JP2017037563A - 医療機器、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】疼痛の治療のために、より強く錯覚を引き起こし、治療効果を向上させること。【解決手段】治療対象部位が反復動作している動画を、黒色の背景と共に、スクリーン部材に表示する。【選択図】図８

Description

本発明は、医療機器に関する。

欠損した四肢の疼痛（幻肢痛）を軽減するために、欠損した部位が運動しているかのような動画を患者に視認させつつ、欠損した部位を動画に合わせて運動させているかのように、患者に想像させる治療法が知られている。こうすることで、患者の脳が「幻肢は存在しない」と結論付けることを誘導し、疼痛が軽減すると考えられている。特許文献１には、上記の治療に用いられる医療機器が開示されている。

特開２００４−２９８４３０号公報

上記の治療法は、上記の視認と想像とを連動させることで、患者の脳に錯覚を引き起こすことが重要であると考えられている。さらに、上記の治療法は、幻肢痛以外の疼痛、或いは四肢の麻痺のリハビリにも効果があると考えられている。本願発明は、上記先行技術を踏まえ、より強く錯覚を引き起こし、治療効果を向上させることを解決課題とする。

本発明は、上記課題を解決するためのものであり、以下の形態として実現できる。

本発明の一形態によれば、医療機器が提供される。この医療機器は、治療対象部位が反復動作している動画を、黒色の背景と共に、スクリーン部材に表示する。この形態によれば、背景色が黒であるため、没入感が強くなる。この結果、より強く錯覚が起こり、治療効果が向上する。

上記形態において、前記スクリーン部材のうち、少なくとも背景となる部位は、黒色でもよい。この形態によれば、背景を黒色にすることが容易に実現できる。

上記形態において、前記動画を黒色の背景と共に、前記スクリーン部材に投射してもよい。この形態によれば、背景を黒色にすることが容易に実現できる。例えば、治療対象部位のみを投射しなくてもよくなる。

上記形態において、前記スクリーン部材は、前記治療対象部位および前記治療対象部位の対になる部位の少なくとも何れかである特定部位、並びに患者の目の間に配置されてもよい。この形態によれば、動画を視認させつつ、特定部位を動画が表示されている位置に近づけることができる。この結果、より強く錯覚が起こり、治療効果が向上する。

上記形態において、前記スクリーン部材は、半透明でもよい。この形態によれば、動画と共に、特定部位を視認できる。この結果、より強く錯覚が起こり、治療効果が向上する。

上記形態において、前記スクリーン部材は、前記動画の表示中において、前記特定部位に沿って盛り上がった形状をしており；前記動画は、前記盛り上がった部位に表示されてもよい。この形態によれば、より強く錯覚が起こり、治療効果が向上する。

本発明は、上記以外の種々の形態で実現できる。例えば、治療方法やこの治療方法を実現するためのプログラム等の形態で実現できる。

医療機器の側面図。 寒冷紗と、透明板と、箱とを示す斜視図。 患者が、箱の中に右手を入れた様子を示す図。 プロジェクターの内部構成を示すブロック図。 投射処理を示すフローチャート。 初期画像を示す図。 ダイアログ画面の拡大図。 動画の再生中における第１状態を示す図。 動画の再生中における第２状態を示す図。 実施形態２における医療機器の側面図。 患者が布と台との間に両手を入れた様子を示す図。 動画の再生中における第１状態を示す図。 第１状態における断面図。 動画の再生中における第２状態を示す図。 第２状態における断面図。

実施形態１を説明する。図１は、医療機器２０の側面図である。医療機器２０は、幻肢痛の治療や、指の機能回復のためのリハビリに用いられる。医療機器２０は、寒冷紗３０と、透明板４０と、箱５０と、支柱６０と、プロジェクター１００とを備える。図１は、箱５０の一部を仮想的に切り欠いて示している。本実施形態および後述する実施形態２では、鉛直方向をＺ方向、水平面をＸＹ平面とする。

プロジェクター１００は、詳しくは後述するように、治療用の動画を寒冷紗３０に投射する表示装置である。支柱６０は、箱５０に固定されており、プロジェクター１００を支持する。

図２は、寒冷紗３０と、透明板４０と、箱５０とを示す斜視図である。医療機器２０の使用時においては、図１に示すように、箱５０の上に透明板４０を載せ、さらにその上に寒冷紗３０を載せる。

