JP6623122B2 - リハビリテーション支援制御装置及びコンピュータプログラム - Google Patents
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Description
しかしながら、従来の技術では、リハビリテーションを施術する施術者が対象者の体の動作結果を示す情報を確認することができても、対象者自身が当該動作結果を示す情報を確認することまでは困難である場合があった。
また、従来の技術では、リハビリテーションを施術する施術者が対象者の体の動作結果を示す情報を理解することができても、対象者自身が当該動作結果を示す情報を理解することが困難である場合があった。
センサ100は、例えば、画像センサ、赤外線センサ、レーザセンサ、サーモセンサなど、対象者EPにマーカを装着することなく対象者EPの動きが検出できるセンサである。本実施形態では、このようなセンサの例として、センサ100に、距離センサと画像センサを組み込んだKinect(登録商標)を用いた場合を例に説明を行う。
センサ100は、例えば、画像センサ(不図示)を備える。前記画像センサは、(1)自らの正面方向をリアルタイムに撮像し、連続した複数枚の2次元画像(フレーム画像)を取得する動画カメラとしての機能と、(2)センサ100から、前記2次元画像(フレーム画像)内の各位置に対応する実際の位置までの距離の情報(距離情報を表示した画像)を取得する距離センサ(デプスセンサ)としての機能と、を有している。前記距離センサが有する機能により、対象者EPを撮像した画像と、当該画像に撮像された対象者EPの体の各部位の3次元空間における座標情報である距離画像情報とを取得する。センサ100が検出する3次元空間とは、図1に示すXYZ直交座標系によって示される空間である。
対象者EPの体の各部位とは、対象者EPの動作を認識するために検出することが求められる体の部位である。具体的には、対象者EPの体の各部位とは、例えば、対象者EPの頭、肩、腕、手、腰、足及び各関節部等の位置である。
センサ100は、検出した結果を示す情報(以下「検出結果情報」という。)をリハビリテーション支援制御装置300に出力する。検出結果情報とは、例えば、対象者EPの体の一部の位置情報である。
なお、センサ100は、対象者EPにマーカを装着し、そのマーカの検出により対象者EPを検出するセンサであっても構わない。
入力部31は、外部からの情報を入力するインタフェースである。例えば、入力部31は、センサ100から検出結果を示す情報(検出結果情報)を取得する。
出力部32は、制御部34によって生成された画像を出力装置200に対して出力するインタフェースである。
より具体的には、例えば出力装置200がキャリブレーション用のマーカ画像を、画像面(画像の出力領域900)の四隅など、複数箇所に投影する。リハビリテーション支援制御装置300は、出力装置200の座標系における座標を既知である。
モニタ画面に表示されている画像は、センサ100が撮像した画像なので、操作者が指定した位置をセンサ100の座標系における座標で取得し得る。リハビリテーション支援制御装置300(制御部34)は、この座標と、出力装置200の座標系における出力領域900の四隅の座標とに基づいて、キャリブレーション情報を取得する。なお、高さ方向の座標として、フロアの座標を用いる。
あるいは、理学療法士等が、例えばコーンなど物理的なマーカを画像面の四隅位置に置くようにしてもよい。この場合、センサ100は、置かれたマーカを検出し、各マーカの座標を出力する。
検出履歴情報記憶部333は、認識部341が認識した対象者EPの体の一部に関する位置情報(検出結果情報)の履歴を記憶する。例えば、歩行のリハビリテーションを行う場合、検出履歴情報記憶部333は、対象者EPの足の位置の検出結果情報の履歴を記憶する。また、手の移動のリハビリテーションを行う場合、検出履歴情報記憶部333は、対象者EPの手の位置の検出結果情報の履歴を記憶する。
プログラム情報記憶部335は、リハビリテーション支援プログラムを記憶する。
記録部344は、検出結果情報を検出履歴情報記憶部333に書き込んで記録する。
認識部341が対象者EPの足の位置の動きを認識する場合、目標決定部345が、対象者EPの足が動いた間隔を歩幅として検出するようにしてもよい。あるいは、認識部341が、対象者EPが床面に足をついた位置を認識する場合、目標決定部345が、対象者EPが床面に足をついた位置から次に足をついた位置までの間隔を歩幅として検出するようにしてもよい。
さらに、例えば歩行のリハビリテーションの場合、目標決定部345が、移動目標位置を面積のある範囲にて床面上に決定し、認識部341が、対象者EPの足の位置を、対象者EPの足の形状の範囲にて認識するようにしてもよい。そして、評価部346が、移動目標位置として決定されている範囲と、対象者EPの足の位置として検出された範囲との重なりの有無を判定するようにしてもよい。
手用表示パラメータ設定部348は、手を動かすリハビリテーションにおいて、手用表示パラメータを設定する。手用表示パラメータは、対象者EPが手を動かすときの目標画像の表示に用いられるパラメータである。
外乱用表示パラメータ設定部349は、外乱用表示パラメータを設定する。外乱用表示パラメータは、リハビリテーションの対象者EPが足または手を所定の目標画像まで移動させるときに、対象者EPが足または手を目標画像まで移動させる妨げとなる外乱の表示に用いられるパラメータである。または、外乱用表示パラメータは、リハビリテーションの対象者EPが足または手を回避目標となる目標画像から回避させるときに、対象者EPが足または手を目標画像から回避させる妨げとなる外乱の表示に用いられるパラメータである。
図3は、対象者EPがテーブルT(第一動作領域)上で手の移動のリハビリテーションを行っている様子を示している。出力装置200は、テーブルTに目標画像M1を投影している。対象者EPは、出力装置200が出力領域900に出力する目標画像M1に基づいて、手の移動に関するリハビリテーションを行う。
センサ100は、対象者EPが検出範囲800内において手を移動する際の対象者EPの体の一部の位置を検出し、検出結果情報を所定の時間毎にリハビリテーション支援制御装置300に出力する。
