JP2018508251A - 手のリハビリ運動システム及び方法 - Google Patents

Abstract

手のリハビリ運動システム及び方法に関する。一実施形態に係る手のリハビリ運動装置は、使用者の手の各部位に配置されて前記各部位の動きを検知する複数の検知部と、前記複数の検知部で検知された動きデータを出力装置に転送する通信部とを含み、前記複数の検知部は、使用者の各手指に配置される複数の手指検知部と、前記使用者の手の甲に配置される手の甲検知部と、前記使用者の手首に配置される手首検知部とを含み、前記複数の手指検知部、前記手の甲検知部、及び前記手首検知部のうち少なくとも一つには、前記各検知部を該当部位に固定させるための固定手段が配置されることを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、手のリハビリ運動システム及び方法に関する。

手のリハビリ運動装置は、麻痺／片麻痺患者の手のリハビリ運動を支援するための装置である。患者が手のリハビリ運動装置を着用した状態で手を動かせば、手のリハビリ運動装置は手の動きを検知し、医者や治療師は手のリハビリ運動装置で検知された結果を参照し、リハビリ運動の強度や種類を適切に変更できる。

手の動きを検知するために、手のリハビリ運動装置の各部位にはベンドセンサ（ｂｅｎｄ ｓｅｎｓｏｒ）が配置される。ベンドセンサとは、曲がる情報によって抵抗値が変化する特性を有するセンサをいう。

ところが、従来のように、ベンドセンサのみを用いる場合、検知結果の正確度が低下するだけでなく、手の微細な動きを検知することが容易ではない。

そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、手の動きをより正確に検知できる手のリハビリ運動システム及び方法を提供することにある。

前述した課題を解決するために、一実施形態に係る手のリハビリ運動装置は、使用者の手の各部位に配置されて前記各部位の動きを検知する複数の検知部と、前記複数の検知部で検知された動きデータを出力装置に転送する通信部とを含み、前記複数の検知部は、使用者の各手指に配置される複数の手指検知部と、前記使用者の手の甲に配置される手の甲検知部と、前記使用者の手首に配置される手首検知部とを含み、前記複数の手指検知部、前記手の甲検知部、及び前記手首検知部のうち少なくとも一つには、前記各検知部を該当部位に固定させるための固定手段が配置され得る。

前記複数の手指検知部は、親指、人差し指、中指、薬指及び小指にそれぞれ配置される親指検知部、人差し指検知部、中指検知部、薬指検知部及び小指検知部を含むことができる。

前記親指検知部、前記人差し指検知部、前記中指検知部、前記薬指検知部及び前記小指検知部は、該当手指の第一関節に配置された第一関節検知部及び該当手指の第二関節に配置された第二関節検知部をそれぞれ含むことができる。

前記第一関節検知部は、第１連結部により前記手の甲検知部に連結され、前記第二関節検知部は、第２連結部により前記第一関節検知部に連結され、前記第１連結部に含まれたラインのうち一部のラインは、前記出力装置との無線通信のためのアンテナとして使用され得る。

前記人差し指検知部、前記中指検知部、前記薬指検知部及び前記小指検知部は、該当手指の第一関節に配置された第一関節検知部、該当手指の第二関節に配置された第二関節検知部、及び該当手指の第三関節に配置された第三関節検知部をそれぞれ含むことができる。

前記第一関節検知部は、第１連結部により前記手の甲検知部に連結され、前記第二関節検知部は、第２連結部により前記第一関節検知部に連結され、前記第三関節検知部は、第３連結部により前記第二関節検知部に連結され、前記第１連結部に含まれたラインのうち一部のラインは、前記出力装置との無線通信のためのアンテナとして使用され得る。

前記第１連結部、前記第２連結部及び前記第３連結部は、手指の動きに影響を与えないように捩れた形状を有することができる。

前記第１連結部、前記第２連結部及び前記第３連結部は、手指の動きに影響を与えないように伸縮性材質で構成され得る。

前記複数の検知部は、９軸ＩＭＵセンサをそれぞれ含むことができる。

前記複数の検知部は、加速度センサ及びジャイロセンサのうち少なくとも一つをそれぞれ含むことができる。

前記複数の手指検知部にそれぞれ配置された固定手段は、前記各手指検知部の一側に配置され、前記各手指検知部が配置される部位を覆う固定紐及び前記各手指検知部の他側に配置され、前記固定紐の一端が掛けられる固定フックを含むことができる。

前記固定紐は、弾性材質又は伸縮性材質で構成され得る。

前記手の甲検知部に配置された固定手段は、前記手の甲検知部を手の甲に固定させるように掌を覆う第１固定部を含む。

前記手の甲検知部に配置された固定手段は、一端が前記第１固定部と連結され、他端が密着部に連結される第２固定部を更に含み、前記密着部は、親指の第一関節に配置される第一関節検知部と前記手の甲検知部を連結する第１連結部上に配置され、前記第１連結部に沿って移動可能なように実現され得る。

前記出力装置は、前記動きデータに対応するグラフィックオブジェクトを含む画面を構成して出力できる。

前記動きデータが既に格納された基準動きデータと一致しない場合、報知信号を出力するための出力部を更に含むことができる。

前記出力部は、前記報知信号を聴覚的信号として出力するためのスピーカ、前記報知信号を触覚的信号として出力するためのアクチュエータ、前記報知信号を光学的信号として出力するための発光素子のうち少なくとも一つを含むことができる。

前記出力部は、前記手の各部位ごとに配置され得る。

本発明によれば、手の部位別に検知部が配置されるので、手の動きをより正確に検知できるという効果を奏する。

手の部位別に配置された検知部は、ケーブルにより連結されるので、検知部のうち何れか一つが故障した場合、故障した検知部を容易且つ迅速に交換できる。

一部の検知部が故障した場合、手のリハビリ運動装置を交換する必要なく、故障した検知部のみを交換すればよいので、手のリハビリ運動装置のメンテナンス費用を削減できる。

一実施形態に係る手のリハビリ運動システムの構成を示す図である。 一実施形態に係る左手のリハビリ運動装置と右手のリハビリ運動装置の外観を概略的に示す図である。 一実施形態に係る右手のリハビリ運動装置が手に着用された様子を示す図である。 一実施形態に係る右手のリハビリ運動装置の構成を示す図である。 一実施形態に係る出力装置の構成を示す図である。 右手のリハビリ運動装置の動きと、出力装置を介して表示されるゲーム画面の一例を示す図である。 右手のリハビリ運動装置の動きと、出力装置を介して表示されるゲーム画面の一例を示す図である。 右手のリハビリ運動装置の動きと、出力装置を介して表示される画面の他の例を示す図である。 手のリハビリ運動システムを用いた手のリハビリ運動方法の一実施形態を示すフローチャートである。 他の実施形態に係る左手のリハビリ運動装置と右手のリハビリ運動装置の外観を概略的に示す図である。 他の実施形態に係る右手のリハビリ運動装置が手に着用された様子を示す図である。 他の実施形態に係る右手のリハビリ運動装置の構成を示す図である。

本発明の利点及び特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付の図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照すれば明確になる。しかし、本発明は以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で実現され得、但し、本実施形態は本発明の開示が完全なようにし、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に理解させるために提供されるものであり、本発明は請求の範囲の範疇により定義されるだけである。

他の定義がなければ、本明細書で用いられる全ての用語（技術及び科学的用語を含む）は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に共通して理解され得る意味として使用され得る。また、一般に用いられる辞典に定義されている用語は、明白に特に定義されていない限り、理想的に又は過度に解釈されない。

本明細書で用いられた用語は、実施形態を説明するためのものであり、本発明を制限しようとするものではない。本明細書において、単数形は特に言及しない限り複数形も含む。明細書で用いられる「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」及び／又は「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、言及された構成要素以外に一つ以上の他の構成要素の存在又は追加を排除しない。

以下、添付の図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。図面における同一の図面符号は、同一の構成要素を示す。

図１は、一実施形態に係る手のリハビリ運動システムの構成を示す図である。

図１を参照すれば、一実施形態に係る手のリハビリ運動システム１は、手のリハビリ運動装置１００及び出力装置２００を含むことができる。

手のリハビリ運動装置１００は使用者の手に着用され、手の動きを検知する。ここで、使用者とは、手のリハビリ運動を必要とする人又は患者を意味する。手は手指、手の甲及び手首を含む。従って、手の動きとは、手指の動き、手の甲の動き及び手首の動きを含む。また、手指、手の甲及び手首の動きを検知するということは、手指、手の甲及び手首の位置、移動速度及び移動方向を検知することを意味する。