寒冷紗３０は、荒く平織に織り込んだ布であり、織り目から反対側が透けて見える。寒冷紗３０を構成する糸は、黒色である。寒冷紗３０は、プロジェクター１００によって投射される映像を映し出すスクリーン部材として機能する。

ここで、本実施形態における黒色を定義する。本実施形態における黒色とは、次の２つの条件の少なくとも何れかを満たすことである。（１）光学濃度ＯＤ＞１．５、（２）Ｌ^*ａ^*ｂ^*系において、明度Ｌ^*＜１８、且つ、ａ^*＜９、且つ、ｂ^*＜２０。

透明板４０は、アクリルやガラス等で形成された板であり、無色透明で剛性を有する部材である。透明板４０は、寒冷紗３０を平らに敷くために、箱５０の上に載せられる。

箱５０のシルエットは、ほぼ直方体である。箱５０は、患者Ｋが前腕および手を入れて底面に載せることができるように、４つの側面のうちの１つが設けられてない。なお、本実施形態における手とは、手首から先の部位である。さらに箱５０は、患者Ｋが中に入れた手を視認できるように、天面が設けられていない。箱５０の底面および３つの側面の内面は、黒色である。

図３は、患者Ｋ１が、箱５０の中に右手Ｒ１を入れた様子を示す。患者Ｋ１は、左腕を欠損しており、左腕の幻肢痛を感じている。患者Ｋ１の治療対象部位は、欠損した左手である。患者Ｋ１の右手Ｒ１は、治療対象部位の対になる部位である。以下、治療対象部位と、治療対象部位の対になる部位との中で、実存する部位をまとめて、特定部位とも呼ぶ。患者Ｋ１の場合、右手Ｒ１が特定部位である。

患者Ｋ１が、箱５０の中に特定部位としての右手Ｒ１を入れることによって、寒冷紗３０が、特定部位と患者Ｋ１の目との間に配置される。患者Ｋ１は、箱５０の中に入れた右手Ｒ１を、寒冷紗３０及び透明板４０を介して視認できる。

図４は、プロジェクター１００の内部構成を示すブロック図である。プロジェクター１００は、投射部２００と、撮像部３００と、投射画像生成部５００と、位置検出部６００と、制御部７００（コンピューター）と、接触検出部８００と、を有している。

制御部７００は、プロジェクター１００内部の各部の制御を行う。制御部７００は、位置検出部６００で検出された指示体８０の３次元位置、および接触検出部８００による指示体８０の接触検出に基づき、指示体８０によってダイアログ画面Ｄ（後述）上で行われた指示の内容を判定する。指示体８０とは、例えば、患者Ｋや補助者の指などである。制御部７００は、その指示の内容に従って投射画像を作成又は変更することを投射画像生成部５００に指令する。

投射画像生成部５００は、投射画像を記憶する投射画像メモリー５１０を有しており、投射部２００によって投射される投射画像を生成する機能を有する。投射画像生成部５００は、更に、投射画面の台形歪みを補正するキーストーン補正部としての機能を有することが好ましい。

投射部２００は、投射画像生成部５００で生成された投射画像を投射する機能を有する。投射部２００は、図２で説明した投射レンズ２１０の他に、光変調部２２０と、光源２３０とを有する。光変調部２２０は、投射画像メモリー５１０から与えられる投射画像データに応じて光源２３０からの光を変調することによって投射画像光ＩＭＬを形成する。この投射画像光ＩＭＬは、典型的には、ＲＧＢの３色の可視光を含むカラー画像光であり、投射レンズ２１０によって投射される。光源２３０としては、超高圧水銀ランプ等の光源ランプの他、発光ダイオードやレーザーダイオード等の種々の光源を採用可能である。光変調部２２０としては、透過型又は反射型の液晶パネルやデジタルミラーデバイス等が採用可能であり、色光別に複数の光変調部２２０を備える構成でもよい。

撮像部３００は、第１カメラ３１０と第２カメラ３２０とを有している。第１カメラ３１０及び第２カメラ３２０は、検出光の波長を含む波長領域の光を受光して撮像する機能を有する。第１カメラ３１０及び第２カメラ３２０の撮像は、検出光照射部４１０から照射検出光ＩＤＬが照射される期間と、検出光照射部４１０から照射検出光ＩＤＬが照射されない期間との両方で実行される。