図5は、対象者EPがフロアFL(第二動作領域)上で歩行動作のリハビリテーションを行っている様子を示している。出力装置200は、フロアFLに目標画像M2〜M5を投影している。対象者EPは、出力装置200が出力領域900に出力する目標画像M2〜M5に基づいて、歩行動作のリハビリテーションを行う。例えば、対象者EPは、目標画像M2〜M5に示されるスタート位置から目標位置まで歩行するリハビリテーションを行う。センサ100は、対象者EPが検出範囲800内において対象者EPの足の位置を検出し、検出結果情報を所定の時間毎にリハビリテーション支援制御装置300に出力する。
図6は、リハビリテーション支援システム1における画像の表示の、もう1つの例を示す図である。図6では、リハビリテーション支援システム1を用いて歩行のリハビリテーションを行う場合の画像の例を示している。図6の例では、出力装置の画像の投影によって、床上の投影面(出力領域900)に画像が表示されている。具体的には、目標位置の履歴を示す目標画像M211〜M214と、対象者EPの足の位置の履歴画像M221〜M223と、対象者EPの現在の足の位置を示す画像M231と、次の目標位置を示す目標画像M241とが、それぞれ足の形の画像で示されている。
なお、図4を参照して説明したのと同様、出力装置200が表示する画像は、足の形の画像に限らない。例えば、出力装置200が、右足の目標位置を赤丸で表示し、左足の目標位置を青丸で表示するなど、足の形の画像に代えて丸印を表示するようにしてもよい。また上記の実施形態とは逆に、左右の足の目標画像を片方ずつ表示するのではなく、常に先行して左右の足の目標画像を共に表示するようにしてもよい。また現在の足の位置画像と過去の足の位置の履歴画像で異なる表示とすることも可能である。例えば現在の足の位置画像は円、方形などの図形で表示し、過去の左右の足の履歴画像は「足あと」の図形で表示してもよい。
図7は、リハビリテーション支援制御装置300による動作領域の判定処理の一例を示すフローチャートである。
図8は、リハビリテーション支援制御装置300が手の移動目標となる目標画像を映し出す例を示す斜視図である。
図9は、リハビリテーション支援制御装置300が手の外乱を映し出す例を示す図である。
図10は、足用表示パラメータ設定部347がステップの値を設定する例を示す図である。
図11は、リハビリテーション支援制御装置300が、対象者EPが歩行する際の回避目標となる目標画像を映し出す例を示す斜視図である。
まず、理学療法士又は作業療法士がこれから行おうとするリハビリテーション内容に応じて、対象者EPがリハビリテーションを行う環境にリハビリテーション支援システム1を移動させる。また、脚部310の高さを適切に調節する。次に、対象者EPが、検出範囲800で、これから行うリハビリテーション内容に応じた姿勢を取る。例えば、テーブル上での腕のリハビリテーションを行う場合であれば、対象者EPは椅子に座ってテーブル上に手を置く姿勢を取る。また、例えば、歩行動作のリハビリテーションを行う場合、対象者EPは起立した姿勢を取る。対象者EPがこれらの姿勢を取ると、理学療法士等がリハビリテーション支援制御装置300に準備開始指示情報を入力する。操作部35は、その準備開始指示情報を取得する(ステップS10)。なお、理学療法士等がリハビリテーション支援制御装置300に準備開始指示情報を入力した後に、対象者EPが、検出範囲800で、これから行うリハビリテーション内容に応じた姿勢を取っても良い。
例えば、リハビリテーション支援制御装置300が専用アプリケーションを実行し、理学療法士等がリハビリテーション支援制御装置300に対して種々の情報を入力する。外乱用表示パラメータ設定部349は、目標画像が、対象者EPが歩行するときの足の移動目標となるリハビリテーションの場合に、リハビリテーション支援制御装置300に入力された情報に応じて、外乱用表示パラメータを設定する。
外乱用表示パラメータは、例えば、リハビリテーション支援制御装置300が、対象者EPが横断歩道を歩行するときに、リハビリテーションの対象者EPが足を所定の目標画像まで移動させる妨げとなる自動車の形状をした外乱を画像として映し出すために用いられるパラメータである。
目標画像が、対象者EPが手を動かすときの手の移動目標となるリハビリテーションとは、例えば、図8に示すように、リハビリテーション支援制御装置300が、対象者EPが手を動かすときの手の移動目標となるリンゴの形状をした目標画像を映し出し、対象者EPが目標画像の位置に手を移動させるリハビリテーションである。
例えば、リハビリテーション支援制御装置300が専用アプリケーションを実行し、作業療法士等がリハビリテーション支援制御装置300に対して種々の情報を入力する。外乱用表示パラメータ設定部349は、目標画像が、対象者EPが手を動かすときの手の移動目標となるリハビリテーションの場合に、リハビリテーション支援制御装置300に入力された情報に応じて、外乱用表示パラメータを設定する。
手の外乱用表示パラメータは、例えば、図9に示すように、リハビリテーション支援制御装置300が、対象者EPが選択したキャラクターである目標画像の位置に手を動かすときに、手の移動の妨げとなる選択してはいけないキャラクターである外乱を画像として映し出すために用いられるパラメータである。
リハビリテーションを行う対象者EPが検出範囲800に入ってリハビリテーションを開始する。また、理学療法士等は、対象者EPの氏名、性別、身長等と共に、リハビリーション開始指示情報をリハビリテーション支援制御装置300に入力する。すると、操作部35がリハビリテーション開始指示情報を取得する(ステップS20)。次に、表示制御部342は、動作領域に応じた目標画像を生成する。例えば、動作領域がフロアFLの場合、表示制御部342は、足型を表示した目標画像を生成する。また、目標決定部345は、その目標画像を表示する位置の座標情報を計算する。目標画像を表示する位置は、ステップS18で設定した足用表示パラメータに応じて変化させてもよい。また、動作領域がテーブルの場合、表示制御部342は、対象者EPが手でタッチする対象となるターゲットを表示した目標画像を生成する。また、目標決定部345は、その表示位置の座標情報を計算する。出力部32は、これらの情報(目標画像と表示位置)を取得し、出力装置200に出力指示を行う。出力装置200は、出力部32の指示に従って、表示制御部342が生成した目標画像を出力領域900に表示する(ステップS21)。このように、出力装置200が動作領域に目標画像を表示すると、対象者EPは、その表示位置に検出対象部位に関連する体の部位を移動させる動作を行う。例えば、足型の目標画像が表示された場合、対象者EPは、足型が表示された位置に足を移動させる。また、例えば、テーブル上にターゲットの目標画像が表示された場合、対象者EPは、目標画像が表示された位置に手を移動させ、テーブルにタッチする。
