムがあるかどうか判断する。

そして、重複する基本カリキュラムがないときには、このステップＳ２５で“ＹＥＳ”が判断され、ステップＳ２７でその新規作成した基本カリキュラムが基本カリキュラムマスタ１２４に登録される。逆に既登録基本カリキュラムがある場合には、ステップＳ２５で“ＮＯ”が判断され、この場合には、ステップＳ２９で基本カリキュラムマスタ１２４に上書き登録（更新）が行なわれる。

このようにして、図２１の動作または操作を実行することによって基本カリキュラムが作成・登録されるが、この基本カリキュラムは、図２２のフロー図に従って作成する個人カリキュラムの基礎データとなるものである。

図２２を参照して、ステップＳ３１では、医師による診断を受ける。そして、続くステップＳ３３において、オペレータは、その医師の診断に基づいて、電子カルテ９８（図１２）を作成する。このとき、症状マスタ９２（図１１）で症状ＩＤを選択することによって、電子カルテ内に症状が自動的に登録できる。

その後ステップＳ３５において、カリキュラム作成アプリケーションを起動する。図示していないが、このカリキュラム作成アプリは図１８、図１９または図２０のカリキュラム作成画面を利用するアプリケーションであり、電子カルテ作成アプリを終了させてもしくはそれと並列で起動させる。

そして、ステップＳ３７で患者名入力画面（図示せず）を表示するとともに、ステップＳ３９でこの患者名から電子カルテを内部メモリ８６に読み込む。

続くステップＳ４１では、入力された患者名に該当する個人カリキュラムがあるかどうか確認する。この確認は、外部メモリ９０（図１０）の個人カリキュラムマスタ１４６（図１６）を、患者名をインデックスまたはパラメータとして参照することによって行なえる。

既登録個人カリキュラムがない場合には、このステップＳ４１で“ＮＯ”が判断され、続くステップＳ４３で、コンピュータ２４によって、外部メモリ９０の基本カリキュラムマスタ１２４（図１５）を症状ＩＤをキーワードまたはインデックスとして検索することによって、該当する基本カリキュラムデータを読み込む。そしてオペレータは、ステップＳ４５でカリキュラム作成画面１９０、２３６または２５０（図１８−図２０）を表示し、ステップＳ４７で、先に図２１を参照して説明したと同様の方法で、個人カリキュラムを作成する。

既登録個人カリキュラムがある場合には、ステップＳ４１で“ＹＥＳ”が判断されるので、次のステップＳ４９で、コンピュータ２４によって、外部メモリ９０の個人カリキュラムマスタ１４８（図１６）を患者ＩＤをキーワードまたはインデックスとして検索することによって、該当する個人カリキュラムデータを内部メモリ８６に読み込む。そして、たとえばその患者の症状が緩和または改善されたときなどで、その既登録個人データを変更する必要があれば、オペレータは、ステップＳ５１でカリキュラム作成画面１９０、２３６または２５０（図１８−図２０）を表示し、ステップＳ５３で、図２１と同様の方法で、個人カリキュラムを更新する。

このようにして作成または更新された個人カリキュラムに従って図２３−図２６に示すようにリハビリが実施される。ただし、図２３−図２６および以下の説明では、実行されるゲームが主としてテニスゲームである場合について説明しているので、その点に留意されたい。

図２３の最初のステップＳ６１では、ＶＲスポーツゲームを実行するに当って患者または個人カリキュラムを読み込むために、患者ＩＤを入力する。このときトレイニー（患者）は図１などに示すようにスクリーン１２の前方の所定位置でスタンバイしているので、キーボードやマウスが使えない可能性が高い。したがって、このステップＳ６１では、テニスならラケットの位置、サッカーなら足の位置、スノーボードならボードの回転位置などで患者ＩＤを入力するようにすればよい。

