JP2015039522A - リハビリ装置および幻肢痛治療支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】１人でも治療を行える簡便なリハビリ装置及び幻肢痛治療支援装置を提供する。【解決手段】麻痺した手３ｃの機能を回復するリハビリ装置にかかわり、麻痺した手３ｃに設置されたマーク６を撮影し撮影した撮影画像を出力するカメラ４と、撮影画像を入力しマーク６を用いて麻痺した手３ｃの位置を認識する位置認識部１７と、麻痺した手３ｃが動く動画を出力する画像形成部１８と、麻痺した手３ｃに重ねて動画を表示するヘッドマウントディスプレイ２と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、リハビリ装置および幻肢痛治療支援装置に関するものである。

脳卒中により脳内の神経回路が損傷を受けたとき、手足が動かせなくなることがある。このような患者がリハビリを行う方法が考案されている。その１つに、麻痺した手足を動かすように患者に考えさせるとともに、麻痺した手足が動く画像を見せて手足が動いていると患者に錯覚させる方法がある。

事故等により手足が欠損した患者に手足が痛む感覚が生じることがある。この現象を幻肢痛という。このような患者においても同様な方法が有効であることが解明されている。欠損した手足が実在するように錯覚させる画像を患者にみせる方法である。この方法により、患者の脳内では欠損した手足の認識が適切に行われて、痛みが消える、または緩和される。

そして、患者に麻痺した手や欠損した手が動いているように見せる装置が特許文献１に開示されている。それによると、患者の身体に複数の磁気センサーを設置する。そして、患者に所定の磁場を加えて患者の姿勢を検出する。そして、表示装置に手の動画を表示する。このとき、患者と動画の手とが一体となるように動画の手の位置、姿勢、大きさを調整する。

患者は動画を見て動画の手が自分の身体の一部であると錯覚する。手が欠損している患者は脳内で手の一体感を再体験することにより手の、痛みが消える、または緩和される。手が麻痺している患者は脳内で神経回路が再構築されるので、手の麻痺が改善される。

特開２００４−２９８４３０号公報

麻痺した身体のリハビリや幻肢痛の治療は複数回行う必要がある。そして、治療を行う頻度を高くすると回復が早くなる。特にリハビリの治療では症状が発症してから早期に行うことが有効である。特許文献１にて開示された装置は大型であり特定の施設に据え置かれた装置となっている。患者は特定の施設に通って順番待ちをした後、装置の操作者とともに治療を行っていた。従って、従来の装置は治療を手軽に行える装置ではなかった。そこで、１人でも治療を行える簡便な装置が望まれていた。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
本適用例にかかるリハビリ装置は、麻痺した身体部分の機能を回復するリハビリ装置であって、前記麻痺した身体部分に設置されたマークを撮影し撮影画像を出力する撮影部と、前記撮影画像を入力し前記マークの画像を用いて前記麻痺した身体部分の位置を認識する認識部と、前記麻痺した身体部分が動く動画を出力する画像形成部と、前記麻痺した身体部分に重ねて前記動画を表示する表示部と、を備えることを特徴とする。

本適用例によれば、麻痺した身体部分にはマークが設置される。そして、撮影部がマークを撮影して撮影した画像を認識部に出力する。認識部は撮影した画像からマークを抽出する。そして、認識部はマークを用いて麻痺した身体部分の位置を認識する。画像形成部は麻痺した身体部分が動く動画を表示部に出力する。

患者は脳内で麻痺した身体部分が動くように指示し、麻痺した身体部分が動く動画を見る。このとき、患者の脳内では指示した内容と視覚から受ける情報とが類似した内容となる。つまり、患者には麻痺した身体部分が指示した通りに動作する感覚を得ることができる。そして、患者の脳内では指示情報を麻痺した身体部分に伝達するように神経回路が回復される。

本適用例のリハビリ装置では麻痺した身体部分に設置されたマークを用いて撮影部及び認識部が麻痺した身体部分の位置を検出する。これにより、表示部は麻痺した身体部分に重ねて動画を表示することができる。従って、簡便な装置で患者は麻痺した身体部分のリハビリを行うことができる。従来の装置では患者の姿勢を検出するのに大型の装置にて行っていたので、１人で操作することが難しかった。これに比べて本適用例のリハビリ装置は簡便な装置で麻痺した身体部分を認識するので、１人でリハビリ装置を操作してリハビリ治療をすることができる。

［適用例２］
上記適用例にかかるリハビリ装置において、前記認識部は前記マークの画像を用いて前記麻痺した身体部分の姿勢を認識し、前記画像形成部は前記麻痺した身体部分の姿勢と同じ姿勢で動く動画を出力することを特徴とする。

本適用例によれば、撮影部がマークを撮影する。そして、認識部はマークの画像を用いて麻痺した身体部分の姿勢を認識する。そして、画像形成部は麻痺した身体部分の姿勢と同じ姿勢で動く動画を出力する。従って、表示部は麻痺した身体部分が捻じれているときにも捻じれた身体部分に合わせた画像を表示することができる。

患者はリハビリ治療を行う場所が麻痺しているので麻痺した身体部分を所定の姿勢に移動することが難しい。本適用例のリハビリ装置は患者の麻痺した身体部分が捻じれているときにも麻痺した身体部分に重ねて動画を表示することができる。従って、患者は容易にリハビリ治療を行うことができる。