センサ100は、対象者EPの動作を検出し続け、リハビリテーション支援制御装置300へ出力する。リハビリテーション支援制御装置300では、入力部31が検出結果情報を取得し(ステップS22)、検出結果情報を、制御部34へ出力する。
次に、制御部34は、検出処理を終了するかどうかを判定する(ステップS25)。例えば、理学療法士等がリハビリテーション終了指示情報を入力した場合、制御部34は、操作部35を介してその情報を取得し、検出処理を終了すると判定する。また、対象者EPが検出範囲800の外に出てしまった場合や対象者EPの手が検出範囲800の外に出てしまった場合、あるいは、予め設定されたリハビリテーションの実施時間が経過した場合にも、制御部34は、検出処理を終了すると判定する。
終了しないと判定した場合(ステップS25;No)、ステップS21からの処理を繰り返す。
終了すると判定した場合(ステップS25;Yes)、制御部34は、目標画像の生成処理や検出対象部位のデータを記録する処理を終了する。なお、表示制御部342は、検出履歴情報記憶部333に記録された対象者EPの検出対象部位のデータ(検出対象情報CG)から、今回のリハビリテーションにおける対象者EPの動作結果(例えば、検出対象部位が動いた軌跡)を表示する画像(以下、結果画像RPと記載する。)を生成し、出力装置200がこの画像を表示してもよい。ここで、結果画像RPとは、画像情報の一例である。
図12は、リハビリテーション支援システム1を用いたリハビリテーションにおけるパラメータ設定の一例を示すフローチャートである。
まず、リハビリテーションの実施前に理学療法士等が、対象者EPについてのパラメータ(足用表示パラメータ等)を設定する(ステップS30)。具体的には、理学療法士等が、リハビリテーション支援制御装置300に設けられた表示画面(表示部36)を参照して、各種パラメータをリハビリテーション支援制御装置300に入力する。次に理学療法士等が、リハビリテーション支援制御装置300に準備開始指示情報を入力し、リハビリテーションを実施する(ステップS31)。上記のとおり、リハビリテーション支援制御装置300の動作領域判定部343は、動作領域を判定して検出対象部位の設定を行う。動作領域がフロアFLの場合、足用表示パラメータ設定部347が、ステップS30で入力された足用表示パラメータの設定を行う。また、外乱用表示パラメータ設定部349が、ステップS30で入力された足の外乱用表示パラメータの設定を行う。一方、動作領域がテーブルTの場合、手用表示パラメータ設定部348が、ステップS30で入力された手用表示パラメータを設定し、外乱用表示パラメータ設定部349が、ステップS30で入力された手の外乱用表示パラメータの設定を行う。足用表示パラメータ設定部347等によるパラメータの設定が終了すると、表示制御部342が、動作領域に応じて目標画像等を生成し、出力装置200がそれらの画像を表示する。対象者EPは、表示された目標画像に基づいてリハビリテーションを行う。予め定められた一連のリハビリテーション・プログラムが終了すると、表示制御部342が、リハビリテーション結果を含む画像を生成し、出力装置200がリハビリテーション結果を表示する(ステップS32)。リハビリテーション結果とは、例えば、評価部346によるリハビリテーション・プログラムを通した評価結果の実績値である。リハビリテーション結果は、例えば、目標画像の全表示数に対して評価部346が目標位置到達と評価した回数の割合として表示されてもよい。
パラメータ設定の見直しが必要と判断した場合(ステップS34;Yes)、理学療法士等は、新しいパラメータを検討する(ステップS35)。例えば、今回のリハビリテーション結果が良好だった場合、理学療法士等は、より難易度の高い動作を要求するようなパラメータを検討する。あるいは、今回のリハビリテーション結果が良好ではなかった場合、理学療法士等は、難易度の低い動作を要求するようなパラメータを検討する。パラメータを検討し終えると、理学療法士等は、その新しいパラメータを設定し(ステップS30)、ステップS31からの処理を繰り返す。本実施形態のリハビリテーション支援システム1によれば、パラメータを任意に設定することができるので、対象者EPは、体調や能力に応じたリハビリテーションを実施することができる。なお上記の説明においては、リハビリテーション支援制御装置300に設けられた表示画面(表示部36)を参照してパラメータ入力・設定を実行したが、出力装置200から出力されたパラメータ設定画面を参照して、フロアやテーブル上に表示された設定画面上で各種パラメータ入力・設定を実行してもよい。
以下、図13及び図14を参照して、リハビリテーション内容が歩行である場合の検出対象情報CG及び結果画像RPのより具体的な例について説明する。
図13は、リハビリテーション内容が歩行である場合の認識部341の認識の一例を示す平面図である。
上述したように、認識部341は、人体の各部位の位置情報を、その部位に対応付けて認識することができる。また、この一例では、認識部341は、対象者EPの体の一部(検出対象部位)の検出データであるかを認識し、検出対象情報CGを表示制御部342に供給する。以降の説明において、認識部341が認識する対象者EPの体の一部(検出対象部位)をリハビリ対象部位TPと記載する。認識部341は、認識した対象者EPのリハビリ対象部位TPの位置を示す検出対象情報CGを表示制御部342に供給する。
上述したように、この一例では、リハビリ対象部位TPが、足である。具体的には、リハビリ対象部位TPが、右足及び左足である。したがって、認識部341は、対象者EPの位置のうち、対象者EPの右足及び左足の位置を認識する。
認識部341は、対象者EPの歩行に伴い、右足が着地するフロアFL上の位置の座標を示す右足位置RFLを検出対象情報CGとして表示制御部342に供給する。また、認識部341は、対象者EPの歩行に伴い、左足が着地するフロアFL上の位置の座標を示す左足位置LFLを検出対象情報CGとして表示制御部342に供給する。