実施形態によれば、手のリハビリ運動装置１００は、左手のリハビリ運動装置（図２の１００Ｌ参照）及び右手のリハビリ運動装置（図２の１００Ｒ参照）のうち少なくとも一つを含む。左手のリハビリ運動装置１００Ｌは、使用者の左手に着用されて左手の動きを検知する。そして、右手のリハビリ運動装置１００Ｒは、使用者の右手に着用されて右手の動きを検知する。左手のリハビリ運動装置１００Ｌ及び／又は右手のリハビリ運動装置１００Ｒで検知された手の動きデータは、出力装置２００に転送される。このとき、手の動きデータは、有線通信方式又は無線通信方式により出力装置２００に転送される。左手のリハビリ運動装置１００Ｌの本体及び右手のリハビリ運動装置１００Ｒの本体は、全体的にシリコン材質で構成され得る。左手のリハビリ運動装置１００Ｌ及び／又は右手のリハビリ運動装置１００Ｒについてのより具体的な説明は、図２、図３及び図４を参照して後述する。

出力装置２００は、手のリハビリ運動と関連するメニューを提供する。実施形態によれば、手のリハビリ運動と関連するメニューとしては、使用者情報メニュー、ゲームメニュー、実行結果メニュー、及び環境設定メニューが挙げられる。

使用者情報メニューは、手のリハビリ運動が必要な使用者の使用者情報を入力できるメニューである。使用者情報としては、名前、性別、年齢、及び病歴が挙げられる。

ゲームメニューは、手のリハビリ運動と関連するゲーム目録を表示できるメニューである。ゲーム目録が表示されれば、使用者は表示されたゲーム目録から所望のゲームを選択し、ゲームをしながら手のリハビリ運動を行える。

実行結果メニューは、使用者が手のリハビリ運動の実行結果を確認できるメニューである。手のリハビリ運動実行結果は、手のリハビリ運動時間、手動作を取った回数、手動作の速度及び手動作の方向のうち少なくとも一つを含むことができる。ここで、手のリハビリ運動時間とは、手のリハビリ運動にかかる時間をいう。そして、手動作は下方への手首の屈曲（ｆｌｅｘｉｏｎ）、上方への手首の伸展（ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）、左側方向への手首の屈曲（Ｒａｄｉａｌ ｆｌｅｘｉｏｎ）、右側方向への手首の屈曲（Ｕｌｎａｒ ｆｌｅｘｉｏｎ）、手首の回転（ｒｏｔａｔｉｏｎ）、手指の屈曲（ｆｉｎｇｅｒ ｆｌｅｘｉｏｎ）、及び手指の伸展（ｗｒｉｓｔ ｅｘｔｅｎｔｉｏｎ）を含むことができる。実施形態によれば、手のリハビリ運動実行結果は、ゲーム別に分類されて提供されてもよく、ゲームとは関係なく統合的に提供されてもよい。

環境設定メニューは、出力装置２００の各種動作状態と関連する情報を設定できるメニューである。

一方、手のリハビリ運動と関連するゲーム目録から所定ゲームが選択されれば、出力装置２００は、手のリハビリ運動装置１００から受信した左手及び／又は右手の動きデータに基づいて、ゲームの画面を構成し、ゲームの実行結果を出力する。

実施形態によれば、出力装置２００は、有線通信方式又は無線通信方式によって、手のリハビリ運動装置１００から左手及び／又は右手の動きデータを受信する。無線通信方式としては、近距離無線通信（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ、ＮＦＣ）、無線ＵＳＢ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＵＳＢ）、ウルトラワイドバンド（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ、ＵＷＢ）、ワイファイ（ＷｉＦｉ）、ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）（登録商標）、ジグビー（ＺＩＧＢＥＥ）（登録商標）、無線周波数通信（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ、ＲＦ）、及び赤外線通信（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｄａｔａ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ、ＩｒＤＡ）が挙げられる。

出力装置２００が手のリハビリ運動装置１００と無線通信方式によって通信を行う場合、出力装置２００と手のリハビリ運動装置１００の間には、ペアリング（ｐａｉｒｉｎｇ）過程が実行され得る。ペアリングとは、出力装置２００の機器情報を手のリハビリ運動装置１００に登録し、手のリハビリ運動装置１００の機器情報を出力装置２００に登録する過程をいう。両装置１００、２００間のペアリング過程が完了すれば、両装置１００、２００の間に送受信されるデータに対してセキュリティを向上させることができる。しかし、両装置１００、２００間において必ずしもペアリング過程が実行されなければならないわけではなく、ペアリング過程は、場合によって省略されてもよい。

手のリハビリ運動装置１００から左手及び／又は右手の動きデータが受信されれば、出力装置２００は、受信された手の動きデータを含む画面を構成し、視覚的信号として出力する。前記画面は、使用者の手のリハビリ運動を支援するためのプログラムやゲームが実行される間に提供される画面であり得る。前記画面は、２次元映像、３次元映像、実写映像、拡張現実映像、又はこれらの組み合わせにより構成され得る。

実施形態によれば、前記画面には、手の動きデータに対応するグラフィックオブジェクト（図６及び図７の４００参照）が配置される。手のリハビリ運動装置１００から左手の動きデータ及び右手の動きデータが全て受信されたら、前記画面には、左手の動きデータに対応するグラフィックオブジェクトと、右手の動きデータに対応するグラフィックオブジェクトが配置される。使用者の左手及び／又は右手が連続的に動く場合、それに対応する（各）グラフィックオブジェクトもやはり連続的に動くようになる。

一方、使用者の手のリハビリ運動を支援するためのプログラムやゲームが終了すれば、出力装置２００は、手のリハビリ運動実行結果を視覚的信号及び聴覚的信号のうち少なくとも一つとして出力できる。手のリハビリ運動実行結果は、出力装置２００内に格納されてもよく、有線通信方式又は無線通信方式によって外部装置（図示せず）に転送されてもよい。

前述したような出力装置２００は、有無線通信装置を含むことができる。通信装置としては、携帯電話（Ｃｅｌｌｕｌａｒ ｐｈｏｎｅ）、ＰＣＳフォン（ＰＣＳ ｐｈｏｎｅ；Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｅｒｖｉｃｅ ｐｈｏｎｅ）、同期式／非同期式ＩＭＴ-２０００（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ-２０００）の移動端末、パームＰＣ（Ｐａｌｍ Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、携帯情報端末（ＰＤＡ；Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、スマートフォン（Ｓｍａｒｔ ｐｈｏｎｅ）、 ワップフォン（ＷＡＰ ｐｈｏｎｅ；Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃａｏ ｐｈｏｎｅ）及びモバイルゲーム機が挙げられる。

また、出力装置２００は、使用者の身体、例えば、頭や顔に着用され得る着用型装置であり得る。このために出力装置２００の外形は、ヘルメット形状や眼鏡形状を有することができる。しかし、出力装置２００の外形が例示された形状に必ずしも限定されるものではなく、フレキシブルな形状を有することもできる。

以上、図１を参照して一実施形態に係る手のリハビリ運動システム１の構成を説明した。手のリハビリ運動装置１００及び／又は出力装置２００は、使用者個人が所有している装置であってもよく、病院やリハビリテーションセンターなどの専門医療機関が所有している装置であってもよい。

次に、図２、図３及び図４を参照して手のリハビリ運動装置１００の外観及び構成についてより具体的に説明する。

図２は、一実施形態に係る左手のリハビリ運動装置１００Ｌ及び右手のリハビリ運動装置１００Ｒの外観を概略的に示す図であり、図３は、右手のリハビリ運動装置１００Ｒが手に着用された様子を示す図である。そして、図４は、右手のリハビリ運動装置１００Ｒの構成を示す図である。

前述したように、手のリハビリ運動装置１００は、左手のリハビリ運動装置１００Ｌ及び右手のリハビリ運動装置１００Ｒを含むことができる。左手のリハビリ運動装置１００Ｌ及び右手のリハビリ運動装置１００Ｒは、その構成要素は実質的に同一であり、各構成要素の配置が対称的であるという点で差がある。従って、以下の説明では右手のリハビリ運動装置１００Ｒを中心にその外形及び構成を説明する。

図２、図３及び図４を参照すれば、右手のリハビリ運動装置１００Ｒは、複数の手指検知部１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、手の甲検知部１６０、手首検知部１７０及び電圧供給部１８０を含む。

電圧供給部１８０は、各検知部１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０に電圧を供給する。電圧供給部１８０は、例えば、バッテリを含むことができる。図２及び図３に示すように、電圧供給部１８０は、手首検知部１７０に機械的に結合され得る。