［適用例３］
上記適用例にかかるリハビリ装置において、前記認識部は前記マークの画像を用いて前記マークと前記撮影部との距離を認識し、前記画像形成部は前記麻痺した身体部分が動く動画を前記距離に応じた大きさで出力することを特徴とする。

本適用例によれば、認識部はマークの画像を用いてマークと撮影部との距離を認識する。マークは撮影部から離れるに従って小さな像となる。マークの撮影画像の大きさからマークと撮影部との距離を認識することができる。そして、距離に応じた大きさの画像を表示する。従って、患者は画像を見て麻痺した身体部分が動く様子を体感することができる。

［適用例４］
上記適用例にかかるリハビリ装置において、前記認識部は前記マークの画像を用いて前記麻痺した身体部分が延在する方向を認識し、前記画像形成部は前記麻痺した身体部分が向く方向と同じ方向を向いて動く動画を出力することを特徴とする。

本適用例によれば、認識部はマークの画像を用いてマークと麻痺した身体部分が延在する方向を認識する。そして、麻痺した身体部分が延在する方向と同じ方向に身体部分を延在させた画像を表示する。従って、患者は画像を見て麻痺した身体部分が動く様子を体感することができる。

［適用例５］
上記適用例にかかるリハビリ装置において、前記撮影部が有する撮像装置の台数は１台であることを特徴とする。

本適用例によれば、撮影部が有する撮像装置の台数は１台で構成されている。従って、リハビリ装置は簡便となり製造し易い装置にすることができる。

［適用例６］
上記適用例にかかるリハビリ装置において、前記マークは前記麻痺した身体部分に複数設置されることを特徴とする。

本適用例によれば、マークは麻痺した身体部分に複数設置される。撮影部から麻痺した身体部分を撮影するとき、麻痺した身体部分は撮影される場所と撮影できない場所とができる。そして、マークは複数設置されているので、少なくとも１つのマークが撮影されることにより麻痺した身体部分の位置を認識部が認識することができる。

［適用例７］
上記適用例にかかるリハビリ装置において、前記画像形成部が出力する前記麻痺した身体部分が動く動画の早さを指示する入力部を備えることを特徴とする。

本適用例によれば、患者は入力部を操作することにより、動画の早さを指示することができる。従って、患者は動画の早さを調整して、画像を見て麻痺した身体部分が動く様子を体感し易くすることができる。

［適用例８］
本適用例にかかる幻肢痛治療支援装置は、欠損した身体部分の痛みを軽減させる幻肢痛治療支援装置であって、前記欠損した身体部分に続く身体部分に設置されたマークを撮影する撮影部と、前記マークを用いて前記欠損した身体部分の位置を認識する認識部と、前記欠損した身体部分が動く動画を出力する画像形成部と、前記欠損した身体部分の位置に前記動画を表示する表示部と、を備えることを特徴とする。

本適用例によれば、欠損した身体部分に続く身体部分にはマークが設置される。そして、撮影部がマークを撮影して撮影した画像を認識部に出力する。認識部は撮影した画像からマークを抽出する。そして、認識部はマークを用いて欠損した身体部分の位置を認識する。画像形成部は欠損した身体部分の位置で身体部分が動くような動画を表示部に出力する。

患者は欠損した身体部分が動く動画を見る。このとき、患者の脳内では欠損した身体部分が動作する感覚を得る。そして、患者の脳内では欠損した身体部分を正しく認識するように神経回路が構築される。

本適用例の幻肢痛治療支援装置では欠損した身体部分に続く身体部分に設置されたマークを用いて撮影部及び認識部が欠損した身体部分の位置を検出する。従って、簡便な装置で患者は欠損した身体部分のリハビリを行うことができる。従来の装置では患者の姿勢を検出するのに大型の装置にて行っていたので、１人で操作することが難しかった。これに比べて本適用例の幻肢痛治療支援装置は簡便な装置で欠損した身体部分を認識するので、１人で幻肢痛治療支援装置を操作して幻肢痛治療をすることができる。

第１の実施形態にかかわるリハビリ装置の構成を示すブロック図。 手に設置されたマークを説明するための模式図。 リハビリ治療を行う手順をしめすフローチャート。 リハビリ治療方法を説明するための模式図。 リハビリ治療方法を説明するための模式図。 第２の実施形態にかかわる幻肢痛治療を説明するための模式図。 変形例にかかわり、（ａ）は、治療する腕の模式図、（ｂ）は、治療する足の模式図、（ｃ）は、治療する脚の模式図。

本実施形態では、リハビリ装置と、このリハビリ装置を用いてリハビリを行う方法との特徴的な例について、図に従って説明する。以下、実施形態について図面に従って説明する。尚、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて図示している。

（第１の実施形態）
第１の実施形態にかかわるリハビリ装置について図１〜図５に従って説明する。図１は、リハビリ装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、リハビリ装置１は表示部としてのヘッドマウントディスプレイ２を備え、ヘッドマウントディスプレイ２は患者３の頭部３ａに設置されている。ヘッドマウントディスプレイ２は患者３の眼３ｂと対向する場所に鏡部２ａが設置されている。ヘッドマウントディスプレイ２は投影部２ｂを備え、投影部２ｂは鏡部２ａに光を射出する。光は鏡部２ａにて反射して眼３ｂに入射する。患者３は眼３ｂに入った光により虚像の動画を観ることができる。ヘッドマウントディスプレイ２は右眼と左眼とにそれぞれ別の映像を見せることが可能になっている。従って、ヘッドマウントディスプレイ２は患者３に立体画像を見せることができる。鏡部２ａは非透過型の鏡とする。