図13に示す通り、この一例では、右足及び左足がそれぞれ4回空中を移動する。認識部341は、右足の1回目の右足軌跡RFTである右足軌跡RFT1から4回目の右足軌跡RFTである右足軌跡RFT4までを認識する。以降の説明において、右足軌跡RFT1から右足軌跡RFT4までを区別しない場合には、総称して右足軌跡RFTと記載する。認識部341は、左足の1回目の左足軌跡LFTである左足軌跡LFT1から4回目の左足軌跡LFTである左足軌跡LFT1までを認識する。以降の説明において、左足軌跡LFT1から左足軌跡LFT4までを区別しない場合には、総称して左足軌跡LFTと記載する。
以下、図14を参照して、表示制御部342が制御する結果画像RPのより具体的な例について説明する。
図14は、結果画像RP1の一例を示す第1の図である。
上述したように、表示制御部342は、表示制御部342は、検出対象情報CGに基づいて、対象者EPのリハビリ対象部位TPに行われたリハビリテーションの結果を示す結果画像RPを生成する。以降の説明において、リハビリ対象部位TPが足である場合の結果画像RPを結果画像RP1と記載する。
図14に示す通り、結果画像RP1には、リハビリ対象部位TPである足の位置に関する情報として、軌跡情報TC、着地タイミング情報GT、着地リズム情報GR、平均歩幅情報ALS、平均歩隔情報AFD、所要時間情報TR及び立脚時間比較情報STDが含まれる。
軌跡情報TCとは、対象者EPが歩行することに伴う足の軌跡を示す情報である。
表示制御部342は、検出対象情報CGに含まれる右足位置RFL、左足位置LFL、右足軌跡RFT及び左足軌跡LFTに基づいて、足の移動に伴う足の軌跡の表示を制御する。
例えば、表示制御部342は、検出対象情報CGに含まれる所定時間毎の右足位置RFL及び右足軌跡RFTが示す座標を結ぶ表示の制御を行う。これにより、表示制御部342は、軌跡情報TCとして右足の軌跡を表示する制御を行う。また、表示制御部342は、例えば、検出対象情報CGに示される所定時間毎の、左足位置LFL及び左足軌跡LFTが示す座標を結ぶ表示の制御を行う。これにより、表示制御部342は、軌跡情報TCとして左足の軌跡を表示する制御を行う。
表示制御部342は、右足位置RFL、左足位置LFL、右足軌跡RFT及び左足軌跡LFTに基づいて、歩行方向軸axdを算出する。表示制御部342は、歩行方向軸axdに沿って軌跡情報TCを表示する制御を行う。
また、表示制御部342は、歩行方向軸axdと、結果画像RPの軸とを合わせて軌跡情報TCを表示するように制御する。表示制御部342は、例えば、歩行方向軸axdと、結果画像RPのy軸との方向が一致するように軌跡情報TCを表示する制御を行う。
着地タイミング情報GTとは、対象者EPが歩行することに伴う足の着地タイミング示す情報である。
表示制御部342は、検出対象情報CGに含まれる右足位置RFL及び左足位置LFLに基づいて、足の着地に伴う着地タイミングの表示を制御する。
例えば、表示制御部342は、検出対象情報CGに含まれる右足位置RFLが検出された時刻と、位置とに基づいて、時間経過に伴う右足の位置の移動を表示する制御を行う。また、表示制御部342は、検出対象情報CGに含まれる左足位置LFLが検出された時刻と、位置とに基づいて、時間経過に伴う左足の位置の移動を表示する制御を行う。
表示制御部342は、右足位置RFL及び左足位置LFLに基づいて、歩行方向軸axdを算出する。表示制御部342は、歩行方向軸axdに沿って着地タイミング情報GTを表示する制御を行う。
また、表示制御部342は、歩行方向軸axdと、結果画像RPの軸とを合わせて着地タイミング情報GTを表示するように制御する。表示制御部342は、例えば、歩行方向軸axdと、結果画像RPのy軸との方向が一致するように着地タイミング情報GTを表示する制御を行う。
着地リズム情報GRとは、対象者EPが歩行する際、足がフロアFLに着地する着地リズムを示す情報である。
表示制御部342は、検出対象情報CGに含まれる右足位置RFL及び左足位置LFLに基づいて、足の着地に伴う着地リズムの表示を制御する。
例えば、表示制御部342は、検出対象情報CGに含まれる右足位置RFL及び左足位置LFLが検出された時刻を、時間経過を示す時間軸axtに並べて表示する制御を行う。
平均歩幅情報ALSとは、対象者EPが歩行する際の足の歩幅の平均を示す情報である。具体的には、平均歩幅情報ALSには、対象者EPの右足の歩幅の平均を示す情報と、左足の歩幅の平均を示す情報とが含まれる。
例えば、表示制御部342は、検出対象情報CGに含まれる右足位置RFLに基づいて、右足の着地位置間の距離である右足の歩幅を算出する。また、表示制御部342は、右足位置RFLを複数取得した場合、右足位置RFLに基づいて算出される右足の歩幅の平均を算出する。また、表示制御部342は、検出対象情報CGに含まれる左足位置LFLに基づいて、左足の着地位置間の距離である左足の歩幅を算出する。また、表示制御部342は、左足位置LFLを複数取得した場合、左足位置LFLに基づいて算出される左足の歩幅の平均を算出する。表示制御部342は、算出した右足の歩幅の平均と、左足の歩幅の平均とを平均歩幅情報ALSとして表示する制御を行う。
また、上述では、対象者EPの平均歩幅情報ALSには、右足の歩幅の平均と、左足の歩幅の平均とが含まれる一例について説明したが、これに限られない。表示制御部342は、対象者EPの右足と、左足との歩幅の平均を平均歩幅情報ALSとして表示する制御を行ってもよい。
平均歩隔情報AFDとは、対象者EPが歩行する際の右足と左足との歩行時のスタンスを示す情報である。
例えば、表示制御部342は、検出対象情報CGに含まれる右足位置RFLが示す座標を結び、右足が進行する方向を示す右足軸を算出する。また、表示制御部342は、検出対象情報CGに含まれる左足位置LFLが示す座標を結び、左足が進行する方向を示す左足軸を算出する。表示制御部342は、右足軸及び左足軸と、直交又は略直交する方向における右足軸から左足軸までの距離である歩隔の平均を算出する。
表示制御部342は、算出した歩隔の平均を平均歩隔情報AFDとして表示する制御を行う。
所要時間情報TRとは、対象者EPが目標画像に応じて動作されるリハビリ対象部位TPの動作開始から動作終了までの時間を示す情報である。