続いて、コンピュータ２４は、ステップＳ６３で、その患者ＩＤをキーとして個人カリキュラムマスタ１４８を参照して、その患者の個人カリキュラムが既に設定されているかどうか判断する。“ＮＯ”の場合には、医師による診断が必要な場合と、健康増進トレーニングの場合とが考えられる。したがって、どちらの場合かをユーザに選択させる。

既登録カリキュラムが存在するときには、ステップＳ６５でその個人カリキュラムを読み込む。そして、ステップＳ６７で、その個人カリキュラムから各種カリキュラムデータ、種目、禁止領域、重点領域、難易度、訓練パターン（運動時間、休憩時間、セット数）を、たとえば内部メモリ８６に初期設定する。

次のステップＳ６９で、そのＶＲスポーツゲームによるリハビリ実施要領をトレイニーに理解させるための説明や図解を表示する。トレイニーが理解した段階でゲームスタートとなる。つまり、実行指示が入力される。したがって、ステップＳ７１で“ＹＥＳ”が判断される。ゲーム実行が指示されると、ステップＳ６７で設定されたセット数（ｎ）だけ繰り返す「ＬＯＯＰ１」が設定される。つまり、このとき特に説明しないが、コンピュータ２４（図１０）は、たとえば図２に示すＶＲスポーツ現地代理人のための映像をスクリーン１２に表示させるように、プロジェクタ１８にその映像信号を供給する。

ゲーム実行の最初で、ステップＳ７３で、ステップＳ６７で個人カリキュラムに基づいて設定された難易度、テニスゲームの場合のボール速度、サッカーゲームの場合のパス速度、またはスノーボードゲームの場合の旗門間隔をそれぞれ設定する。ここでの説明はテニスゲームについて行なわれるので、ボール速度が難易度として設定される。

続くステップＳ７５では、コンピュータ２４は、パーチャルプレーヤ３６（図２）によってサーブを行なわせる。患者（トレイニー）プレーヤがサーブするようにしてもよいが、サーブのためには腕を大きく上げる必要があり、そのような腕の位置は禁止領域に含まれることになってしまう可能性が高いので、この実施例では、常にバーチャルプレーヤのサーブでゲームを開始させることとした。

このときのボール速度はステップＳ７３で設定したボール速度であり、ボールの軌道がステップＳ７７で生成される。このボール軌道の生成は、具体的には、図２５に示すサブルーチンで実行される。このサブルーチンは、バーチャルプレーヤまたはコンピュータプレーヤがトレイニープレーヤに対して返球する際のボール軌道を生成する。このとき、個人カリキュラムで禁止領域として設定された領域に対してはバーチャルプレーヤから返球させないように、返球の際のボール軌道を制御する。その理由は、バーチャルプレーヤから禁止領域へ返球すると、トレイニープレーヤがそれを打ち返そうとするため、トレイニープレーヤが禁止領域へ返球してしまうことが起き、結果的にトレイニーに対して不要であるかまたは有害である運動を強制する結果になるからである。このような結果が生じることは、禁止領域を設定することによって効果的なリハビリ運動をさせようとする趣旨に反することになる。

具体的には、最初のステップＳ１０１で、ステップＳ６５で読み込んだ個人カリキュラムに含まれる禁止領域および重点領域の領域番号を読み込む。そして、ステップＳ１０３で禁止領域を除外する。つまり、禁止領域を返球領域としては除外することによって、禁止領域へのバーチャルプレーヤからの返球を完全に回避することができる。つまり、ステップＳ１０５が回避手段を構成する。そして、ステップＳ１０５において、たとえば統計情報を活用して、重点領域への返球と自由領域への返球の割合（配球比率）を計算する。一例として、重点領域が８０％、自由領域が２０％となるように配球比率を計算する。このステップＳ１０５では重点領域での運動をより多く出現させることになるので、これが頻出手段に相当する。それとともに、このステップＳ１０５では重点領域と自由領域との出現比率を変えて配分するので、ステップＳ１０５はまた配分手段として機能する。このように、重点領域と自由領域とを織り交ぜることによって、ゲームが単調になることを回避する。そして、ステップＳ１０７で返球ボールの到達点を計算し、ステップＳ１０９でその到達点までのボール軌道を計算する。そして、ステップＳ１１１で実際に配球する。それによって図２に示すテニスボール図形３８が表示され、トレイニーはそのボール図形３８をラケット図形３４で打ち返すように、実空間でラケット１８を振る。