ヘッドマウントディスプレイ２には撮影部及び撮像装置としてのカメラ４が設置されている。カメラ４は患者３が見ることができる範囲を撮影することができる。カメラ４は内部に対物レンズ及びＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）撮像素子が組み込まれたものである。カメラ４はフォーカスの合う範囲が長い対物レンズを備えている。視界にある物で反射した光をカメラ４は対物レンズを通して入力し、対物レンズを通過した光がＣＣＤ撮像素子に結像する。そして、ＣＣＤ撮像素子が結像した画像を電気信号に変換することにより視界にある物を撮像することが可能となっている。尚、カメラ４はＣＣＤ撮像素子に代えて撮像管やＣＭＯＳ（相補性金属酸化膜半導体）イメージセンサーを用いることができる。他にも赤外線イメージセンサーを用いてもよい。

ヘッドマウントディスプレイ２は通信部２ｃを備えている。リハビリ装置１は制御装置５を備え、通信部２ｃは制御装置５と通信しデータを送受信する。通信部２ｃは電波を媒体とした通信や、光を媒体とした通信等の無線通信や有線での通信の形態でも良い。本実施形態では、例えば、通信部２ｃはブルートゥース通信を行う装置となっている。

患者３は麻痺した身体部分としての手３ｃを有し、患者３はリハビリ装置１を用いて手３ｃの動作を回復する訓練を行う。手３ｃには複数のマーク６が設置されている。マーク６は所定のパターンの図案が描画された粘着シールである。粘着シールを手３ｃに貼り付けることによりマーク６を手３ｃに設置することができる。マーク６は着脱可能となっている。他にも、マーク６は手袋に印刷されても良い。患者３は手袋を手３ｃに装着することによりマーク６を手３ｃに設置することができる。

カメラ４は麻痺した手３ｃに設置されたマーク６を撮影し撮影した撮影画像を通信部２ｃに出力する。通信部２ｃは撮影画像のデータを制御装置５に送信する。

制御装置５は入出力インターフェイス７を備え、入出力インターフェイス７には入力部としての入出力端末８、スピーカー９、通信装置１０が接続されている。入出力端末８には入力キー８ａと表示パネル８ｂとを備えている。入力キー８ａは患者３がリハビリ装置１を操作するときに指示する内容を入力するボタンである。表示パネル８ｂは制御装置５が患者３に報知するメッセージを表示するときに表示する部位である。例えば、制御装置５は表示パネル８ｂに操作を促すメッセージを表示し、患者３はメッセージに従って、入力キー８ａを操作する。従って、患者３は入出力端末８を操作してリハビリ装置１を操作することができる。

スピーカー９は音声信号にて患者３にメッセージを伝える機能を備えている。患者３がリハビリ治療中のとき、患者３が表示パネル８ｂを見ていないときにも制御装置５はスピーカー９から患者３にメッセージを伝えることができる。

通信装置１０はヘッドマウントディスプレイ２に設置された通信部２ｃと通信を行う装置である。通信装置１０と通信部２ｃとはカメラ４が撮影した画像のデータや投影部２ｂから射出する映像のデータ等を通信する。

制御装置５は他にもプロセッサーとして各種の演算処理を行うＣＰＵ１１（中央演算処理装置）と、各種情報を記憶する記憶部１２とを備えている。入出力インターフェイス７及び記憶部１２はデータバス１３を介してＣＰＵ１１に接続されている。

記憶部１２は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等といった半導体メモリーや、ハードディスク、ＤＶＤ−ＲＯＭといった外部記憶装置を含む概念である。機能的には、投影部２ｂが投影する画像データ１４を記憶するための記憶領域が設定される。画像データ１４にはカメラ４が撮影した画像のデータも含まれる。他にも、マーク６の形状やマーク６が設置された場所等のマーク情報１５を記憶するための記憶領域が設定される。他にも、リハビリ装置１の動作の制御手順が記述されたプログラムソフト１６を記憶する記憶領域が設定される。他にも、ＣＰＵ１１のためのワークエリアやテンポラリーファイル等として機能する記憶領域やその他各種の記憶領域が設定される。

ＣＰＵ１１は、記憶部１２内に記憶されたプログラムソフト１６に従って、リハビリ装置１の制御を行うものである。具体的な機能実現部として認識部としての位置認識部１７を有する。位置認識部１７は撮影画像を入力する。位置認識部１７はマーク６の撮影画像を用いて麻痺した手３ｃの位置を認識する。具体的には、ヘッドマウントディスプレイ２とマーク６との距離や相対位置を演算する。そして、位置認識部１７は演算した結果をマーク情報１５として記憶部１２に記憶する。