例えば、表示制御部342は、検出対象情報CGのうち、最も過去の右足位置RFL又は左足位置LFLが検出された時刻と、検出対象情報CGのうち、最新の右足位置RFL又は左足位置LFLが検出された時刻との時間差を所要時間情報TRとして表示する制御を行う。
以下、図15及び図16を参照して、リハビリテーション内容が手の移動である場合の検出対象情報CG及び結果画像RPのより具体的な例について説明する。
図15は、リハビリテーション内容が手の移動である場合の認識部341の認識の一例を示す平面図である。
図15に示す通り、この一例では、検出範囲800及び出力領域900とは、対象者EPが手を動作する面を有するテーブルTである。対象者EPは、出力装置200が出力領域900に出力する目標画像に基づいて、手の移動に関するリハビリテーションを行う。
この一例では、対象者EPが目標画像に基づいて、目標画像に示される複数の移動目標位置上に手をかざす動作をするリハビリテーションを行う。
上述したように、認識部341は、人体の各部位の位置情報を、その部位に対応付けて認識することができる。また、この一例では、認識部341は、対象者EPの体の一部(検出対象部位)の検出データであるかを認識し、検出対象情報CGを表示制御部342に供給する。
上述したように、この一例では、リハビリ対象部位TPが、手である。具体的には、リハビリ対象部位TPが、右手及び左手である。したがって、認識部341は、対象者EPの位置のうち、対象者EPの右手及び左手の位置を認識する。
認識部341は、対象者EPの手の移動に伴い、右手が停止するテーブルT上の位置の座標を示す右手位置RHLを検出対象情報CGとして表示制御部342に供給する。また、認識部341は、対象者EPの手の移動に伴い、左手が停止するテーブルT上の位置の座標を示す左手位置LHLを検出対象情報CGとして表示制御部342に供給する。
図15に示す通り、この一例では、右手及び左手がそれぞれ9回ずつテーブルT上に停止する。認識部341は、右手の1回目に停止する右手位置RHLである右手位置RHL1から9回目に停止する右手位置RHLである右手位置RHL9までを認識する。以降の説明において、右手位置RHL1から右手位置RHL9までを区別しない場合には、総称して右手位置RHLと記載する。認識部341は、左手の1回目に停止する左手位置LHLである左手位置LHL1から9回目に停止する左手位置LHLである左手位置LHL9までを認識する。以降の説明において、左手位置LHL1から左手位置LHL9までを区別しない場合には、総称して左手位置LHLと記載する。
以下、図16を参照して、表示制御部342が制御する結果画像RPのより具体的な例について説明する。
図16は、結果画像RP2の一例を示す第2の図である。
上述したように、表示制御部342は、検出対象情報CGに基づいて、対象者EPのリハビリ対象部位TPに行われたリハビリテーションの結果を示す結果画像RPを生成する。以降の説明において、リハビリ対象部位TPが手である場合の結果画像RPを結果画像RP2と記載する。
図16に示す通り、結果画像RP2には、リハビリ対象部位TPである手の位置に関する情報として、右手到達範囲情報RHA、左手到達範囲情報LHA、動作速度情報HV、平均動作速度情報AHV、リーチ面積情報RS、リーチ情報RD及び左右使用比較情報LRDが含まれる。
右手到達範囲情報RHAとは、対象者EPが右手を動作することによって、右手が到達する範囲を示す情報である。
表示制御部342は、右手位置RHL及び右手軌跡RHTに基づいて、右手が到達する範囲の表示を制御する。
例えば、表示制御部342は、XY平面上において対象者EPの位置から遠い座標を示す右手位置RHL及び右手軌跡RHTをスプライン曲線によって結ぶ範囲を示す表示の制御を行う。これにより、表示制御部342は、右手到達範囲情報RHAとして、右手が到達する範囲を表示する制御を行う。
左手到達範囲情報LHAとは、対象者EPが左手を動作することによって、左手が到達する範囲示す情報である。
表示制御部342は、左手位置LHL及び左手軌跡LHTに基づいて、左手が到達する範囲の表示を制御する。
例えば、表示制御部342は、XY平面上において対象者EPの位置からY軸の成分を含む方向に離れた座標を示す左手位置LHL及び左手軌跡LHTをスプライン曲線によって結ぶ範囲を示す表示の制御を行う。これにより、表示制御部342は、左手到達範囲情報LHAとして、左手が到達する範囲を表示する制御を行う。
動作速度情報HVとは、対象者EPが手を動作する際の速度が最速である速度を示す情報である。具体的には、動作速度情報HVには、対象者EPの右手の移動の最速速度を示す動作速度情報HVRと、左手の移動の最速速度を示す動作速度情報HVLとが含まれる。
表示制御部342は、右手位置RHL及び右手軌跡RHTに基づいて、右手が動作する際の最速速度の表示を制御する。
例えば、表示制御部342は、ある右手位置RHLが検出された時刻から、ある右手位置RHLの次に検出される右手位置RHLが検出された時刻までの時間を算出する。また、表示制御部342は、算出した時間と、右手軌跡RHTが示すある右手位置RHLからある右手位置RHLの次に検出される右手位置RHLまでの右手の移動距離とに基づいて、右手の移動速度を算出する。表示制御部342は、算出した右手の移動速度のうち、最速である移動速度を動作速度情報HVRとして表示する制御を行う。
例えば、表示制御部342は、ある左手位置LHLが検出された時刻から、ある左手位置LHLの次に検出される左手位置LHLが検出された時刻までの時間を算出する。また、表示制御部342は、算出した時間と、左手軌跡LHTが示すある左手位置LHLからある左手位置LHLの次に検出される左手位置LHLまでの左手の移動距離とに基づいて、左手の移動速度を算出する。表示制御部342は、算出した左手の移動速度のうち、最速である移動速度を動作速度情報HVLとして表示する制御を行う。
動作速度情報HVとは、対象者EPが手を動作する際の速度の平均を示す情報である。具体的には、動作速度情報HVには、対象者EPの右手の移動の平均速度を示す平均動作速度情報AHVRと、左手の移動の最速速度を示す平均動作速度情報AHVLとが含まれる。
表示制御部342は、右手位置RHL及び右手軌跡RHTに基づいて、右手が動作する際の平均速度の表示を制御する。