一実施形態によれば、電圧供給部１８０は、手首検知部１７０から機械的に分離可能なように実現され得る。具体的には、手首検知部１７０の両側に配置された結合手段１７１が同時に押される場合、手首検知部１７０から電圧供給部１８０が分離されるように実現され得る。この場合、手首検知部１７０から分離された電圧供給部１８０は、余分の他の電圧供給部（図示せず）に交換されるか、別途に備えられた充電装置（図示せず）と電気的に接続されて充電され得る。このとき、電圧供給部１８０は、有線電力転送技術又は無線電力転送技術によって、充電装置から電力の供給を受けることができる。

他の実施形態によれば、電圧供給部１８０は、手首検知部１７０と機械的に一体に実現され得る。この場合、電圧供給部１８０は、外部の電力供給源により充電され得る。一例として、電圧供給部１８０は、有線充電方式によって充電され得る。このために電圧供給部１８０には、充電用ケーブルの端子が挿入される挿入溝（図示せず）が配置され得る。他の例として、電圧供給部１８０は、無線充電方式によって充電され得る。このために電圧供給部１８０には、電力供給源から無線で電力を受信するための無線電力受信部（図示せず）が配置され得る。

電圧供給部１８０に含まれたバッテリは、曲げられない一般のバッテリであるか、紙のように曲げられるフレキシブルバッテリであり得る。実施形態によれば、電圧供給部１８０は、使用者の手のリハビリ運動への影響が少ないか、影響を与えない位置に配置される。一例として、電圧供給部１８０は、図３に示すように、使用者の手首近くの前腕に配置され得る。実施形態によれば、電圧供給部１８０には、電圧供給部１８０を使用者の腕に固定するための固定手段１８０ｂが追加で具備され得る。固定手段１８０ｂは、前腕周囲の一部を覆うようにフック状を有するか、使用者が前腕を入れることができるようにリング状を有することができる。このような固定手段１８０ｂは、弾性材質や伸縮性材質で構成され得る。

複数の手指検知部１１０、１２０、１３０、１４０、１５０は、親指検知部１１０、人差し指検知部１２０、中指検知部１３０、薬指検知部１４０及び小指検知部１５０を含む。各検知部１１０、１２０、１３０、１４０、１５０は、第一関節検知部１１１、１２１、１３１、１４１、１５１及び第二関節検知部１１２、１２２、１３２、１４２、１５２を含む。

第一関節検知部１１１、１２１、１３１、１４１、１５１は、使用者の各手指の基節（Ｐｒｏｘｉｍａｌ Ｐｈａｌａｎｇｅ）に配置される。図３に示すように、第一関節検知部１１１、１２１、１３１、１４１、１５１には、第一関節検知部１１１、１２１、１３１、１４１、１５１を各手指の第一関節に固定させるための固定手段１１１ｂ、１１１ｃ、１２１ｂ、１２１ｃ、１３１ｂ、１３１ｃが配置される。

図３に示すように、それぞれの固定手段１１１ｂ、１１１ｃ、１２１ｂ、１２１ｃ、１３１ｂ、１３１ｃは、固定紐１１１ｂ、１２１ｂ、１３１ｂ及び固定フック１１１ｃ、１２１ｃ、１３１ｃを含む。

固定紐１１１ｂ、１２１ｂ、１３１ｂは、第一関節検知部１１１、１２１、１３１の一側に配置される。固定フック１１１ｃ、１２１ｃ、１３１ｃは、第一関節検知部１１１、１２１、１３１の他側に配置される。固定紐１１１ｂ、１２１ｂ、１３１ｂで各手指の第一関節を覆った後、固定紐１１１ｂ、１２１ｂ、１３１ｂの一端を固定フック１１１ｃ、１２１ｃ、１３１ｃに引っ掛けると、第一関節検知部１１１、１２１、１３１を該当部位に密着させることができる。このとき、固定紐１１１ｂ、１２１ｂ、１３１ｂは、弾性材質又は伸縮性材質で構成され得る。このように固定紐１１１ｂ、１２１ｂ、１３１ｂを弾性材質又は伸縮性材質で構成すれば、手指の太さと関係なく、第一関節検知部１１１、１２１、１３１を該当部位に密着させることができる。

図３は、固定手段１１１ｂ、１１１ｃ、１２１ｂ、１２１ｃ、１３１ｂ、１３１ｃが固定紐１１１ｂ、１２１ｂ、１３１ｂと固定フック１１１ｃ、１２１ｃ、１３１ｃを含む場合を示している。しかし、固定手段は、他の形態で構成されてもよい。例えば、固定手段は、各手指の第一関節の周囲の一部を覆うようにフック状を有するか、各手指を入れることができるようにリング状を有することができる。このような固定手段は弾性材質、例えば、ゴム材質で構成されるか、伸縮性材質で構成され得る。

前述したような第一関節検知部１１１、１２１、１３１、１４１、１５１は、使用者の各手指の基節の動きを検知する。このために第一関節検知部１１１、１２１、１３１、１４１、１５１は、図４に示すように、印刷回路基板上に実装されたＩＭＵセンサ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｕｎｉｔ Ｓｅｎｓｏｒ）１１１ａ、１２１ａ、１３１ａ、１４１ａ、１５１ａを含む。

ＩＭＵセンサ１１１ａ、１２１ａ、１３１ａ、１４１ａ、１５１ａは、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）基盤の９軸ＩＭＵセンサであり得る。９軸ＩＭＵセンサは、３軸加速度センサ（Ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｏｒ）と、３軸ジャイロスコープセンサ（Ｇｙｒｏｓｃｏｐｅ Ｓｅｎｓｏｒ）と、３軸地磁気センサ（Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ ｍａｇｎｅｔｉｓｍ Ｓｅｎｓｏｒ）を含む。３軸加速度センサは、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の移動慣性（加速度）を測定する。３軸ジャイロスコープセンサは、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の回転慣性（角速度）を測定する。３軸地磁気センサは、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の方位角（地磁気の方向）を測定する。

他の実施形態によれば、第一関節検知部１１１、１２１、１３１、１４１、１５１は、ＩＭＵセンサの代わりに、加速度センサ及び地磁気センサのうち少なくとも一つを含むことができる。一例として、第一関節検知部１１１、１２１、１３１、１４１、１５１は、加速度センサのみを含むことができる。他の例として、第一関節検知部１１１、１２１、１３１、１４１、１５１は、加速度センサ及びジャイロセンサを含むことができる。

第一関節検知部１１１、１２１、１３１、１４１、１５１は、第１連結部１１３、１２３、１３３、１４３、１５３によって手の甲検知部１６０と連結される。具体的には、第一関節検知部１１１、１２１、１３１、１４１、１５１の印刷回路基板にはコネクタ（図示せず）が配置されるが、このコネクタには第１連結部１１３、１２３、１３３、１４３、１５３の一端が連結される。第１連結部１１３、１２３、１３３、１４３、１５３の他端は、手の甲検知部１６０の印刷回路基板に配置されたコネクタ（図示せず）に連結される。

実施形態によれば、第１連結部１１３、１２３、１３３、１４３、１５３は、手指の動きに妨害とならないように、その長さ、形状及び材質のうち少なくとも一つが決定され得る。

一例として、第１連結部１１３、１２３、１３３、１４３、１５３の長さは、第一関節検知部１１１、１２１、１３１、１４１、１５１と手の甲検知部１６０間の距離に比べて長い長さを有し、固定電話のコードのように捩れている形状を有することができる。この場合、使用者が右手のリハビリ運動装置１００Ｒを着用した状態で手指を曲げれば、第１連結部１１３、１２３、１３３、１４３、１５３の捩れている部分が延びるので、手指の動きを妨げない。

他の例として、第１連結部１１３、１２３、１３３、１４３、１５３の長さは、第一関節検知部１１１、１２１、１３１、１４１、１５１と手の甲検知部１６０間の距離と類似する長さを有し、伸縮性材質で構成され得る。具体的には、第１連結部１１３、１２３、１３３、１４３、１５３は、伸縮性を有する光ファイバケーブルで実現され得る。この場合、使用者が右手のリハビリ運動装置１００Ｒを着用した状態で手指を曲げれば、伸縮性により第１連結部１１３、１２３、１３３、１４３、１５３の長さが自然に延びるので、手指の動きを妨げない。

更に他の一例として、第１連結部１１３、１２３、１３３、１４３、１５３は、伸縮性のない材質で構成され、第一関節検知部１１１、１２１、１３１、１４１、１５１と手の甲検知部１６０間の距離に比べて長い長さを有するように実現され得る。例えば、第１連結部１１３、１２３、１３３、１４３、１５３は、第一関節検知部１１１、１２１、１３１、１４１、１５１と手の甲検知部１６０間の距離に比べて約１.５倍以上の長さを有することができる。しかし、第１連結部１１３、１２３、１３３、１４３、１５３の長さが必ずしも例示された長さを有さなければならないわけではなく、その長さは多様な階層の使用者に対する平均的な手指の長さを考慮して決定されることが好ましい。