他にも、ＣＰＵ１１は画像形成部１８を有する。画像形成部１８は麻痺した手３ｃが動く立体画像の動画を演算して出力する。記憶部１２には手３ｃの指が動いて掌を開閉する動画の画像データ１４が記憶されている。そして、マーク情報１５にはカメラ４が撮影した撮影画像を用いて演算した手３ｃの姿勢及び位置の情報が記憶されている。画像形成部１８は手３ｃの指が動く動画を座標変換する機能を備えている。そして、画像形成部１８は患者３から見た手３ｃの姿勢と動画における手の姿勢とが同じになるように変換する。次に、画像形成部１８は変換した動画のデータを画像データ１４として記憶部１２に記憶する。

他にも、ＣＰＵ１１は画像送信部１９を有する。画像送信部１９は画像データ１４の動画のデータをヘッドマウントディスプレイ２に転送する機能を有する。ヘッドマウントディスプレイ２は所定の表示時間の動画のデータを記憶するメモリーを備えている。そして、画像送信部１９は動画のデータをヘッドマウントディスプレイ２のメモリーへ転送する。ヘッドマウントディスプレイ２ではメモリーに転送された画像データを用いて投影部２ｂが動画を投影する。

図２は、手に設置されたマークを説明するための模式図である。図２（ａ）は、手３ｃの掌側にマーク６が設置されている様子を示し、図２（ｂ）は、手３ｃの甲側にマーク６が設置されている様子を示している。図２（ｃ）は、マーク６の図案を示している。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、手３ｃには複数のマーク６が設置されている。手首３ｄには４つのマーク６が設置されている。手首３ｄの掌側、手の甲側、親指側、小指側にマーク６が設置されている。手首３ｄを回転したとき４つのマーク６のうち１つか２つがカメラ４の方を向く。従って、患者３が手首３ｄを回転してもカメラ４はマーク６を撮影することができる。

さらに、手３ｃにおいても掌、手の甲、親指のつけね側、小指のつけね側にマーク６が設置されている。従って、患者３が手首３ｄを回転してもカメラ４はいずれかのマーク６を撮影することができる。手首３ｄに設置されたマーク６と手３ｃに設置されたマーク６とを比較することにより手首の関節が曲がっている状態か真直ぐの状態かを認識することができる。

図２（ｃ）に示すように、マーク６は枠６ａのパターンを有している。枠６ａの形状は正方形となっている。枠６ａの中には第１方向６ｄに長い方向指示図６ｂのパターンを有している。方向指示図６ｂでは第１方向６ｄ側が第１方向６ｄの反対側より細い図形となっている。そして、第１方向６ｄが中指の指先を示すようにマーク６は手３ｃ及び手首３ｄに設置されている。従って、方向指示図６ｂにより手３ｃの手首側と指先側との方向がわかるようになっている。そして、手３ｃが延在する方向を検出することができる。

マーク６は識別図６ｃを有している。識別図６ｃは４つの四角から構成されている。そして、識別図６ｃはマーク６が設置された場所を示している。従って、識別図６ｃにより撮影したマーク６の場所が手首３ｄ側か掌側か手の甲側か等を識別することが可能になっている。これにより、位置認識部１７は手３ｃの位置を正しく検出することができる。

図３は、リハビリ治療を行う手順をしめすフローチャートである。図３において、ステップＳ１は、マーク撮影工程に相当し、カメラ４が手３ｃを撮影する工程である。カメラ４が撮影した後、通信部２ｃが撮影画像を制御装置５に転送する。制御装置５ではＣＰＵ１１が撮影画像を画像データ１４として記憶部１２に記憶する。次にステップＳ２に移行する。ステップＳ２は、姿勢認識工程に相当する。この工程は、位置認識部１７が撮影画像を分析して手３ｃの姿勢を認識する工程である。位置認識部１７はマーク６の図形を認識してマーク６とカメラ４との距離、手３ｃにおける位置、向きの情報をマーク情報１５として記憶部１２に記憶する。次にステップＳ３に移行する。

ステップＳ３は、画像形成工程に相当する。この工程は、画像形成部１８がマーク情報１５を用いて動画のデータを座標変換する工程である。画像形成部１８は動画のデータを座標変換することにより動画における手３ｃの姿勢を撮影画像が示す手３ｃの姿勢に合わせる。画像形成部１８は座標変換した動画を画像データ１４として記憶部１２に記憶する。次にステップＳ４に移行する。ステップＳ４は、画像表示工程に相当する。この工程は、画像送信部１９が動画の画像データ１４をヘッドマウントディスプレイ２に転送する工程である。そして、投影部２ｂが動画を投影し患者３が動画を見てリハビリ治療を行う。次にステップＳ５に移行する。

ステップＳ５は、終了判定工程に相当する。この工程は、患者３がリハビリ治療を継続するか終了するかを判定する工程である。終了しないで継続すると判定するときには次にステップＳ６に移行する。終了すると判定するときにはリハビリ治療を終了する。ステップＳ６は、速度判定工程に相当する。この工程は、動画において手３ｃが動く速度を患者が変更するかしないかを判定する工程である。手３ｃが動く速度を変更するときには次にステップＳ３に移行する。手３ｃが動く速度を変更しないときには次にステップＳ４に移行する。以上の工程によりリハビリ治療が完了する。