例えば、表示制御部342は、ある右手位置RHLが検出された時刻から、ある右手位置RHLの次に検出される右手位置RHLが検出された時刻までの時間を算出する。また、表示制御部342は、算出した時間と、右手軌跡RHTが示すある右手位置RHLからある右手位置RHLの次に検出される右手位置RHLまでの右手の移動距離とに基づいて、右手の移動速度を算出する。また、表示制御部342は、算出した右手の移動速度の平均速度を算出する。表示制御部342は、算出した右手の平均速度を平均動作速度情報AHVRとして表示する制御を行う。
例えば、表示制御部342は、ある左手位置LHLが検出された時刻から、ある左手位置LHLの次に検出される左手位置LHLが検出された時刻までの時間を算出する。また、表示制御部342は、算出した時間と、左手軌跡LHTが示すある左手位置LHLからある左手位置LHLの次に検出される左手位置LHLまでの左手の移動距離とに基づいて、左手の移動速度を算出する。また、表示制御部342は、算出した左手の移動速度の平均速度を算出する。表示制御部342は、算出した左手の平均速度を平均動作速度情報AHVLとして表示する制御を行う。
リーチ面積情報RSとは、対象者EPが手を動作することによって、手が到達する範囲の面積を示す情報である。具体的には、リーチ面積情報RSには、対象者EPの右手の到達する範囲の面積を示すリーチ面積情報RSRと、対象者EPの左手の到達する範囲の面積を示すリーチ面積情報RSLとが含まれる。
表示制御部342は、右手位置RHL及び右手軌跡RHTに基づいて、右手が到達する範囲の面積の表示を制御する。また、表示制御部342は、左手位置LHL及び左手軌跡LHTに基づいて、左手が到達する範囲の面積の表示を制御する。
例えば、表示制御部342は、上述した右手到達範囲情報RHAによって示される範囲の面積を既知の方法によって算出し、リーチ面積情報RSRとして表示す制御を行う。また、表示制御部342は、上述した左手到達範囲情報LHAによって示される範囲の面積を既知の方法によって算出し、リーチ面積情報RSLとして表示する制御を行う。
リーチ情報RDとは、対象者EPが手を動作することによって、手が到達する位置であって、対象者EPから最も遠い位置までの距離を示す情報である。具体的には、リーチ情報RDには、対象者EPの右手が到達する位置であって、対象者EPから最も遠い位置までの距離を示すリーチ情報RDRが含まれる。また、リーチ情報RDには、対象者EPの左手が到達する位置であって、対象者EPから最も遠い位置までの距離を示すリーチ情報RDLが含まれる。
また、表示制御部342は、上述した左手到達範囲情報LHAによって示される範囲の外径のうち、対象者EPから最も遠い位置までの距離を算出し、リーチ情報RDLとして表示する制御を行う。
手軌跡情報HTCとは、対象者EPが手を動作することに伴う手の軌跡を示す情報である。
表示制御部342は、検出対象情報CGに含まれる右手位置RHL、左手位置LHL、右手軌跡RHT及び左手軌跡LHTに基づいて、対象者EPの手の移動に伴う軌跡の表示を制御する。
例えば、表示制御部342は、検出対象情報CGに含まれる所定時間毎の右手位置RHL及び右手軌跡RHTが示す座標を結ぶ表示の制御を行う。これにより、表示制御部342は、手軌跡情報HTCとして右手の軌跡を表示する制御を行う。また、表示制御部342は、例えば、検出対象情報CGに示される所定時間毎の左手位置LHL及び左手軌跡LHTが示す座標を結ぶ表示の制御を行う。これにより、表示制御部342は、手軌跡情報HTCとして左手の軌跡を表示する制御を行う。
左右使用比較情報LRDとは、右手位置RHL、右手軌跡RHT、左手位置LHL及び左手軌跡LHTに基づいて、対象者EPの右手と左手との使用の割合を示す情報である。
表示制御部342は、右手位置RHL、右手軌跡RHT、左手位置LHL及び左手軌跡LHTに基づいて、対象者EPの右手と左手との使用の割合を示す情報の表示を制御する。
例えば、表示制御部342は、右手位置RHL及び右手軌跡RHTに基づいて、リハビリテーションの開始から終了までの間に右手が移動した距離を算出する。また、表示制御部342は、左手位置LHL及び左手軌跡LHTに基づいて、リハビリテーションの開始から終了までの間に左手が移動した距離を算出する。表示制御部342は、算出した右手及び左手が移動した総距離に対する右手が移動した距離及び左手が移動した距離の割合を算出し、左右使用比較情報LRDとして表示する制御を行う。
以上説明したように、本実施形態のリハビリテーション支援制御装置(本実施形態の一例では、リハビリテーション支援制御装置300)は、リハビリテーションの対象者(本実施形態の一例では、対象者EP)の体を検出するセンサ(本実施形態の一例では、センサ100)の検出結果を示す検出結果情報に基づいて、対象者の体の一部(本実施形態の一例ではリハビリ対象部位TP)の位置を認識する認識部(本実施形態の一例では、認識部341)と、認識部が認識する位置(本実施形態の一例では、検出対象情報CG)に基づいて、位置に関する情報の表示を制御する表示制御部(本実施形態の一例では、表示制御部342)と、を備える。
本実施形態のリハビリテーション支援制御装置は、対象者に行われるリハビリテーションに応じて当該対象者の体の一部が動作した動作の結果の表示を制御する。出力装置は、リハビリテーション支援制御装置が制御する表示を出力する。
本実施形態のリハビリテーション支援制御装置によれば、リハビリテーションの対象者は、当該対象者の体の一部が動作した結果を客観的に確認することができる。リハビリテーションの対象者は、当該対象者の体の一部が動作した結果を客観的に確認することによって、当該結果を以降のリハビリテーションの参考にすることができる。
したがって、本実施形態のリハビリテーション支援制御装置によれば、リハビリテーションの対象者のリハビリテーションを支援することができる。
本実施形態のリハビリテーション支援制御装置は、対象者に行われるリハビリテーションに応じて当該対象者の歩行に伴う足の軌跡の表示を制御する。出力装置は、リハビリテーション支援制御装置が制御する表示を出力する。
本実施形態のリハビリテーション支援制御装置によれば、リハビリテーションの対象者は、当該対象者の歩行に応じて当該対象者の足が移動した軌跡を客観的に確認することができる。リハビリテーションの対象者は、当該対象者の足の軌跡を確認することによって、当該対象者が歩行する際の足の移動を客観的に確認することができる。