実施形態によれば、第１連結部１１３、１２３、１３３、１４３、１５３は、第一関節検知部１１１、１２１、１３１、１４１、１５１の印刷回路基板及び手の甲検知部１６０の印刷回路基板から分離され得る。従って、第一関節検知部１１１、１２１、１３１、１４１、１５１のうち何れか一つが故障した場合、故障した第一関節検知部１１１、１２１、１３１、１４１、１５１を容易且つ迅速に交換できる。それだけでなく、右手のリハビリ運動装置１００Ｒ自体を交換する必要なく、故障した第一関節検知部１１１、１２１、１３１、１４１、１５１のみを交換すればよいので、コストの側面から効率的である。

実施形態によれば、第１連結部１１３、１２３、１３３、１４３、１５３は、複数のラインを含むことができる。複数のラインは、その役割によってデータライン、電圧ライン及びアンテナラインに区分され得る。

データラインとは、第一関節検知部１１１、１２１、１３１、１４１、１５１のＩＭＵセンサ１１１ａ、１２１ａ、１３１ａ、１４１ａ、１５１ａで検知されたデータを手の甲検知部１６０に転送するのに用いられるラインをいう。電圧ラインとは、第一関節検知部１１１、１２１、１３１、１４１、１５１に電圧を供給するのに用いられるラインをいう。アンテナラインとは、右手のリハビリ運動装置１００Ｒと出力装置２００間の無線通信のためのアンテナとして用いられるラインをいう。

このように第１連結部１１３、１２３、１３３、１４３、１５３の複数のラインのうち一部のラインが出力装置２００との無線通信のためのアンテナとして用いられるので、このような用途を考慮して第１連結部１１３、１２３、１３３、１４３、１５３の長さが決定され得る。

第二関節検知部１１２、１２２、１３２、１４２、１５２は、使用者の手指のうち親指の末指（Ｄｉｓｔａｌ Ｐｈａｌａｎｇｅ）と、残りの手指の中節（Ｍｉｄｄｌｅ Ｐｈａｌａｎｇｅ）に配置される。実施形態によれば、図３に示すように、第二関節検知部１１２、１２２、１３２、１４２、１５２には、第二関節検知部１１２、１２２、１３２、１４２、１５２を各手指の該当節に固定させるための固定手段１１２ｂ、１１２ｃ、１２２ｂ、１２２ｃ、１３２ｂ、１３２ｃが配置される。

図３に示すように、固定手段１１２ｂ、１１２ｃ、１２２ｂ、１２２ｃ、１３２ｂ、１３２ｃは、固定紐１１２ｂ、１２２ｂ、１３２ｂ及び固定フック１１２ｃ、１２２ｃ、１３２ｃを含む。

固定紐１１２ｂ、１２２ｂ、１３２ｂは、第二関節検知部１１２、１２２、１３２の一側に配置される。固定フック１１２ｃ、１２２ｃ、１３２ｃは、第二関節検知部１１２、１２２、１３２の他側に配置される。固定紐１１２ｂ、１２２ｂ、１３２ｂで各手指の第一関節を覆った後、固定紐１１２ｂ、１２２ｂ、１３２ｂの一端を固定フック１１２ｃ、１２２ｃ、１３２ｃに引っ掛けると、第二関節検知部１１２、１２２、１３２を該当部位に密着させることができる。このとき、固定紐１１２ｂ、１２２ｂ、１３２ｂは、弾性材質又は伸縮性材質で構成され得る。このように固定紐１１２ｂ、１２２ｂ、１３２ｂを弾性材質又は伸縮性材質で構成すれば、手指の太さと関係なく、第二関節検知部１１２、１２２、１３２を該当部位に密着させることができる。

他の実施形態によれば、固定手段は、各手指の第二関節の周囲の一部を覆うようにフック状を有するか、各手指を入れることができるようにリング状を有することができる。フック状又はリング状の固定手段は、弾性材質、例えばゴム材質で構成されるか、伸縮性材質で構成され得る。

前述したような第二関節検知部１１２、１２２、１３２、１４２、１５２は、親指の末節と残りの手指の中節の動きを検知する。このために第二関節検知部１１２、１２２、１３２、１４２、１５２は、図４に示すように、印刷回路基板に実装されたＩＭＵセンサ１１２ａ、１２２ａ、１３２ａ、１４２ａ、１５２ａを含む。ＩＭＵセンサ１１２ａ、１２２ａ、１３２ａ、１４２ａ、１５２ａは、ＭＥＭＳ基盤の９軸ＩＭＵセンサであり得る。

他の実施形態によれば、第二関節検知部１１２、１２２、１３２、１４２、１５２は、加速度センサ及び地磁気センサのうち少なくとも一つを含むことができる。一例として、第二関節検知部１１２、１２２、１３２、１４２、１５２は、加速度センサのみを含むことができる。他の例として、第二関節検知部１１２、１２２、１３２、１４２、１５２は、加速度センサ及び地磁気センサを含むことができる。

第二関節検知部１１２、１２２、１３２、１４２、１５２は、第２連結部１１４、１２４、１３４、１４４、１５４によって第一関節検知部１１１、１２１、１３１、１４１、１５１と連結される。具体的には、第二関節検知部１１２、１２２、１３２、１４２、１５２の印刷回路基板には、コネクタ（図示せず）が配置されるが、このコネクタには、第２連結部１１４、１２４、１３４、１４４、１５４の一端が連結される。第２連結部１１４、１２４、１３４、１４４、１５４の他端は、第一関節検知部１１１、１２１、１３１、１４１、１５１の印刷回路基板に配置されたコネクタ（図示せず）に連結される。

実施形態によれば、第２連結部１１４、１２４、１３４、１４４、１５４は、手指の動きに妨害とならないように、その長さ、形状及び材質のうち少なくとも一つが決定され得る。第２連結部１１４、１２４、１３４、１４４、１５４の長さ、形状及び材質は、前述した第１連結部１１３、１２３、１３３、１４３、１５３の長さ、形状及び材質と類似するように形成され得るので、重複する説明を省略する。

実施形態によれば、第２連結部１１４、１２４、１３４、１４４、１５４は、第二関節検知部１１２、１２２、１３２、１４２、１５２の印刷回路基板及び第一関節検知部１１１、１２１、１３１、１４１、１５１の印刷回路基板から分離され得る。従って、第二関節検知部１１２、１２２、１３２、１４２、１５２のうち何れか一つが故障した場合、故障した第二関節検知部を容易且つ迅速に交換できる。それだけでなく、右手のリハビリ運動装置１００Ｒ自体を交換する必要なく、故障した第二関節検知部のみを交換すればよいので、コストの側面から効率的である。

実施形態によれば、第２連結部１１４、１２４、１３４、１４４、１５４は、複数のラインを含むことができる。複数のラインは、その役割によってデータライン及び電圧ラインに区分され得る。

データラインは、第二関節検知部１１２、１２２、１３２、１４２、１５２のＩＭＵセンサ１１２ａ、１２２ａ、１３２ａ、１４２ａ、１５２ａで検知されたデータを転送するのに用いられるラインをいう。第２連結部１１４、１２４、１３４、１４４、１５４のデータラインに沿って転送されたデータは、第一関節検知部１１１、１２１、１３１、１４１、１５１の印刷回路基板を経て手の甲検知部１６０に転送される。電圧ラインとは、第二関節検知部１１２、１２２、１３２、１４２、１５２に電圧を供給するのに用いられるラインをいう。

手首検知部１７０は、使用者の手首の外側に配置される。前述した複数の手指検知部１１０、１２０、１３０、１４０、１５０とは異なり、手首検知部１７０には固定手段が備えられない。なぜならば、手首検知部１７０は、電圧供給部１８０と機械的に結合されるが、電圧供給部１８０に配置された固定手段１８０ｂにより電圧供給部１８０自体が前腕に固定されるためである。図面に示していないが、他の実施形態によれば、手首検知部１７０には手首検知部１７０を手首に固定させるための固定手段が更に配置されることもできる。

このような手首検知部１７０は、使用者の手首の動きを検知し、検知されたデータを手の甲検知部１６０に転送する。このために手首検知部１７０は、図４に示すように、ＩＭＵセンサ１７１、送信部１７２、制御部１７３及び電圧調節部１７４を含むことができる。これらの構成要素は、印刷回路基板上に実装され得る。