図４及び図５はリハビリ治療方法を説明するための模式図である。次に、図４及び図５を用いて、図３に示したステップと対応させて、リハビリ治療方法を詳細に説明する。図４は、ステップＳ１のマーク撮影工程及びステップＳ２の姿勢認識工程に対応する図である。ステップＳ１ではカメラ４が手３ｃを撮影し、位置認識部１７が撮影した画像からマーク６を抽出する。手３ｃには複数のマーク６が設置されているので、位置認識部１７は複数のマーク６を抽出し、各マーク６の各々に対して分析を行う。図４（ａ）に示すように、マーク６には識別図６ｃがあり、位置認識部１７は識別図６ｃを分析する。そして、識別図６ｃから抽出したマーク６が手３ｃのどの場所に位置するかを判断する。

さらに、位置認識部１７は方向指示図６ｂを分析する。そして、患者３の手３ｃにおける手首から指先に向かう方向である第１方向６ｄが撮影画像においてどの方向となっているかを分析する。マーク６は正方形の枠６ａを備えている。マーク６の枠６ａの第１方向６ｄの長さを第１長６ｅとし、枠６ａの第１方向６ｄと直交する方向の長さを第２長６ｆとする。マーク６を正面から撮影するとき第１長６ｅと第２長６ｆとは同じ長さとなっている。

方向指示図６ｂは第１方向６ｄに長く伸びた図形となっている。位置認識部１７は方向指示図６ｂが伸びている方向を判定する演算を行って、第１方向６ｄを認識する。図４（ｂ）に示すように、カメラ４が撮影した画像において方向指示図６ｂが図中左上に延びて斜めになっているとき、位置認識部１７は第１方向６ｄが図中左上を向く斜めの方向であることを認識する。

図４（ｃ）に示すように、第２長６ｆが第１長６ｅより短いとき、マーク６の面は第１方向６ｄを軸にしてカメラ４の光軸に対して回転した面となっている。図４（ｄ）に示すように、第２長６ｆが第１長６ｅより長いとき、マーク６の面は第１方向６ｄと直交する方向を軸にしてカメラ４の光軸に対して回転した面となっている。位置認識部１７は手３ｃの輪郭の形状と第１長６ｅ及び第２長６ｆの情報を用いてマーク６が向く向きと角度を推定する。

図４（ｅ）に示すように、マーク６の撮影画像がひし形となることがある。マーク６の対角線のうち識別図６ｃを通る方の対角線の長さを第１対角長６ｇとする。マーク６の対角線のうち識別図６ｃを通らない方の対角線の長さを第２対角長６ｈとする。第２対角長６ｈが第１対角長６ｇより長いとき、マーク６の面は第２対角長６ｈが示す対角線を軸にしてカメラ４の光軸に対して回転した面となっている。位置認識部１７は手３ｃの輪郭の形状と第１対角長６ｇ及び第２対角長６ｈの情報を用いてマーク６が向く向きと角度を推定する。

図４（ｆ）に示すように、撮影したマーク６の画像はカメラ４との距離により大きさが異なる。撮影したマーク６の画像はカメラ４との距離が離れる程小さくなる。位置認識部１７は画像における第１長６ｅ及び第２長６ｆの長さを算出する。記憶部１２には第１長６ｅ及び第２長６ｆの長さとカメラ４との距離との関係を示すデータである距離換算表が記憶されている。位置認識部１７は第１長６ｅ及び第２長６ｆと距離換算表とを用いてカメラ４とマーク６との距離を算出する。カメラ４の台数は１台で構成されている為、リハビリ装置１は簡便であり製造し易い装置となっている。

図５はステップＳ３の画像形成工程及びステップＳ４の画像表示工程に対応する図である。図５に示すように、ステップＳ３において、画像形成部１８は手３ｃが動く立体画像の動画を形成する。記憶部１２の画像データ１４には手３ｃの動画のデータが含まれている。画像形成部１８は動画のデータと位置認識部１７が推定した手３ｃの姿勢のデータとから動画における手３ｃの姿勢と大きさとを変更する。位置認識部１７はマーク６の画像を用いて麻痺した手３ｃが延在する方向を認識する。画像形成部１８は麻痺した手３ｃが向く方向と同じ方向を向いて動く動画を形成する。そして、画像形成部１８は動画における手３ｃとカメラ４が撮影した手３ｃとが同じ姿勢で同じ大きさになるようにする。

カメラ４が撮影する画像では、遠くにあるものは小さくなり、近くにあるものは大きくなる。画像形成部１８は動画における手３ｃの形状においても、カメラ４から遠くにあるものは小さくし、近くにあるものは大きくする。これにより、画像形成部１８は動画における手３ｃにおいても遠近感のある画像にすることができる。

図５における実線はカメラ４が手３ｃを撮影した撮影画像２２を示し、点線は画像形成部１８が形成した模擬画像２３を示す。図５（ａ）では撮影画像２２と模擬画像２３とが重なった状態の画像となっている。図５（ｂ）では模擬画像２３の人差し指から小指までの４本が親指側に少しだけ曲がった状態になっている。次に、図５（ｃ）、図５（ｄ）、図５（ｅ）、図５（ｆ）の順に推移する。そして、模擬画像２３では人差し指から小指までの４本が親指側に曲がる角度が大きくなる。図５（ｅ）から図５（ｆ）へ移行するとき、親指が掌側に曲がる状態となっている。図５（ａ）から図５（ｆ）までの画像の連続画像が形成され記憶部１２の画像データ１４として記憶される。