なお、このボール軌道生成動作は、実施例ではバーチャルプレーヤまたはコンピュータプレーヤが返球するときにリアルタイムで計算している。しかしながら、個人カリキュラムを読み込んだときに１度だけ軌道を計算して蓄えておき、実際のゲーム中において必要な都度その蓄積しているボール軌道データを利用するようにしてもよい。

そして、図２４のステップＳ７９に戻って、上述のようにしてトレイニーが実際に振ったラケットの位置を計算し取得する。具体的には、図１および図２に示す赤外線カメラ２２Ｌおよび２２Ｒが赤外線マーカ２０（図１）を撮影したカメラ信号を処理（画像
処理）することによって、ラケット位置が求まる。その後、ステップＳ８１において、コンピュータ２４は、図１７に示すような実施データを取得する。この実施データは、ラケットとボールとの交差点座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と、ラケットとボールとが接触したかどうか、すなわちトレイニーが振るラケット１６でボールを打ったかどうかのデータ（ＴＲＵＥまたはＦＡＬＳＥ）を取得する。

そして、次のステップＳ８３で、コンピュータ２４は、ラケットとボールとの接触の有無を判断する。非接触のときには、このステップＳ８３で“ＮＯ”が判断され、続くステップＳ８５で、２バウンド目がバーチャルプレーヤまたはコンピュータプレーヤ側のコート内かどうか判断する。その判断は、２回目のボールとコート地面との接触位置が相手コート内かコート外か判断することによって、行われる。相手コート内の場合には患者側にスコアを加算して更新する。相手コート外のときにはバーチャルプレーヤのスコアを更新する。いずれの場合にも、ステップＳ７５に戻り、サーブは必ずバーチャルプレーヤまたはコンピュータプレーヤが行うようにする。その理由は、先に説明したように、サーブ動作がトレイニーの禁止領域として設定される可能性が高いからである。

先のステップＳ８３で衝突が検出されると、このステップＳ８３で“ＹＥＳ”が判断され、次のステップＳ９１に進む。

ステップＳ９１では、軌道修正動作を行う。この軌道修正動作は、トレイニーの打ち返したボールをイン（ＩＮ）にするかアウト（ＯＵＴ）にするかを決定する制御であり、具体的には、図２６に示すサブルーチンで実行される。

図２６の最初のステップＳ１２１で、ステップＳ７９でのラケット位置、ステップＳ８５やＳ８９でのスコア、およびそのときまでの運動時間のデータを取得する。そして、ステップＳ１２３で、トレイニーが打ち返したボールの到達点を計算する。この到達点が相手コート内になるかどうか、ステップＳ１２５で判断する。

ステップＳ１２５で“ＮＯ”が判断されたとき、すなわちトレイニーの打ち返したボールの到達点が相手コート内ではないときには、次のステップＳ１２７でその到達点を修正するかどうか判断する。この判断は先に取得した両者のスコアや運動時間に基づいて行う。たとえば、運動時間はまだ短いのにスコアから見ればゲームがまもなく終了してしまうような場合には、有効なリハビリ運動をトレイニーに与えることができなくなる。そこで、このような場合には、トレイニーの操作するラケットの位置ないし状態に拘わらず到達点が相手コート内になるように修正することによって、ゲームを続行させ、個人カリキュラムに設定されている運動時間になるように軌道修正する。つまり、ステップＳ１２９で到達点をそのように修正する。

ステップＳ１２３で計算した到達点またはステップＳ１２９で修正計算した到達点に対して、ステップＳ１３１でボール軌道を計算する。その後、ステップＳ１３３で実際に配球する。このとき、コンピュータ２４は、プロジェクタ１８に与える映像信号を制御して、ＶＲゲーム画面上にボール図形３８（図２）をそれが移動するように表示する。