ＩＭＵセンサ１７１は、手首の動きを検知する。具体的には、ＩＭＵセンサ１７１は、下方への手首の屈曲（ｆｌｅｘｉｏｎ）、上側方向への手首の伸展（ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）、左側方向への手首の屈曲（Ｒａｄｉａｌ ｆｌｅｘｉｏｎ）、右側方向への手首の屈曲（Ｕｌｎａｒ ｆｌｅｘｉｏｎ）、手首の回転（ｒｏｔａｔｉｏｎ）などを検知できる。ＩＭＵセンサ１７１は、ＭＥＭＳ基盤の９軸ＩＭＵセンサであり得る。他の実施形態によれば、ＩＭＵセンサ１７１の代わりに、加速度センサが配置され得る。更に他の実施形態によれば、ＩＭＵセンサ１７１の代わりに、加速度センサ及びジャイロセンサが配置され得る。

送信部１７２は、ＩＭＵセンサ１７１で検知されたデータを無線通信方式によって手の甲検知部１６０に転送する。無線通信方式としては、近距離無線通信（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ、ＮＦＣ）、無線ＵＳＢ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＵＳＢ）、ウルトラワイドバンド（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ、ＵＷＢ）、ワイファイ（ＷｉＦｉ）、ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）（登録商標）、ジグビー（ＺＩＧＢＥＥ）（登録商標）、無線周波数通信（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ、ＲＦ）、及び赤外線通信（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｄａｔａ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ、ＩｒＤＡ）が挙げられる。以下の説明では、送信部１７２がＲＦ通信方式によってデータを転送する場合を例として説明する。

制御部１７３は、手首検知部１７０の各構成要素を連結し、制御できる。例えば、ＩＭＵセンサ１７１で手首の動きが検知されれば、制御部１７３は送信部１７２を制御し、検知されたデータを手の甲検知部１６０に転送する。

電圧調節部１７４は、電圧供給部１８０から供給された電圧の大きさを調節し、手首検知部１７０内の各構成要素に供給する。具体的には、電圧調節部１７４は、電圧供給部１８０から供給された電圧の大きさを下げ、手首検知部１７０内の各構成要素に供給する。このような電圧調節部１７４は、例えば、電圧降下レギュレータ（Ｌｏｗ Ｄｒｏｐｏｕｔ Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ）を含むことができる。

手の甲検知部１６０は、使用者の手の甲に配置される。実施形態によれば、図２及び図３に示すように、手の甲検知部１６０には、手の甲検知部１６０を手の甲に固定させるための固定手段１６０ｂ、１６０ｃが配置される。

固定手段１６０ｂ、１６０ｃは、第１固定部１６０ｂと第２固定部１６０ｃを含むことができる。第１固定部１６０ｂは、手の甲検知部１６０を手の甲に固定させる部分であって、掌の周囲のうち一部を覆うようにフック状を有するか、掌を入れることができるようにリング状を有することができる。第２固定部１６０ｃの一端は、第１固定部１６０ｂに連結される。第２固定部１６０ｃの他端は、密着部１１７に連結される。

密着部１１７は、親指の第一関節検知部１１１と手の甲検知部１６０を連結する第１連結部１１３上に配置され、第１連結部１１３に沿って移動され得る。このように密着部１１７及び第２固定部１６０ｃを配置すれば、第１連結部１１３を手の甲に密着させることができる。具体的には、使用者の手の甲の周囲に合せて密着部１１７の位置を移動させればよいので、使用者の手の甲の周囲と関係なく、第１連結部１１３を手の甲に密着させることができる。しかし、第２固定部１６０ｃと密着部１１７が必ずしも備えられなければならないわけではなく、第２固定部１６０ｃと密着部１１７は省略されることもできることはもちろんである。

前述したような手の甲検知部１６０は、使用者の手の甲の動きを検知する。また、手の甲検知部１６０は、手の甲検知部１６０で検知されたデータ、複数の手指検知部１１０、１２０、１３０、１４０、１５０で検知されたデータ、及び手首検知部１７０で検知されたデータを収集し、出力装置２００に転送する。このために手の甲検知部１６０は、図４に示すように、ＩＭＵセンサ１６１、受信部１６２、制御部１６３、電圧調節部１６４及び通信部１６５を含むことができる。これらの構成要素は、印刷回路基板上に実装され得る。

ＩＭＵセンサ１６１は、手の甲の動きを検知する。ＩＭＵセンサ１６１は、ＭＥＭＳ基盤の９軸ＩＭＵセンサであり得る。他の実施形態によれば、ＩＭＵセンサ１６１の代わりに、加速度センサが配置され得る。更に他の実施形態によれば、ＩＭＵセンサ１６１の代わりに、加速度センサ及びジャイロセンサが配置され得る。

受信部１６２は、手首検知部１７０の送信部１７２とペアを成して動作する部分であって、手首検知部１７０のＩＭＵセンサ１７１で検知されたデータをＲＦ通信方式によって受信する。

制御部１６３は、手の甲検知部１６０内の各構成要素を連結し、制御できる。例えば、右手のリハビリ運動装置１００Ｒが出力装置２００と無線通信方式によって通信を行う場合、制御部１６３は各構成要素を制御し、右手のリハビリ運動装置１００Ｒと出力装置２００の間にペアリング過程が実行されるようにする。ペアリングが完了した後、複数の手指検知部１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、手の甲検知部１６０及び手首検知部１７０の各ＩＭＵセンサ１１１ａ、１２１ａ、１３１ａ、１４１ａ、１５１ａ、１１２ａ、１２２ａ、１３２ａ、１４２ａ、１５２ａ、１６１、１７１により動きが検知されれば、検知されたデータを収集して出力装置２００に転送する。

また、制御部１６３は、各検知部１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０で検知された動きデータを既に格納されている基準動きデータと比較し、検知された動きデータが基準動きデータと一致しない場合、使用者の手の動きが基準未逹であることを知らせる報知信号が出力されるようにすることができる。

報知信号は、聴覚的信号、触覚的信号、光学的信号、又はこれらの組み合わせとして出力され得る。このために、手の甲検知部１６０には、出力部（図示せず）が追加で具備され得る。出力部は、報知信号を聴覚的信号として出力するためのスピーカ、報知信号を触覚的信号として出力するための振動出力部、報知信号を光学的信号として出力するための発光素子のうち少なくとも一つを含むことができる。振動出力部は、例えば、超小型アクチュエータを含むことができる。

他の実施形態によれば、出力部は手の甲検知部１６０だけでなく、手の各部位ごとに配置され得る。具体的には、出力部は、複数の手指検知部１１０、１２０、１３０、１４０、１５０及び手首検知部１７０のうち少なくとも一つの周辺に配置され得る。各検知部の周辺に出力部が配置される場合、該当部位別に報知信号を出力できる。

以上、手の甲検知部１６０の制御部１６３で使用者の手の動きが基準未逹であることを判断する場合を例として説明したが、このような判断は、出力装置２００の制御部２３０で判断されることもでき、報知信号は、出力装置２００の出力部２２０を介して出力されることもできる。

図５は、一実施形態に係る出力装置２００の構成を示す図である。

図５を参照すれば、出力装置２００は、入力部２１０、出力部２２０、制御部２３０、通信部２４０、格納部２５０及び映像獲得部２６０を含むことができる。

入力部２１０は、使用者から使用者情報や命令の入力を受ける。使用者情報としては、使用者の名前、性別、年齢、及び病歴が挙げられる。命令としては、手のリハビリ運動と関連するプログラムやゲームの種類を選択する命令、選択されたプログラムやゲームを実行する命令、手のリハビリ運動実行結果を出力する命令、手の動きデータに対応するグラフィックオブジェクトを表示する命令、表示されたグラフィックオブジェクトに対する視点（ｖｉｅｗ）を変更する命令が挙げられる。

入力部２１０は入力手段、例えば、マウス、キーボード、ジョイスティック、タッチパッド、タッチスクリーン（ｔｏｕｃｈ ｓｃｒｅｅｎ）、又はこれらの組み合わせを含むことができる。このとき、キーボードはハードウェア的に実現されてもよく、ソフトウェア的に実現されてもよい。また、入力部２１０は、図５に示すように、出力装置２００の構成要素として含まれて実現され得る。他の例として、入力部２１０は、出力装置２００と有線通信及び／又は無線通信が可能な別途の装置で実現されることもできる。

出力部２２０は、命令処理結果を視覚的信号及び／又は聴覚的信号として出力できる。このために出力部２２０は、映像出力部２２１及び音響出力部２２２を含むことができる。

映像出力部２２１は、命令処理結果を視覚的信号として出力する。例えば、映像出力部２２１は、手の動きデータに対応するグラフィックオブジェクトを含む画面を出力する。

前記画面は、使用者の手のリハビリ運動を支援するためのプログラムやゲームが実行される間に出力される画面であり得る。また、前記画面は、２次元映像、３次元映像、実写映像、又はこれらの組み合わせからなる映像であり得る。