次に、図５（ｆ）から図５（ｅ）、図５（ｄ）、図５（ｃ）、図５（ｂ）、図５（ａ）の順に推移する。図５（ｆ）から図５（ａ）へ移行するとき、各指が曲がった状態から伸びた状態になる。図５（ｆ）から図５（ａ）までの画像の連続画像が形成され記憶部１２の画像データ１４として記憶される。

ステップＳ４では、画像送信部１９が画像データ１４の動画データをヘッドマウントディスプレイ２に送信する。ヘッドマウントディスプレイ２は動画データを入力し、動画を表示する。患者３は動画を見て手３ｃが開閉することを体感することができる。そして、患者３はヘッドマウントディスプレイ２が表示する模擬画像２３を見て麻痺した手３ｃの開閉を意識する。これにより、患者３は手３ｃが動くような錯覚をし、手３ｃの動作につながる神経系統のリハビリ治療を行うことができる。ヘッドマウントディスプレイ２が表示する動画は図５（ａ）から図５（ｆ）まで順次表示し、次に、図５（ｆ）から図５（ａ）まで順次表示する。これにより、模擬画像２３は指を曲げて伸ばす動作の画像となる。そして、模擬画像２３はこの動作を反復する。

ステップＳ６では、患者３が動画における手３ｃの開閉速度を判定する。そして、手３ｃの開閉速度を変更したいとき患者３が入出力端末８を操作する。ＣＰＵ１１は入出力端末８が操作された内容を判断する。そして、画像送信部１９が画像速度の情報をヘッドマウントディスプレイ２に送信し、ヘッドマウントディスプレイ２は画像速度を変更する。入出力端末８は麻痺した手３ｃが動く動画の早さを指示する装置となっている。

ステップＳ５において、患者３がリハビリ治療を終了したいとき、患者３は入出力端末８を操作して動画の表示を停止する。以上の手順にてリハビリ治療が終了する。

上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、リハビリ装置１では麻痺した手３ｃに設置されたマーク６を用いてカメラ４及び位置認識部１７が麻痺した手３ｃの位置を検出する。従って、簡便な装置で患者は麻痺した手３ｃのリハビリを行うことができる。従来の装置では患者の姿勢を検出するのに大型の装置にて行っていたので、１人で操作することが難しかった。これに比べて本実施形態のリハビリ装置１は簡便な装置で麻痺した手３ｃの姿勢を認識するので、１人でリハビリ装置１を操作してリハビリ治療をすることができる。

（２）本実施形態によれば、カメラ４がマーク６を撮影する。そして、位置認識部１７はマーク６の画像を用いて麻痺した手３ｃの姿勢を認識する。そして、画像形成部１８は麻痺した手３ｃの姿勢と同じ姿勢で動く動画を形成する。従って、ヘッドマウントディスプレイ２は麻痺した手３ｃが捻じれているときにも捻じれた手３ｃに合わせた画像を表示することができる。

患者３はリハビリ治療を行う場所が麻痺しているので麻痺した手３ｃを所定の姿勢に移動することが難しい。リハビリ装置１は患者の麻痺した手３ｃが捻じれているときにも麻痺した手３ｃに重ねて動画を表示することができる。従って、患者は手３ｃの位置や姿勢を気にすることなく容易にリハビリ治療を行うことができる。

（３）本実施形態によれば、位置認識部１７はマーク６の画像を用いてマーク６とカメラ４との距離を認識する。そして、距離に応じた大きさの画像を表示する。従って、患者は画像を見て麻痺した手３ｃが動く様子を体感することができる。

（４）本実施形態によれば、位置認識部１７はマーク６の画像を用いてマーク６と麻痺した手３ｃが延在する第１方向６ｄを認識する。そして、麻痺した手３ｃが延在する方向と同じ方向に手３ｃを延在させた画像を表示する。従って、患者３は画像を見て麻痺した手３ｃが動く様子を体感することができる。

（５）本実施形態によれば、カメラ４の台数は１台で構成されている。従って、リハビリ装置１は簡便な構成となり製造し易い装置にすることができる。

（６）本実施形態によれば、マーク６は麻痺した手３ｃに複数設置される。カメラ４から麻痺した手３ｃを撮影するとき、麻痺した手３ｃは撮影される場所と撮影できない場所とができる。そして、マーク６は複数設置されているので、少なくとも１つのマーク６が撮影されることにより麻痺した手３ｃの位置を位置認識部１７が認識することができる。

（７）本実施形態によれば、患者３は入出力端末８を操作することにより、動画の早さを指示することができる。従って、患者３は早さを調整した動画を見て麻痺した手３ｃが動く様子を容易に体感することができる。

（８）本実施形態によれば、カメラ４はヘッドマウントディスプレイ２に設置されている。患者３が手３ｃを見るときカメラ４は手３ｃの方を向く。従って、カメラ４は患者３が見る手３ｃと同様な画面を撮影することができる。そして、制御装置５はカメラ４が撮影した画像に基づいて動画を形成する。従って、リハビリ装置１は患者３が見る手３ｃと同じ姿勢で手３ｃが動く動画を形成することができる。従って、患者３は動画を見て麻痺した手３ｃが動く様子を容易に体感することができる。

（第２の実施形態）
次に、幻肢痛治療支援装置の一実施形態について図６の幻肢痛治療を説明するための模式図を用いて説明する。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、手首を撮影して手首に接続する手の模擬画像を表示する点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。