図２４のステップＳ９３に戻って、トレイニーが打ち返したボールが相手コート内かどうか判断する。“ＮＯ”なら、ステップＳ７５に戻り、“ＹＥＳ”なら、バーチャルプレーヤがそのボールを返球できるように、ステップＳ９５でバーチャルプレーヤの位置を変更（移動）するとともに、ステップＳ９７でバーチャルプレーヤに返球動作を行わせる。そして、設定されたセット数（ｎ）になるまで、先のステップＳ７３からステップＳ９７を繰り返し実行する。

最後に、図２７のフロー図を参照して、上述のようにして実施したリハビリの評価について説明する。ステップＳ１４１の医師による診察または診断を経て、ステップＳ１４３で、オペレータはコンピュータ２４に患者名を入力する。ステップＳ１４５で、その患者名または患者ＩＤによって電子カルテ９８（図１２）を内部メモリ８６（図１０）内に読み込む。そして、ステップＳ１４７において、オペレータはステップＳ１４１の診断結果に基づいて、必要に応じて電子カルテを更新する。たとえば、症状の変化（緩和または改善あるいは悪化など）が見られるとき、その情報に従って電子カルテを更新する。

次にステップＳ１４９において、先のステップＳ８１（図２４）で収集した実施データを読み込む。この実施データには、先にも説明したようにラケットとボールとの交差点座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）とラケットとボールとの接触判定結果とが含まれるので、次のステップＳ１５１では、これらのデータに基づいて成功率（トレイニーがバーチャルプレーヤ側コートにボールを打ち返した率）を算出する。このとき、何回打って何回成功裏に打ち返したかという単純な成功率を求めるだけでもよいが、リハビリ目的のためには、たとえば関節可動域訓練で振られたラケットの位置が重要であるので、ラケットとボールとの交差点座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が重点領域にあるか、自由領域にあるか、あるいは禁止領域にないかなどを加味して成功率を計算するようにしてもよい。たとえば、ラケットとボールとの交差点座標が重点領域にある場合には成功率を１．２倍にし、自由領域にある場合はそのままで、禁止領域にある場合には０．５倍にするなど、領域に応じて重み付けすれば、リハビリ目的のためにより合理的な評価が可能である。

ステップＳ１５１で計算した成功率をステップＳ１５３で表示してトレイニーに確認させ、その表示を見ながら、ステップＳ１５５では医師または理学療法士によって回復度合いを診断する。このステップＳ１５５での一定期間毎の診断によって、ステップＳ１５７で、そのー時実施した個人カリキュラムの適否を判断する。このステップＳ１５７での判断結果が「適」であったときには、すなわちその個人カリキュラムでリハビリを実施した結果改善の所見が得られたときには、ステップＳ１５９において、たとえば図１６に示す個人カリキュラムマスタ１４８に適正フラグ（図示せず）を付与する。逆に「否」の場合には、すなわちその個人カリキュラムでリハビリを実施した結果改善の所見が得られなかったときには、ステップＳ１６１でその個人カリキュラムを更新するとともに、ステップＳ１６３で必要に応じて基本カリキュラムマスタ１２４（図１５）内の基本カリキュラムの該当部分を更新する。このようにカリキュラムをその都度更新し、その更新を数回繰り返すことにより、個人カリキュラムや基本カリキュラムが平均化され、より適切なカリキュラムの設定か期待できる。