前記グラフィックオブジェクトの種類は、画面の種類に合うように決定され得る。例えば、画面の種類が２次元映像である場合、手の動きデータに対応するグラフィックオブジェクトもやはり２次元グラフィックオブジェクトであり得る。仮に、画面の種類が３次元映像である場合、手の動きデータに対応するグラフィックオブジェクトは、仮想の３次元空間内に配置された３次元グラフィックオブジェクトであり得る。このとき、３次元グラフィックオブジェクトは、事前に指定された視点（ｖｉｅｗ）を基準に表示されることができ、視点（ｖｉｅｗ）は使用者が入力した命令によって変更されることもできる。

このような映像出力部２２１は、平板ディスプレイ、フレキシブルディスプレイ、又はマイクロディスプレイを含むことができる。平板ディスプレイやフレキシブルディスプレイは、不透明なディスプレイであってもよく、透明なディスプレイであってもよい。マイクロディスプレイは、光学系を用いたディスプレイであって、ヘッドマウントディスプレイ（Ｈｅａｄ Ｍｏｕｎｔｅｄ Ｄｉｓｐｌａｙ、ＨＭＤ）に配置され得る。映像出力部２２１は、図５に示すように、出力装置２００の構成要素として含まれて実現されてもよく、出力装置２００と有線通信及び／又は無線通信が可能な別途の装置として実現されてもよい。

実施形態によれば、映像出力部２２１は出力機能のみを有してもよく、入力機能と出力機能とを有してもよい。例えば、映像出力部２２１がタッチスクリーンで実現される場合、映像出力部２２１は入力機能と出力機能とを有するものと見られる。

音響出力部２２２は、命令処理結果を聴覚的信号として出力する。例えば、音響出力部２２２はスピーカを含むことができる。

図５は、出力部２２０が映像出力部２２１と音響出力部２２２を含む場合を示している。他の実施形態によれば、映像出力部２２１は、音響出力部２２２の代りに、命令処理結果を触覚的信号として出力する振動出力部（図示せず）や、命令処理結果を光として出力する光出力部（図示せず）を含むことができる。または、映像出力部２２１、音響出力部２２２、振動出力部及び光出力部を何れも含むこともできる。

通信部２４０は、手のリハビリ運動装置１００と信号及び／又はデータを送受信する。例えば、通信部２４０は、出力装置２００と手のリハビリ運動装置１００間のペアリング過程に必要な信号を送受信する。他の例として、通信部２４０は、手のリハビリ運動装置１００から手の動きデータを受信する。受信された手の動きデータは、後述する制御部２３０に提供される。この他にも通信部２４０は、他の外部装置（図示せず）と信号及び／又はデータを送受信することもできる。

格納部２５０は、出力装置２００が動作するのに必要なデータやアルゴリズムを格納することができる。例えば、格納部２５０は、手のリハビリ運動を支援するプログラムやゲーム、手のリハビリ運動と関連する画面を構成するのに必要なグラフィックデータ、手のリハビリ運動装置１００から受信した手の動きデータを分析するためのアルゴリズム、及び使用者情報を格納することができる。このような格納部２５０は、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、ハードディスクドライブ、光ディスクドライブ、又はこれらの組み合わせを含むことができる。

映像獲得部２６０は、映像を獲得できる。例えば、出力装置２００の外形がヘッドマウントディスプレイの形状を有する場合、映像獲得部２６０は、使用者の前方を撮影した実写映像を獲得できる。映像獲得部２６０で獲得された実写映像は、例えば、実写映像にグラフィックオブジェクトが整合された拡張現実映像を構成するのに用いられることができる。

制御部２３０は、手のリハビリ運動装置１００から受信した手の動きデータに基づいて、手の動きデータに対応するグラフィックオブジェクト、又はこのようなグラフィックオブジェクトを含む画面を構成する。制御部２３０は、格納部２５０に格納されたグラフィックデータに基づいて画面を構成してもよく、映像獲得部２６０を介して獲得された実写映像に基づいて画面を構成してもよい。構成されたグラフィックオブジェクトや画面は、映像出力部２２１を介して表示される。

また、制御部２３０は、手のリハビリ運動装置１００から受信した手の動きデータが基準動きデータに及ばない場合、使用者の手の動きが基準未逹であることを知らせる案内メッセージや警告メッセージを出力部２２０を介して出力する。このとき、案内メッセージや警告メッセージは、視覚的信号、聴覚的信号、触覚的信号、及び光信号のうち少なくとも一つの形態で出力されることができる。

また、制御部２３０は、使用者の手の動きデータを分析し、手のリハビリ運動結果を出力できる。手のリハビリ運動結果は、使用者からの要請がある場合、出力部２２０を介して出力されるか、外部装置（図示せず）に転送され得る。

図６及び図７は、右手のリハビリ運動装置１００Ｒの動きと、出力装置２００を介して表示されるゲーム画面の一例を示す図である。

実施形態によれば、出力装置２００は、手のリハビリ運動と関連する多様な種類のゲームを格納できる。例えば、手首のリハビリ運動を支援するためのゲーム、指のリハビリ運動を支援するためのゲームを格納できる。各ゲームは、使用者が特定の手動作を繰り返すように実現され得る。例えば、コップに水を注ぐ動作、動いている魚を捕らえる動作、飛んでいる蝶を捕らえる動作、扇子を扇ぐ動作、瓶の蓋を開ける動作、飛んでくるボールをキャッチする動作、本のページをめくる動作、刷毛を利用して垣根にペンキ塗りを行う動作のうち一つを繰り返すように実現され得る。

出力装置２００の映像出力部２２１を介して、前述したようなゲーム目録が表示されれば、使用者は自身に必要なゲーム又は所望のゲームを選択できる。ゲームが選択されれば、出力装置の制御部２３０は、選択されたゲームに対するゲーム画面を構成する。例えば、ボールをキャッチする動作を反復できるゲームが選択された場合、出力装置２００の映像出力部２２１には、図６に示すようなゲーム画面４０が表示される。

図６を参照すれば、ゲーム画面４０には、ボール状のグラフィックオブジェクト４８０と右手形状のグラフィックオブジェクト４００が配置される。右手形状のグラフィックオブジェクト４００は、右手のリハビリ運動装置１００Ｒの動きに対応して動く。図６に示すように、右手のリハビリ運動装置１００Ｒの全ての手指が伸ばされている場合、右手形状のグラフィックオブジェクト４００も手指が伸ばされている状態で表示される。

ゲームが進行すれば、ボール状のグラフィックオブジェクト４８０は、右手形状のグラフィックオブジェクト４００側に順次動く。ボール状のグラフィックオブジェクト４８０の動きを確認した使用者は、ボールを掴むような手動作を行う。例えば、図７に示すように、全ての手指を曲げる動作を取れば、各手指に配置された右手のリハビリ運動装置１００Ｒの複数の手指検知部１１０、１２０、１３０、１４０、１５０も曲がる。その結果、右手形状のグラフィックオブジェクト４００も手指が曲がった状態で表示される。

使用者が動くボール状のグラフィックオブジェクト４８０を取るのに成功又は失敗した場合、成否を知らせる案内メッセージが出力装置２００の出力部２２０を介して出力され得る。案内メッセージは、視覚的信号、聴覚的信号、触覚的信号、光信号、又はこれらの組み合わせとして出力され得る。ゲームの成否以外にも、ゲーム画面の所定位置には使用者が実行すべき目標値、成功回数、動きの回数などの情報が追加で表示され得る。

以上、図６及び図７を参照し、右手のリハビリ運動装置１００Ｒの動きと、出力装置２００を介して表示されるゲーム画面４０の一例について説明した。図６及び図７は、ゲーム画面４０が２次元映像である場合を示しているが、ゲーム映像の種類はこれに限定されない。他の実施形態によれば、ゲーム映像は、仮想の３次元空間を特定視点（ｖｉｅｗ）から見た３次元映像であり得る。この場合、ボール状のグラフィックオブジェクト４８０及び右手形状のグラフィックオブジェクト４００もやはり３次元グラフィックオブジェクトで表現され、仮想の３次元空間に配置され得る。更に他の実施形態によれば、ゲーム映像は実際の環境を撮影して得た実写映像に、ボール状のグラフィックオブジェクト４８０や右手形状のグラフィックオブジェクト４００が合成された拡張現実（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ、ＡＲ）映像であり得る。

また、図６及び図７は、出力装置２００を介してゲーム画面４０が表示される場合を示しているが、出力装置２００を介して表示される画面がゲーム画面４０に限定されるものではない。例えば、図８に示すように、出力装置２００を介して表示される画面には、ゲームとは関係なく、単純に右手のリハビリ運動装置１００Ｒの動きに対応する右手形状のグラフィックオブジェクト５００のみ表示されることもできる。