第１カメラ３１０及び第２カメラ３２０の少なくとも一方は、近赤外光を含む光を用いて撮像する機能に加えて、可視光を含む光を用いて撮像する機能を有することが好ましい。こうすれば、投射された画像をそのカメラで撮像し、その画像を利用して投射画像生成部５００がキーストーン補正を実行することが可能である。１台以上のカメラを利用したキーストーン補正の方法は周知なので、ここではその説明を省略する。

位置検出部６００は、第１カメラ３１０及び第２カメラ３２０で撮像された画像を分析して、三角測量を利用して指示体８０の先端部の三次元位置座標を算出する機能を有する。

接触検出部８００は、指示体８０の寒冷紗３０への接触の検出を、位置検出部６００によって検出された３次元位置座標に基づいて実行する。

図５は、投射処理を示すフローチャートである。投射処理は、制御部７００が記憶しているプログラムを、制御部７００が実行することで実現される。投射処理は、動画を生成するための動画生成処理と、生成された動画を再生し、スクリーンへ表示するための表示処理とを含む。投射処理は、制御部７００が、プロジェクター１００の電源が投入されたことを契機に開始する。まず、初期画像ＳＧを投射する（Ｓ８１０）。

図６は、初期画像ＳＧを示す。初期画像ＳＧは、図６に示すように、背景Ｈと、ダイアログ画面Ｄと、第１状態における画像Ｔとを含む。背景Ｈは、無地で黒色の画像領域である。画像Ｔは、手の画像である。第１状態とは、手を開いた状態である。これに対して第２状態は、手を握った状態である。第１，第２状態は共に、手の甲がＺ方向下向き、手の平がＺ方向上向きに面した状態である。よって、初期画像ＳＧにおける画像Ｔは、手の平の画像を含む。

図７は、ダイアログ画面Ｄの拡大図である。ダイアログ画面Ｄは、画像Ｔの再生条件を設定入力するための画面である。ダイアログ画面Ｄへの入力は、患者Ｋ１又は補助者が実行する。

図７に示すように、ダイアログ画面Ｄは、設定項目として、開始位置、終了位置、順方向速度、逆方向速度、順方向待機時間、及び逆方向待機時間を含む。これらの設定項目にはそれぞれ、スライドバーと設定値の表示とが設けられている。患者Ｋまたは補助者は、スライドバーを左右に移動させるように、寒冷紗３０を指でなぞることによって、各設定項目の設定値を変更できる。

開始位置とは、第１状態として用いる画像を設定するための項目である。数値が小さいほど、より手が開いた状態に対応する。終了位置とは、第２状態として用いる画像を設定するための項目である。数値が大きいほど、手をより握りしめた状態に対応する。

順方向速度とは、順方向移行について画像が変化する速度のことである。順方向移行とは、第１状態から第２状態に移行することである。逆に第２状態から第１状態に移行することを逆方向移行と呼ぶ。逆方向移行について画像が変化する速度が、図７に示された逆方向速度である。

逆方向移行の動作から順方向移行の動作の間には画像Ｔの動きが停止する時間が設けられている。このように画像Ｔの動きが停止することを順方向待機と呼び、待機時間を順方向待機時間と呼ぶ。

同様に、順方向移行の動作から逆方向移行の動作の間には画像Ｔの動きが停止する時間が設けられている。このように画像Ｔの動きが停止することを逆方向待機と呼び、待機時間を逆方向待機時間と呼ぶ。従って、画像Ｔの動きは、順方向移行、逆方向待機、逆方向移行、順方向待機の順に行われる。そして、順方向待機の次には順方向移行から再度繰り返される。

上記設定項目の下に配置された「開始」は、画像Ｔの動作を開始させるための表示である。「終了」は、画像Ｔの動作を終了させるための表示である。

Ｓ８１０の後、ダイアログ画面Ｄを通じて入力された指示を判定する（Ｓ８２０）。開始位置が変更された場合（Ｓ８２０、開始位置の変更）、変更後の開始位置を記憶し（Ｓ８３０）、Ｓ８１０に戻る。再度のＳ８１０においては、変更された開始位置を反映させる。