上述の説明では、基本的に、テニスゲームを利用してリハビリを実施する場合について説明したが、サッカーゲームではボール４０（図３）を蹴ってボール図形５０をゴール図形４６（ともに図４）内にゴールインさせる点が大きく異なるだけで、ステップＳ７７での軌道生成においてパッサー４９（図４）がパスするときに禁止領域への配球はしないとか、ステップＳ９１でのように軌道修正するとか、については同じような考え方が適用可能であることはいうまでもない。
同様に、図５に示すスノーボードゲームをプレイする場合にも、症状に合わせて禁止領域や重点領域を設定する。そして、たとえばフラグ横間隔の「小」が禁止領域として設定された場合には、図８および図９で示す画面に旗門を表示する際に、フラグ横間隔を「小」で表示することなく、フラグ横間隔を「中」または「大」として表示することによって、禁止領域における運動をトレイニーに強制しないという、この実施例の考え方を適用することができる。

また、上述のステップＳ１６１およびＳ１６３では医師やオペレータがカリキュラムを変更するようにしたが、或る程度データが蓄積されると、患者の症状や診断データ、さらにはリハビリ実施データに基づいてコンピュータ２４が自動的にカリキュラムを更新することもできるようになる。

図１はこの発明の一実施例のＶＲスポーツシステムにおいてテニスゲームを実行する状態を示す図解図である。 図２は図１実施例においてテニスゲームを実行するときにスクリーン上に表示される映像の一例を示す図解図である。 図３は図１実施例においてサッカーゲームを実行する状態を示す図解図である。 図４は図１実施例においてサッカーゲームを実行するときにスクリーン上に表示される映像の一例を示す図解図である。 図５は図１実施例においてスノーボードゲームを実行する状態を示す図解図である。 図６はスノーボードゲームのための回転台の一例を示す図解図である。 図７は図６に示す回転台の内部構造を示す図解図である。 図８は図１実施例においてスノーボードゲームを実行するときにスクリーン上に表示される映像の一例を示す図解図である。 図９は図１実施例においてスノーボードゲームを実行するときにスクリーン上に表示される映像の他の例を示す図解図である。 図１０は図１実施例の電気的構成を示すブロック図である。 図１１は図１０に示す外部メモリに記憶されている症状マスタの一例を示す図解図である。 図１２は図１０に示す外部メモリに記憶されている電子カルテの一例を示す図解図である。 図１３は図１０に示す外部メモリに記憶されている種目マスタの一例を示す図解図である。 図１４は図１０に示す外部メモリに記憶されている訓練項目マスタの一例を示す図解図である。 図１５は図１０に示す外部メモリに記憶されている基本カリキュラムマスタの一例を示す図解図である。 図１６は図１実施例で作成された個人カリキュラムマスタの一例を示す図解図である。 図１７は図１実施例で作成された実施データの一例を示す図解図である。 図１８は図１実施例においてテニスゲームによる基本カリキュラムまたは個人カリキュラムを作成するためのカリキュラム作成画面の一例を示す図解図である。 図１９は図１実施例においてサッカーゲームによる基本カリキュラムまたは個人カリキュラムを作成するためのカリキュラム作成画面の一例を示す図解図である。 図２０は図１実施例においてスノーボードゲームによる基本カリキュラムまたは個人カリキュラムを作成するためのカリキュラム作成画面の一例を示す図解図である。 図２１は図１実施例における基本カリキュラム作成動作を示すフロー図である。 図２２は図１実施例における個人カリキュラム作成動作を示すフロー図である。 図２３は図１実施例においてテニスゲームを用いてリハビリを実施するときの動作を示すフロー図である。 図２４は図１実施例においてテニスゲームを用いてリハビリを実施するときの図２３に後続する動作を示すフロー図である。 図２５は図２４実施例における軌道生成サブルーチンを示すフロー図である。 図２６は図２４実施例における軌道修正サブルーチンを示すフロー図である。 図２７は図１実施例においてリハビリ評価を実施するときの動作を示すフロー図である。