一実施形態によれば、図８に示す右手形状のグラフィックオブジェクト５００は、２次元グラフィックオブジェクトであり得る。他の実施形態によれば、図８に示す右手形状のグラフィックオブジェクト５００は、仮想の３次元空間に配置された３次元グラフィックオブジェクトであり得る。このとき、右手形状の３次元グラフィックオブジェクトは、所定の視点（ｖｉｅｗ）を基準に表示されるが、使用者は画面５０をタッチして所定の方向にドラッグすることで、視点を変更できる。視点が変更されれば、変更された視点を基準に右手形状の３次元グラフィックオブジェクトが表示される。視点変更のための命令認識、及び認識された命令に従うグラフィック処理などは、前述した制御部２３０により行われることができる。

図８を参照すれば、右手形状のグラフィックオブジェクト５００は、右手のリハビリ運動装置１００Ｒの各検知部１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０の配置位置に応じて複数の領域に区分され得る。例えば、右手形状のグラフィックオブジェクト５００は、手指領域５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、手の甲領域１６０及び手首領域５７０に区分され得る。実施形態によれば、これらの領域は互いに異なる領域で表示され得る。

一方、手指領域５１０、５２０、５３０、５４０、５５０は、親手指領域５１０、人差し指領域５２０、中指領域５３０、薬指領域５４０、及び小指領域５５０に区分され得る。親手指領域５１０は、基節に対応する第１領域５１１と末節に対応する第２領域５１２に区分され得る。親手指領域５１０を除外した残りの手指領域５２０、５３０、５４０、５５０は、それぞれ基節に対応する第１領域５５１、中節に対応する第２領域５５２、及び末節に対応する第３領域５５３に区分され得る。各手指領域５１０、５２０、５３０、５４０、５５０において第１領域５５１、第２領域５５２及び第３領域５５３は、互い異なる色で表示される。このとき、各手指領域５１０、５２０、５３０、５４０、５５０において第１領域５１１、５５１は、互いに同一の色で表示されることができ、各手指領域５１０、５２０、５３０、５４０、５５０において第２領域５１２、５５２は、互いに同一の色で表示されることができる。このように第１領域５５１、第２領域５５２及び第３領域５５３の色を互いに異なるように表示すれば、使用者が各部位の動きを直観的に認知できる。

図９は、手のリハビリ運動システム１を用いた手のリハビリ運動方法の一実施形態を示すフローチャートである。

説明に先立ち、手のリハビリ運動装置１００と出力装置２００が無線通信方式によって信号及び／又はデータを送受信し、手のリハビリ運動装置１００と出力装置２００の間には、ペアリング過程が完了した状態であることを仮定する。また、使用者が左手のリハビリ運動装置１００Ｌ及び／又は右手のリハビリ運動装置１００Ｒを着用した状態であることを仮定する。

まず、出力装置２００は、手のリハビリ運動と関連するメニュー目録を表示する（Ｓ７１０）。手のリハビリ運動と関連するメニューとしては、使用者情報メニュー、ゲームメニュー、実行結果メニュー、及び環境設定メニューが挙げられる。

この後、出力装置２００は、表示されたメニューの中からゲームメニューが選択されたかを判断する（Ｓ７２０）。

Ｓ７２０段階の判断結果、ゲームメニューが選択された場合、出力装置２００は、映像出力部２２１を介してゲーム目録を表示する（Ｓ７３０）。即ち、手のリハビリ運動を支援するためのゲーム目録を表示する。

表示されたゲーム目録から所定ゲームが選択されれば、出力装置２００は、選択されたゲームの初期画面を構成する（Ｓ７４０）。例えば、ボールをキャッチする動作を反復できるゲームが選択された場合、図６に示すように、ボール状のグラフィックオブジェクト４８０と手形状のグラフィックオブジェクト４００を含むゲーム画面４０を構成する。構成されたゲーム画面４００は、映像出力部２２１を介して表示される。

ゲームの進行に伴い、ボール状のグラフィックオブジェクト４８０は、画面内で移動される。この後、使用者がボールをキャッチする動作を行えば、手のリハビリ運動装置１００の複数の検知部１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０により、手の各部位別に動きデータが検知される。検知された手の部位別の動きデータは、出力装置２００に転送される。

出力装置２００は、手のリハビリ運動装置から手の部位別の動きデータを受信する（Ｓ７５０）。

その次に、出力装置２００は、受信した手の部位別の動きデータに対応するグラフィックオブジェクト４００を含むように画面を再構成する（Ｓ７６０）。即ち、手形状のグラフィックオブジェクト４００が手のリハビリ運動装置１００から受信した部位別の動きデータに対応するように画面を再構成する。

この後、出力装置２００は、ゲーム実行結果を出力する（Ｓ７７０）。即ち、使用者が動くボール状のグラフィックオブジェクト４８０を取るのに成功したか、失敗したかを案内する案内メッセージを出力する。このとき、案内メッセージは、視覚的信号、聴覚的信号、触覚的信号、光信号、又はこれらの組み合わせとして出力され得る。

一方、Ｓ７２０段階の判断結果、ゲームメニューが選択されていなければ、出力装置２００は、選択されたメニューに対応する動作を行い（Ｓ７８０）、動作実行結果を出力する（Ｓ７９０）。例えば、手のリハビリ運動と関連するメニューのうち実行結果メニューが選択された場合、出力装置２００は、手のリハビリ運動実行結果を出力する。前記Ｓ７８０段階はゲーム別に手のリハビリ運動実行結果を出力する段階を含むことができる。手のリハビリ運動実行結果は、手のリハビリ運動時間、手動作を取った回数、手動作の速度及び手動作の方向のうち少なくとも一つを含むことができる。

以上、図１乃至図９を参照して、一実施形態に係る手のリハビリ運動システム及び手のリハビリ運動方法を説明した。一実施形態によれば、右手のリハビリ運動装置１００Ｒの複数の手指検知部１１０、１２０、１３０、１４０、１５０がそれぞれ第一関節検知部１１１、１２１、１３１、１４１、１５１と第二関節検知部１１２、１２２、１３２、１４２、１５２のみを含み、手の甲検知部１６０と手首検知部１７０の間に無線通信方式によって通信が行われる場合を説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

他の実施形態によれば、親指検知部１１０を除外した人差し指検知部１２０、中指検知部１３０、薬指検知部１４０及び小指検知部１５０は、手指の各節ごとに配置された第一関節検知部、第二関節検知部、及び第三関節検知部を含むことができる。これについてのより具体的な説明のために、図１０、図１１及び図１２を参照する。

図１０は、他の実施形態に係る左手のリハビリ運動装置８００Ｌと右手のリハビリ運動装置８００Ｒの外観を概略的に示す図であり、図１１は、右手のリハビリ運動装置８８０Ｒが手に着用された様子を示す図である。図１２は、右手のリハビリ運動装置８００Ｒの構成を示す図である。

他の実施形態に係る手のリハビリ運動装置８００は、左手のリハビリ運動装置８００Ｌと右手のリハビリ運動装置８００Ｒを含むことができるが、右手のリハビリ運動装置１００Ｒを中心にその外形及び構成を説明する。また、図１０及び図１１に示す右手のリハビリ運動装置８００Ｒは、図２及び図３に示す手のリハビリ運動装置１００とその外形及び構成がほぼ類似する。従って、重複する説明は省略し、差異点を中心に説明する。

図１０及び図１１を参照すれば、右手のリハビリ運動装置８００Ｒは、複数の手指検知部８１０、８２０、８３０、８４０、８５０を含む。複数の手指検知部８１０、８２０、８３０、８４０、８５０は、親指検知部８１０、人差し指検知部８２０、中指検知部８３０、薬指検知部８４０及び小指検知部８５０を含む。

親指検知部８１０は、第１検知部８１１と第２検知部８１２を含む。これに対して、人差し指検知部８２０、中指検知部８３０、薬指検知部８４０及び小指検知部８５０は、それぞれ第一関節検知部８２１、８３１、８４１、８５１、第二関節検知部８２２、８３２、８４２、８５２、及び第三関節検知部８２３、８３３、８４３、８５３を含む。

第一関節検知部８２１、８３１、８４１、８５１は、使用者の各手指の基節に配置される。第二関節検知部８２２、８３２、８４２、８５２は、使用者の各手指の中節に配置される。そして、第三関節検知部８２３、８３３、８４３、８５３は、使用者の各手指の末節に配置される。

第三関節検知部８２３、８３３、８４３、８５３は、固定手段８２３ｂ、８２３ｃを含む。図１１に示すように、固定手段８２３ｂ、８２３ｃは、第三関節検知部８２３の一側に配置された固定紐８２３ｂ及び第三関節検知部８２３の他側に配置された固定フック８２３ｃを含む。固定紐８２３ｂは、手指の第三関節を覆った後、固定フック８２３ｃに掛けられる。固定紐８２３ｂは、弾性材質又は伸縮性材質で構成され得る。