すなわち、本実施形態では、リハビリ装置１が幻肢痛治療支援装置として用いられる。図６に示すように、患者２６は手首２７に繋がる手が欠損した状態となっている。手首２７には周方向に等間隔に４つのマーク６が設置されている。マーク６は粘着材が塗布されたシールの形態で手首２７に設置されている。他にもマーク６が印刷されたリストバンドを手首２７に装着しても良い。マーク６には枠６ａ、方向指示図６ｂ及び識別図６ｃが描画されている。リハビリ装置１はマーク６を用いて手首２７に対して欠損した手が位置した場所を推定することが可能になっている。

カメラ４が手首２７を撮影し、通信部２ｃが通信装置１０に撮影した画像を送信する。通信装置１０は撮影した画像を記憶部１２に画像データ１４として記憶する。位置認識部１７は手首２７の画像を分析して欠損した手の位置と姿勢とを推定する。推定された手の位置と姿勢とのデータをもとに画像形成部１８が手の模擬画像の動画を形成する。

記憶部１２の画像データ１４には手の模擬画像の基本形のデータが記憶されている。画像形成部１８は基本形の手の模擬画像が撮影した手首２７の画像と接続するように手の模擬画像を変形させる。そして、画像送信部１９は手首２７と手の模擬画像とをヘッドマウントディスプレイ２に送信する。ヘッドマウントディスプレイ２は手首２７の画像と手の模擬画像の動画とを表示し、患者２６は手首２７の画像と手の模擬画像とを見て幻肢痛治療を行う。

図６（ｂ）〜図６（ｇ）は画像形成部１８が形成する手の模擬画像２８を示している。図６（ｂ）では人差し指から小指までの４本が親指から離れている。そして、図６（ｂ）、図６（ｃ）、図６（ｄ）、図６（ｅ）、図６（ｆ）、図６（ｇ）の順に推移し、人差し指から小指までの４本が親指に接近する。次に、図６（ｇ）から図６（ｆ）、図６（ｅ）、図６（ｄ）、図６（ｃ）の順に推移し、人差し指から小指までの４本が親指から離れる。動画では人差し指から小指までの４本が親指に接近し、離れる動きを反復する。

患者２６は手首２７に繋がる模擬画像２８の動きを見る。そして、手首２７に繋がる手の部分が欠損していることを患者２６の脳が正しく認知する。これにより、幻肢痛の発生が抑えられる。

上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、欠損した手に続く手首２７にマーク６が設置される。リハビリ装置１ではマーク６を用いてカメラ４及び位置認識部１７が欠損した手の位置を検出する。従って、簡便な装置で患者２６は欠損した手のリハビリを行うことができる。従来の装置では患者２６の姿勢を検出するのに大型の装置にて行っていたので、１人で操作することが難しかった。これに比べて本実施形態のリハビリ装置１は簡便な装置で欠損した身体部分を認識するので、１人でリハビリ装置１を操作して幻肢痛治療をすることができる。

尚、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。
（変形例１）
前記第１の実施形態では、麻痺した手３ｃの治療にリハビリ装置１が用いられた。手３ｃ以外の治療にリハビリ装置１を用いても良い。図７（ａ）は、治療する腕の模式図である。図７（ａ）に示すように、腕２９に複数のマーク６を設置して、腕２９のリハビリ治療にリハビリ装置１を用いても良い。このとき、リハビリ装置１では腕が動く動画を腕２９に重ねて形成し、ヘッドマウントディスプレイ２にて動画を表示する。これにより、腕２９のリハビリを１人で行うことができる。

図７（ｂ）は、治療する足の模式図である。図７（ｂ）に示すように、足３０に複数のマーク６を設置して、足３０のリハビリ治療にリハビリ装置１を用いても良い。このとき、リハビリ装置１では足が動く動画を足３０に重ねて形成し、ヘッドマウントディスプレイ２にて動画を表示する。これにより、足３０のリハビリを１人で行うことができる。

図７（ｃ）は、治療する脚の模式図である。図７（ｃ）に示すように、脚３１に複数のマーク６を設置して、脚３１のリハビリ治療にリハビリ装置１を用いても良い。このとき、リハビリ装置１では脚が動く動画を脚３１に重ねて形成し、ヘッドマウントディスプレイ２にて動画を表示する。これにより、脚３１のリハビリを１人で行うことができる。

（変形例２）
前記第１の実施形態では、画像形成部１８は立体画像の動画を形成し、ヘッドマウントディスプレイ２は立体画像を表示した。画像形成部１８は平面画像を形成し、ヘッドマウントディスプレイ２は平面画像を表示しても良い。平面画像は立体画像に比べてデータ数が少ないので、短時間で画像を形成することができる。そして、記憶部１２の記憶容量を小さくすることができる。従って、リハビリ装置１を製造し易い装置にすることができる。

（変形例３）
前記第１の実施形態では、手３ｃにマーク６を設置した。マーク６の図案は枠６ａ、方向指示図６ｂ及び識別図６ｃに限らない。他の図案でもよい。例えば、円や楕円、多角形により構成されてもよい。位置認識部１７が認識し易い図案にしても良い。