符号の説明

１０ …ＶＲスポーツシステム
１２ …スクリーン
１４ …プロジェクタ
１６ …トレイニー
１８ …ラケット
２０ …マーカ
２２Ｒ，２２Ｌ …カメラ
２４ …コンピュータ
４０ …ボール
５２ …回転ボード
８６ …内部メモリ
９０ …外部メモリ
９２ …症状マスタ
９８ …電子カルテ
１１６…種目マスタ
１１８…点訓練項目マスタ
１２４…基本カリキュラムマスタ
１４８…個人カリキュラムマスタ
１７４…実施データマスタ
１９０，２３６，２５０…カリキュラム作成画面
２０２，２３８，２５２…領域設定マップ
２１２，２４２，２５６…重点領域設定欄
２１４，２４４，２５８…禁止領域設定欄
２１６，２４６，２６０…難易度設定欄

Claims (8)

1. リハビリのためにトレイニーが操作する用具の状態に従って表示画面上でバーチャルリアリティスポーツゲームを進行させる、リハビリ用バーチャルリアリティスポーツシステムであって、
   前記トレイニーに行なわせてはならない禁止領域を設定するための禁止領域設定手段、
   前記禁止領域設定手段によって設定された禁止領域をトレイニー毎に登録する禁止領域登録手段、
   前記禁止領域登録手段に前記禁止領域が登録されているとき当該トレイニーによるその禁止領域での運動を強制的に回避させる回避手段を備える、リハビリ用バーチャルリアリティスポーツシステム。
2. 前記トレイニーに重点的に行なわせたい重点領域を設定するための重点領域設定手段、
   前記トレイニー毎に前記重点領域設定手段によって設定された重点領域を登録するための重点領域登録手段、および
   前記重点領域登録手段に前記重点領域が登録されているとき当該トレイニーにその重点領域での運動を頻繁に行なわせる頻出手段を備える、請求項１記載のリハビリ用バーチャルリアリティスポーツシステム。
3. 前記禁止領域および前記重点領域以外が自由領域となり、
   前記頻出手段は所定比率で前記重点領域と前記自由領域とを配分する配分手段を含む、請求項２記載のリハビリ用バーチャルリアリティスポーツシステム。
4. 前記バーチャルリアリティスポーツゲームは前記表示画面上に表示されたボールを前記トレイニーが操作する前記用具の状態に応じて操作するボールゲームであって、
   前記回避手段は前記ボールを前記禁止領域に配球させない配球除外手段を含む、請求項1ないし３のいずれかに記載のリハビリ用バーチャルリアリティスポーツシステム。
5. 前記ボールゲームは前記ボールが前記表示画面上の所定位置にもたらされたことによって成功となるものであり、さらに
   前記トレイニーが操作する前記用具の状態に拘らず前記ボールが前記所定位置にもたらされるように軌道を修正する軌道修正手段をさらに備える、請求項４記載のリハビリ用バーチャルリアリティスポーツシステム。
6. 前記ボールゲームはテニスゲームであり、前記用具は前記トレイニーの上肢で操作されるラケットであり、
   少なくとも前記トレイニーの肩関節および肘関節の可動域に応じて表示画面上で複数の領域が設定され、そのうちの少なくとも１つが前記禁止領域として設定される、請求項４または５記載のリハビリ用バーチャルリアリティスポーツシステム。
7. 前記ボールゲームはサッカーゲームであり、前記用具は前記トレイニーの下肢で操作されるボールであり、
   少なくとも前記トレイニーの股関節および膝関節の可動域に応じて表示画面上で複数の領域が設定され、そのうちの少なくとも１つが前記禁止領域として設定される、請求項４または記載のリハビリ用バーチャルリアリティスポーツシステム。
8. 前記バーチャルリアリティスポーツゲームは前記表示画面上に表示されたボードを前記トレイニーが操作する前記用具の状態に応じて操作するスノーボードゲームであって、
   前記ボードが通過する旗門が１対のフラグによって規定され、フラグ横間隔およびフラグ縦間隔の少なくとも一方が前記トレイニーの腰および膝関節の可動域に応じて複数に区分され、そのうちの少なくとも１つが禁止領域として設定される、請求項1ないし３のいずれかに記載のリハビリ用バーチャルリアリティスポーツシステム。

Images