第三関節検知部８２３、８３３、８４３、８５３は、使用者の各手指の末節の動きを検知する。このために第三関節検知部８２３、８３３、８４３、８５３は、図１２に示すように、印刷回路基板上に実装されたＩＭＵセンサ８２５ａ、８３５ａ、８４５ａ、８５５ａを含む。ＩＭＵセンサは、ＭＥＭＳ基盤の９軸ＩＭＵセンサであり得る。

他の実施形態によれば、第三関節検知部８２３、８３３、８４３、８５３は、ＩＭＵセンサの代わりに、加速度センサを含むことができる。加速度センサは例えば、３軸加速度センサであり得る。

更に他の実施形態によれば、第三関節検知部８２３、８３３、８４３、８５３は、ＩＭＵセンサの代わりに加速度センサ及びジャイロセンサを含むことができる。このとき、加速度センサは３軸加速度センサであり、ジャイロセンサは３軸ジャイロセンサであり得る。

第三関節検知部８２３、８３３、８４３、８５３は、第３連結部８２６、８３６、８４６、８５６によって第二関節検知部８２２、８３２、８４２、８５２と連結される。具体的には、第三関節検知部８２３、８３３、８４３、８５３の印刷回路基板には、コネクタ（図示せず）が配置されるが、このコネクタは第３連結部８２６、８３６、８４６、８５６の一端が連結される。第３連結部８２６、８３６、８４６、８５６の他端は、第二関節検知部８２２、８３２、８４２、８５２の印刷回路基板に配置されたコネクタ（図示せず）に連結される。

実施形態によれば、第３連結部８２６、８３６、８４６、８５６は、第１連結部８１３、８２３、８３３、８４３、８５３や第２連結部８１４、８２４、８３４、８４４、８５４と同様、手指の動きに妨害とならないように、その長さ、形状及び材質のうち少なくとも一つが決定され得る。

一方、図２乃至図４に示す右手のリハビリ運動装置１００Ｒとは異なり、図１０乃至図１２に示す右手のリハビリ運動装置８００Ｒの手首検知部８７０は、第４連結部８７５によって手の甲検知部８６０と連結される。第４連結部８７５は、手首検知部８７０で検知された動きデータを手の甲検知部８６０に転送するのに用いられる。従って、図４の手首検知部１７０とは異なり、図１２の手首検知部８７０には、ＩＭＵセンサ８７１、制御部８７３及び電圧調節部８７４のみ配置され、動きデータの送信のための送信部１７２は省略され得る。このとき、ＩＭＵセンサ８７１は、加速度センサに代替されてもよく、加速度センサ及びジャイロセンサに代替されてもよい。

同様に、図４の手の甲検知部１６０とは異なり、図９の手の甲検知部８６０には、ＩＭＵセンサ８６１、制御部８６３、電圧調節部８６４及び通信部８６５のみ配置され、動きデータの受信のための受信部１６２は省略され得る。このとき、ＩＭＵセンサ８６１は、加速度センサに代替されてもよく、加速度センサ及びジャイロセンサに代替されてもよい。

以上、図１０乃至図１２を参照して、他の実施形態に係る手のリハビリ運動装置８００について説明した。他の実施形態に係る手のリハビリ運動装置８００によれば、手指の全ての節ごとに節検知部が配置されており、各節別に動きデータを獲得できるので、より正確な手のリハビリ運動実行結果を得ることができる。

以上のように例示した図面を参照し、本発明の実施形態を説明したが、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明がその技術的思想や必須の特徴を変更することなく、他の具体的な形態で実施され得るということが理解できる。従って、以上で記述した実施形態は、全ての面で例示的なものであり、限定的ではないものとして理解すべきである。

Claims (18)

1. 使用者の手の各部位に配置されて前記各部位の動きを検知する複数の検知部と、
   前記複数の検知部で検知された動きデータを出力装置に転送する通信部とを含み、
   前記複数の検知部は、
   使用者の各手指に配置される複数の手指検知部と、前記使用者の手の甲に配置される手の甲検知部と、前記使用者の手首に配置される手首検知部とを含み、
   前記複数の手指検知部、前記手の甲検知部、及び前記手首検知部のうち少なくとも一つには、前記各検知部を該当部位に固定させるための固定手段が配置される、手のリハビリ運動装置。
2. 前記複数の手指検知部は、
   親指、人差し指、中指、薬指及び小指にそれぞれ配置される親指検知部、人差し指検知部、中指検知部、薬指検知部及び小指検知部を含むことを特徴とする請求項１に記載の手のリハビリ運動装置。
3. 前記親指検知部、前記人差し指検知部、前記中指検知部、前記薬指検知部及び前記小指検知部は、該当手指の第一関節に配置された第一関節検知部及び該当手指の第二関節に配置された第二関節検知部をそれぞれ含むことを特徴とする請求項２に記載の手のリハビリ運動装置。
4. 前記第一関節検知部は、第１連結部により前記手の甲検知部に連結され、
   前記第二関節検知部は、第２連結部により前記第一関節検知部に連結され、
   前記第１連結部に含まれたラインのうち一部のラインは、前記出力装置との無線通信のためのアンテナとして用いられることを特徴とする請求項３に記載の手のリハビリ運動装置。
5. 前記人差し指検知部、前記中指検知部、前記薬指検知部及び前記小指検知部は、該当手指の第一関節に配置された第一関節検知部、該当手指の第二関節に配置された第二関節検知部、及び該当手指の第三関節に配置された第三関節検知部をそれぞれ含むことを特徴とする請求項３に記載の手のリハビリ運動装置。
6. 前記第一関節検知部は、第１連結部により前記手の甲検知部に連結され、
   前記第二関節検知部は、第２連結部により前記第一関節検知部に連結され、
   前記第三関節検知部は、第３連結部により前記第二関節検知部に連結され、
   前記第１連結部に含まれたラインのうち一部のラインは、前記出力装置との無線通信のためのアンテナとして用いられることを特徴とする請求項５に記載の手のリハビリ運動装置。
7. 前記第１連結部、前記第２連結部及び前記第３連結部は、手指の動きに影響を与えないように捩れた形状を有することを特徴とする請求項６に記載の手のリハビリ運動装置。
8. 前記第１連結部、前記第２連結部及び前記第３連結部は、手指の動きに影響を与えないように伸縮性材質で構成されることを特徴とする請求項６に記載の手のリハビリ運動装置。
9. 前記複数の検知部は、９軸ＩＭＵセンサをそれぞれ含むことを特徴とする請求項１に記載の手のリハビリ運動装置。
10. 前記複数の検知部は、加速度センサ及びジャイロセンサのうち少なくとも一つをそれぞれ含むことを特徴とする請求項１に記載の手のリハビリ運動装置。
11. 前記複数の手指検知部にそれぞれ配置された固定手段は、
    前記各手指検知部の一側に配置され、前記各手指検知部が配置される部位を覆う固定紐と、
    前記各手指検知部の他側に配置され、前記固定紐の一端が掛けられる固定フックと
    を含むことを特徴とする請求項１に記載の手のリハビリ運動装置。
12. 前記固定紐は、弾性材質又は伸縮性材質で構成されることを特徴とする請求項１１に記載の手のリハビリ運動装置。
13. 前記手の甲検知部に配置された固定手段は、
    前記手の甲検知部を手の甲に固定させるように掌を覆う第１固定部を含むことを特徴とする請求項１に記載の手のリハビリ運動装置。
14. 前記手の甲検知部に配置された固定手段は、
    一端が前記第１固定部と連結され、他端が密着部に連結される第２固定部を更に含み、
    前記密着部は、親指の第一関節に配置される第一関節検知部と前記手の甲検知部を連結する第１連結部上に配置され、前記第１連結部に沿って移動可能であることを特徴とする請求項１３に記載の手のリハビリ運動装置。
15. 前記出力装置は、
    前記動きデータに対応するグラフィックオブジェクトを含む画面を構成して出力することを特徴とする請求項１に記載の手のリハビリ運動装置。
16. 前記動きデータが既に格納された基準動きデータと一致しない場合、報知信号を出力するための出力部を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の手のリハビリ運動装置。
17. 前記出力部は、
    前記報知信号を聴覚的信号として出力するためのスピーカ、前記報知信号を触覚的信号として出力するためのアクチュエータ、前記報知信号を光学的信号として出力するための発光素子のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１６に記載の手のリハビリ運動装置。
18. 前記出力部は、
    前記手の各部位ごとに配置されることを特徴とする請求項１６に記載の手のリハビリ運動装置。