（変形例４）
前記第１の実施形態では、ヘッドマウントディスプレイ２に１台のカメラ４が設置された。２台以上のカメラ４が設置されても良い。そして、三角測量の方法を用いてカメラ４とマーク６との距離を計測しても良い。他にも、フォーカスを合わせる機構を用いてカメラ４とマーク６との距離を計測しても良い。計測し易い方法を用いても良い。

（変形例５）
前記第１の実施形態では、手３ｃに複数のマーク６が設置された。手３ｃには連続する１つのマークが設置されても良い。そして、カメラ４から撮影される場所の図案で手３ｃの姿勢がわかるようにしても良い。

（変形例６）
前記第１の実施形態では、リハビリ装置１を用いて１人でリハビリ治療を行えるとした。介助者がリハビリ治療を行っても良い。このとき、介助者は複数の患者３を同時に介助することができるので、効率よくリハビリ治療を行うことができる。

（変形例７）
前記第１の実施形態では、リハビリ装置１を用いて手３ｃのリハビリ治療を行った。リハビリ装置１を用いて指のリハビリ治療を行っても良い。指に小型のマーク６を設置することにより、第１の実施形態と同様に行うことができる。

（変形例８）
前記第１の実施形態では、指を曲げて伸ばす動作の動画を形成した。他の動作の動画を形成しても良い。例えば、１本の指を伸ばして、他の指を曲げる動作にしても良い。他にも、グー、チョキ、パーの形態の動作にしても良い。各種の動画を用いることにより、患者３がリハビリ治療を継続し易くすることができる。

（変形例９）
前記第１の実施形態では、鏡部２ａは非透過型の鏡とした。鏡部２ａは透過型でも良い。このとき、画像形成部１８は鏡部２ａを透過して見える手３ｃと動画の手３ｃが重なって見えるように動画を形成する。これにより、患者３は麻痺した手３ｃが動くように体感することができる。更に、鏡部２ａにカバーをつけて透過型と非透過型とを切り替えるようにしても良い。手３ｃが動くように体感し易い方を選択することができる。

（変形例１０）
前記第１の実施形態では、ヘッドマウントディスプレイ２が動画を表示した。これに限らず、患者３の眼３ｂと手３ｃとの間に動画を表示する装置を配置しても良い。動画を見やすい表示装置を選択できるようにしても良い。疲れ難いリハビリ治療を行うことができる。

（変形例１１）
前記第１の実施形態では、撮影画像２２と模擬画像２３とを重ねて表示した。撮影画像２２を表示せずに模擬画像２３のみを表示しても良い。患者３が入出力端末８を操作して撮影画像２２と模擬画像２３との重なった画像の表示と模擬画像２３の表示とを選択できるようにしても良い。患者３が手３ｃの動きを体感し易い方を選択することができる。

１…幻肢痛治療支援装置としてのリハビリ装置、２…表示部としてのヘッドマウントディスプレイ、３ｃ…麻痺した身体部分としての手、４…撮影部及び撮像装置としてのカメラ、６…マーク、８…入力部としての入出力端末、１７…認識部としての位置認識部、１８…画像形成部。

Claims (8)

1. 麻痺した身体部分の機能を回復するリハビリ装置であって、
   前記麻痺した身体部分に設置されたマークを撮影し撮影画像を出力する撮影部と、
   前記撮影画像を入力し前記マークの画像を用いて前記麻痺した身体部分の位置を認識する認識部と、
   前記麻痺した身体部分が動く動画を出力する画像形成部と、
   前記麻痺した身体部分に重ねて前記動画を表示する表示部と、を備えることを特徴とするリハビリ装置。
2. 請求項１に記載のリハビリ装置であって、
   前記認識部は前記マークの画像を用いて前記麻痺した身体部分の姿勢を認識し、
   前記画像形成部は前記麻痺した身体部分の姿勢と同じ姿勢で動く動画を出力することを特徴とするリハビリ装置。
3. 請求項１または２に記載のリハビリ装置であって、
   前記認識部は前記マークの画像を用いて前記マークと前記撮影部との距離を認識し、
   前記画像形成部は前記麻痺した身体部分が動く動画を前記距離に応じた大きさで出力することを特徴とするリハビリ装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のリハビリ装置であって、
   前記認識部は前記マークの画像を用いて前記麻痺した身体部分が延在する方向を認識し、
   前記画像形成部は前記麻痺した身体部分が向く方向と同じ方向を向いて動く動画を出力することを特徴とするリハビリ装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のリハビリ装置であって、
   前記撮影部が有する撮像装置の台数は１台であることを特徴とするリハビリ装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のリハビリ装置であって、
   前記マークは前記麻痺した身体部分に複数設置されることを特徴とするリハビリ装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のリハビリ装置であって、
   前記画像形成部が出力する前記麻痺した身体部分が動く動画の早さを指示する入力部を備えることを特徴とするリハビリ装置。
8. 欠損した身体部分の痛みを軽減させる幻肢痛治療支援装置であって、
   前記欠損した身体部分に続く身体部分に設置されたマークを撮影する撮影部と、
   前記マークを用いて前記欠損した身体部分の位置を認識する認識部と、
   前記欠損した身体部分が動く動画を出力する画像形成部と、
   前記欠損した身体部分の位置に前記動画を表示する表示部と、を備えることを特徴とする幻肢痛治療支援装置。

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