これにより、リハビリテーションの対象者は、当該対象者の歩行に対する当該対象者の足の軌跡の認識を容易に行うことができる。
これにより、リハビリテーションの対象者は、歩行の際に、右足又は左足のみで立脚している時間がどの程度の時間間隔であるかについて認識を容易に行うことができる。
本実施形態のリハビリテーション支援制御装置は、対象者に行われるリハビリテーションに応じて当該対象者の手が到達する範囲の表示を制御する。出力装置は、リハビリテーション支援制御装置が制御する表示を出力する。
本実施形態のリハビリテーション支援制御装置によれば、リハビリテーションの対象者は、当該対象者の手の移動に応じて当該対象者の手が到達する範囲を客観的に確認することができる。リハビリテーションの対象者は、当該対象者の手の到達する範囲を確認することによって、当該対象者が手を動作する際の手の可動範囲を客観的に確認することができる。
ここで、対象者及び対象者の親族等複数の人が動作結果を確認する場合がある。この場合、本実施形態のリハビリテーション支援制御装置によれば、対象者及び対象者の親族等は、出力装置がディスプレイ等である場合と比較して、動作結果を容易に確認することができる。
本実施形態のリハビリテーション支援制御装置は、リハビリテーションに応じて対象者の体の一部が動作した際の動作結果を出力装置の投影範囲に同一の尺度で表示する制御を行う。具体的には、本実施形態のリハビリテーション支援制御装置は、リハビリテーションに応じて対象者の体の一部が動作した際の動作結果を出力装置の投影範囲に実寸大で表示する制御を行う。
したがって、本実施形態のリハビリテーション支援制御装置によれば、出力装置がディスプレイ等である場合と比較して、動作結果をより詳細に表示することができる。
本実施形態のリハビリテーション支援制御装置によれば、対象者は、出力装置がディスプレイ等である場合と比較して、動作結果をより詳細に認識することができる。
上記実施形態では、リハビリテーション支援制御装置300が、センサ100が検出した検出結果情報に基づいて、対象者EPのリハビリ対象部位TPの位置に関する情報の表示を制御する場合について説明したが、これに限られない。
変形例1では、リハビリテーション支援制御装置300が、センサ100が検出した検出結果情報と、他の検出結果情報とを比較した比較結果に関する情報の表示を制御する点において、上記実施形態と異なる。
以下、図17及び図18を参照して変形例1について説明する。
なお、上記実施形態と同一の構成を有する場合には、同一の符号を付して重複説明を省略する。
図17は、変形例1のリハビリテーション支援制御装置320の機能構成例を示す概略ブロック図である。
リハビリテーション支援制御装置320は、情報処理装置を用いて構成される。リハビリテーション支援制御装置320は、バスで接続されたCPU、メモリ及び補助記憶装置を備える。リハビリテーション支援制御装置320は、リハビリテーション支援プログラムを実行することによって動作する。
リハビリテーション支援制御装置320は、入力部31、出力部32、記憶部33及び制御部37を備える。
制御部37は、CPUを用いて構成される。制御部34は、リハビリテーション支援プログラムを実行することによって、認識部341、表示制御部342及び比較部351として機能する。
認識部341は、認識した対象者EPのリハビリ対象部位TPの位置を示す検出対象情報CGを表示制御部342に供給する。以降の説明において、認識部341が入力部31から取得した検出結果情報に基づいて認識した対象者EPのリハビリ対象部位TPを検出対象情報CG1と記載する。また、認識部341が検出履歴情報記憶部333から読み出した検出結果情報に基づいて認識した対象者EPのリハビリ対象部位TPを検出対象情報CG2と記載する。
認識部341は、認識した検出対象情報CG1及び検出対象情報CG2を比較部351と、表示制御部342とに供給する。
比較部351は、取得した検出対象情報CG1及び検出対象情報CG2に基づいて、現在のリハビリ対象部位TPの位置に関する情報と、過去のリハビリ対象部位TPの位置に関する情報とを比較する。
比較部351は、例えば、検出対象情報CG1と、検出対象情報CG2とに基づいて、現在と過去との動作速度情報HVの差の割合を動作比較速度情報HVDとして算出する。また、比較部351は、例えば、検出対象情報CG1と、検出対象情報CG2とに基づいて、現在と過去とのリーチ情報RDの差の割合をリーチ比較情報RDDとして算出する。
比較部351は、算出した現在のリハビリ対象部位TPの位置に関する情報と、過去のリハビリ対象部位TPの位置に関する情報との比較結果を示す比較結果情報を表示制御部342に供給する。具体的には、比較部351は、算出した動作比較速度情報HVDと、リーチ比較情報RDDとを比較結果情報として表示制御部342に供給する。
以下、図18を参照して、表示制御部342が制御する結果画像RP3のより具体的な例について説明する。
図18は、結果画像RP3の一例を示す第3の図である。
表示制御部342は、認識部341から検出対象情報CG1及び検出対象情報CG2を取得する。また、表示制御部342は、比較部351から比較結果情報を取得する。
表示制御部342は、比較結果情報に基づいて、対象者EPのリハビリ対象部位TPに行われたリハビリテーションの現在と、過去との結果の比較を示す結果画像RPを生成する。
以降の説明において、表示制御部342が検出対象情報CG1、検出対象情報CG2及び比較結果情報に基づいて、生成した結果画像RPを結果画像RP3と記載する。
図18に示す通り、結果画像RP3には、リハビリ対象部位TPである手の位置に関する情報として、結果画像RP2に含まれる情報の他、動作比較速度情報HVD及びリーチ比較情報RDDに関する情報が含まれる。
動作比較速度情報HVDとは、対象者EPが手を動作する際の速度が最速である速度の現在と過去との差を割合で示す情報である。
表示制御部342は、取得した比較結果情報に基づいて、動作比較速度情報HVDを表示する制御を行う。
リーチ比較情報RDDとは、対象者EPが手を動作することによって、手が到達する位置であって、対象者EPから最も遠い位置までの距離の現在と過去との差を割合で示す情報である。
表示制御部342は、取得した比較結果情報に基づいて、リーチ比較情報RDDを表示する制御を行う。