開始位置以外の設定値が変更された場合（Ｓ８２０、他の変更）、変更後の設定値を記憶し（Ｓ８４０）、Ｓ８２０に戻る。開始指示が入力された場合（Ｓ８２０、開始）、画像Ｔが変化する動画を再生する（Ｓ８５０）。

図８は、動画の再生中における第１状態を示す図である。図９は、動画の再生中における第２状態を示す図である。患者Ｋ１は、画像Ｔおよび右手Ｒ１を視認しつつ、画像Ｔの動きに合わせて、右手Ｒ１を握ったり開いたりする。患者Ｋ１は、さらに、画像Ｔの動きに合わせて、欠損した左手を握ったり開いたりしているかのように想像する。

動画の再生は、終了指示が入力されなければ（Ｓ８６０、ＮＯ）、継続する。終了指示が入力された場合（Ｓ８６０、ＹＥＳ）、Ｓ８１０に戻る。投射処理は、プロジェクター１００の電源が落とされるまで継続する。

本実施形態によれば、少なくとも以下の効果を得ることができる。
（１）スクリーン部材としての寒冷紗３０と、プロジェクター１００によって投射される背景Ｈとが共に黒色であるので、画像Ｔを見る患者Ｋ１は没入感を覚える。このため、錯覚が強くなり、治療効果の向上が期待できる。

（２）患者Ｋ１は、欠損していない手を画像Ｔの直ぐ下に配置し、画像Ｔの模倣運動している自分の手を視認できる。このため、患者Ｋ１は、模倣運動を実践できているかを確認できる。

図１０は、実施形態２における医療機器２０ａの側面図である。医療機器２０ａは、布３０ａと、支柱６０と、台７０と、プロジェクター１００とを備える。支柱６０及びプロジェクター１００は、実施形態１と同じであるので、説明を省略する。

台７０は、支柱６０を支持すると共に、布３０ａ及び患者Ｋの前腕および手を載せるためのものである。布３０ａは、黒色で、柔らかく、遮光性を有する素材で形成されている。図１０は、布３０ａの一部を仮想的に切り欠いて示している。

図１１は、患者Ｋ２が布３０ａと台７０との間に両手を入れた様子を示す。患者Ｋ２は、左手に麻痺症状がある。患者Ｋ２の治療対象部位は、麻痺症状がある左手である。患者Ｋ２の右手は、治療対象部位の対になる部位である。患者Ｋ２の特定部位は、左手および右手である。

患者Ｋ１が布３０ａと、台７０との間に左手および右手を入れることによって、特定部位と患者Ｋ２の目との間に、スクリーン部材としての布３０ａが配置される。布３０ａは、柔らかいので、図１１に示すように、手の形状に沿って盛り上がる。

実施形態２においても、実施形態１と同様な投射処理が実行される。以下、実施形態２における第１状態および第２状態の様子を説明する。

図１２は、動画の再生中（Ｓ８５０）における第１状態を示す図である。図１３は、第１状態における断面図である。患者Ｋ２は、画像Ｔが投射されるＸＹ方向位置に、右手Ｒ２及び左手（図示なし）を配置する。

図１４は、動画の再生中における第２状態を示す図である。図１５は、第２状態における断面図である。

第１状態、第２状態の何れにおいても、画像Ｔが投射される部位は、右手Ｒ２及び左手によって盛り上がっているので、画像Ｔが立体的に見える。このため、没入感が強まり、治療効果の向上が期待できる。

本発明は、本明細書の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現できる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、先述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、先述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことができる。その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除できる。例えば、以下のものが例示される。

黒色の定義は、上記したものに限定されず、患者に没入感を与え、治療効果の向上が期待できる色であれば、どのような定義でもよい。

治療対象部位が反復動作している動画と、背景としての黒色とを表示する手法は、種々考えられる。例えば、スクリーン部材および表示装置を兼ねる構成として、シースルーディスプレイを用いてもよい。シースルーディスプレイは反対側が透けて見えるため、実施形態１と同様な態様で治療ができる。この他、スクリーン部材として、ハーフミラー、調光ガラス、液晶パネル等を用いてもよい。