なお、上述では、表示制御部342が比較結果に基づいて、動作比較速度情報HVDと、リーチ比較情報RDDとを表示する場合について説明したが、これに限られない。
表示制御部342は、認識部341から取得する検出対象情報CG1及び検出対象情報CG2に基づいて、現在と過去との比較に関する表示を制御してもよい。
例えば、表示制御部342は、検出対象情報CG1に基づいて、現在の右手到達範囲情報RHAを示す右手到達範囲情報RHA1として、右手が到達する範囲を表示する制御を行う。また、表示制御部342は、検出対象情報CG1に基づいて、現在の左手到達範囲情報LHAを示す左手到達範囲情報LHA1として、左手が到達する表示する制御を行う。
また、認識部341は、検出対象情報CG2に基づいて、過去の右手到達範囲情報RHAを示す右手到達範囲情報RHA2として、右手が到達する範囲を表示する制御を行う。
また、表示制御部342は、検出対象情報CG2に基づいて、過去の左手到達範囲情報LHAを示す左手到達範囲情報LHA1として、左手が到達する範囲を表示する制御を行う。
図18に示す通り、この一例では、表示制御部342は、右手到達範囲情報RHA1、右手到達範囲情報RHA2、左手到達範囲情報LHA1及び左手到達範囲情報LHA2を重ねて表示する制御を行う。
本実施形態のリハビリテーション支援制御装置は、リハビリテーションの対象者の体の位置が過去に検出された検出結果情報と、当該検出結果情報が検出されたよりも後に検出された検出結果情報とに基づいて、リハビリテーションの効果を客観的に確認することができる。
リハビリテーション支援制御装置320は、リハビリテーションの対象者の体の一部の動作の基準を示す基準情報と、当該対象者の現在の検出結果情報とに基づいて比較した比較結果に関する情報の表示を制御してもよい。
本実施形態のリハビリテーション支援制御装置は、リハビリテーションの対象者の体の位置が検出された検出結果情報と、当該対象者のリハビリテーションの目標を示す基準情報とに基づいて、リハビリテーションの目標までの乖離を客観的に確認することができる。
リハビリテーション支援制御装置320は、リハビリテーションの対象者の体の一部の動作の過去の検出結果情報に基づく予測を示す予測情報と、当該対象者の現在の検出結果情報とに基づいて比較した比較結果に関する情報の表示を制御してもよい。
本実施形態のリハビリテーション支援制御装置は、リハビリテーションの対象者の体の位置が検出された検出結果情報と、当該対象者のリハビリテーションの目標を示す予測情報とに基づいて、リハビリテーションの目標までの乖離を客観的に確認することができる。
図19は、リハビリテーション支援システム1のシステム構成の変形例2を示す斜視図である。
リハビリテーション支援制御装置300は、複数の装置に機能を分けて実装されてもよい。例えば、入力部31及び認識部341は画像認識装置として他の装置に実装されてもよい。例えば、認識部341はセンサ100に設けられてもよい。
また、出力装置200は、画像投影装置に代えて、画像を表示する画像表示装置を用いて構成されてもよい。この場合、図19に示すように出力装置200は、上述の説明において画像投影装置が映像を投影した面(投影面)に相当する面に表示面を有したディスプレイ装置として構成される。画像表示装置の具体例として、液晶ディスプレイ装置、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイ装置、タッチパネル式ディスプレイ装置等がある。例えば、テーブルの表面にディスプレイ装置を組み込んで、このディスプレイ装置の表示画面に対象者EPがタッチするマークを表示するようにしてもよい。この場合も、リハビリテーション支援制御装置300(制御部34)は、例えば、ディスプレイ装置に表示されたマーカ画像を目印にしてキャリブレーションを実施する。
Claims (4)
- リハビリテーションの対象者の体の検出結果を示す検出結果情報に基づいて、前記対象者の体の一部の位置を認識する認識部と、
前記認識部による認識結果に基づき、前記対象者の動作する動作領域が第1領域か、前記第1領域と異なる第2領域かを判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に基づいて、前記体の一部の動作に関する画像を前記動作領域に表示させるよう制御する表示制御部と、
を備え、
前記判定部は、前記動作領域が第1領域の場合、前記対象者の体の第1部分を検出対象と設定し、前記動作領域が第2領域の場合、前記対象者の体の前記第1部分と異なる第2部分を検出対象と設定する
リハビリテーション支援制御装置。 - 前記表示制御部は、
前記位置に関する情報を前記対象者の体の一部と同一の尺度において表示するよう制御し、
前記第1部分が、前記対象者の手である場合、前記表示制御部は、前記対象者の手の位置に関する情報として、手を動作する際の最速の速度の現在と過去との比較を示す情報と、手が到達する位置であって前記対象者から最も遠い位置までの距離の現在と過去との比較を示す情報を表示するよう制御する
請求項1に記載のリハビリテーション支援制御装置。 - 前記第1領域と前記第2領域は高さが異なり、
前記第1領域は手の動作領域であり、前記第2領域は足の動作領域であり、
前記表示制御部は、前記対象者が前記目標位置まで移動させる妨げとなる外乱を表示するよう制御し、
前記第1領域に表示にする外乱は前記第2領域に表示する外乱と異なる
請求項1又は2に記載のリハビリテーション支援制御装置。 - リハビリテーションの対象者の体の検出結果を示す検出結果情報に基づいて、前記対象者の体の一部の位置を認識する認識部と、
前記認識部による認識結果に基づき、前記対象者の動作する動作領域が第1領域か、前記第1領域と異なる第2領域かを判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に基づいて、前記体の一部の動作に関する画像を前記動作領域に表示させるよう制御する表示制御部と、
を備え、
前記判定部は、前記動作領域が第1領域の場合、前記対象者の体の第1部分を検出対象と設定し、前記動作領域が第2領域の場合、前記対象者の体の前記第1部分と異なる第2部分を検出対象と設定する
リハビリテーション支援制御装置としてコンピュータを機能させるためのコンピュータプログラム。
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