実施形態１において、寒冷紗の代わりに剛性のある部材を用いれば、透明板を用いなくてもよい。上記剛性のある部材は、寒冷紗と同様、黒色で、反対側が透けて見えることが好ましい。

実施形態１，２と同様に、プロジェクターによる投射によって動画を表示する場合、プロジェクターによって投射される背景と、スクリーン部材において背景を表示する部位との少なくとも一方が黒色であってもよい。例えば、プロジェクターは動画の部位のみを投射するようにして、背景を投射しなくてもよい。

両手を欠損しており、両手に幻肢痛を感じている患者の治療に用いてもよい。この場合、スクリーン部材を半透明にしなくてもよいし、手および前腕を配置するスペースを設けなくてもよい。
実施形態２におけるスクリーン部材としての布を、半透明にしてもよい。

患者の正常な部位については、動画を表示しなくてもよい。例えば、実施形態１の場合、右手の動画を投射しなくてもよい。この場合、患者は、欠損した左手を動画に合わせて動かしているように想像するだけで、右手の運動はしなくてもよい。この場合、スクリーン部材を半透明にしなくてもよい。また、患者の正常な部位について動画を表示する場合であっても、半透明にしなくてもよい。

ダイアログ画面による設定項目は、変更してもよい。例えば、手の大きさ、手の色、左手と右手との距離、手の位置、手の角度などを追加してもよい。手の位置とは、２次元的な位置、つまりＸ−Ｙ方向の位置のことである。手の角度とは、前腕の長手方向を中心に手を回転させる際の回転方向の位置のことである。手の角度を変化させると、例えば、Ｚ方向上向きになるのが、手の平になったり、手の甲になったりする。

インタラクティブ機能を有しないプロジェクターを用い、ダイアログ画面を設けなくてもよい。この場合、プロジェクターに設けられた物理スイッチによって、設定値が変更できるように構成されてもよいし、外部装置としてのパソコンをプロジェクターに接続し、パソコンを通じて設定値が変更できるように構成されてもよい。

実施形態１の医療機器を、麻痺のリハビリ用に用いてもよい。
実施形態２の医療機器を、幻肢痛の治療に用いてもよい。

治療対象部位は、手でなくてもよい。例えば、肘関節、肩関節、股関節、足関節などの運動または運動しているかのように想像することによる治療に用いてもよい。

上記の各実施形態では、投射処理として動画の生成と動画の投映（投射）との双方が実行されることとしたが、動画の生成と投映とを分けて実行する構成としてもよい。また、プロジェクター内部の制御部７００に記憶されたプログラムによって投射処理が実行される構成としたが、プロジェクターに接続された外部のコンピューターで動画の生成が行われ、動画の投映がプロジェクターによって実行される構成としてもよい。

２０…医療機器、２０ａ…医療機器、３０…寒冷紗、３０ａ…布、４０…透明板、５０…箱、６０…支柱、７０…台、８０…指示体、１００…プロジェクター、２００…投射部、２１０…投射レンズ、２２０…光変調部、２３０…光源、３００…撮像部、３１０…第１カメラ、３２０…第２カメラ、４１０…検出光照射部、５００…投射画像生成部、５１０…投射画像メモリー、６００…位置検出部、７００…制御部、８００…接触検出部

Claims (7)

1. 治療対象部位が反復動作している動画を、黒色の背景と共に、スクリーン部材に表示する
   医療機器。
2. 前記スクリーン部材のうち、少なくとも背景となる部位は、黒色である
   請求項１に記載の医療機器。
3. 前記動画を黒色の背景と共に、前記スクリーン部材に投射する
   請求項１又は請求項２に記載の医療機器。
4. 前記スクリーン部材は、前記治療対象部位および前記治療対象部位の対になる部位の少なくとも何れかである特定部位、並びに患者の目の間に配置される
   請求項１から請求項３までの何れか一項に記載の医療機器。
5. 前記スクリーン部材は、半透明である
   請求項４に記載の医療機器。
6. 前記スクリーン部材は、前記動画の表示中において、前記特定部位に沿って盛り上がった形状をしており、
   前記動画は、前記盛り上がった部位に表示される
   請求項４又は請求項５に記載の医療機器。
7. コンピューターに、
   治療対象部位が反復動作し、かつ前記治療対象部位の背景が黒色である動画を生成させる
   ためのプログラム。

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