JP7391438B1 - 情報処理システム、情報処理方法および情報処理プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
ユーザの身体の全部または一部を見えなくする遮断部と、
前記ユーザの身体の一部または前記ユーザが操作する物体と、目標オブジェクトとを重ね合わせるような身体動作を前記ユーザに要求する要求部と、
前記遮断部及び前記要求部により生成された、関節の異常動作を顕在化させる環境下において、前記要求部が要求する動きには必要のない関節が意図せずに動いてしまう関節連関という現象に応じて前記身体動作の難度を制御するための制御部と、
を備えた情報処理システムである。
上記目的を達成するため、本発明にかかる方法は、
遮断部、要求部及び制御部を備える情報処理システムによる情報処理方法であって、
前記遮断部によりユーザの身体の全部または一部を見えなくする遮断ステップと、
前記要求部により前記ユーザの身体の一部または前記ユーザが操作する物体と、目標オブジェクトとを重ね合わせるような身体動作を前記ユーザに要求する要求ステップと、
前記遮断ステップ及び前記要求ステップにより生成された、関節の異常動作を顕在化させる環境下において、前記制御部が、前記要求部が要求する動きには必要のない関節が意図せずに動いてしまう関節連関という現象に応じて前記身体動作の難度を制御する制御ステップと、
を含む情報処理方法である。
上記目的を達成するため、本発明にかかるプログラムは、
ユーザの身体の全部または一部を見えなくする遮断ステップと、
前記ユーザの身体の一部または前記ユーザが操作する物体と、目標オブジェクトとを重ね合わせるような身体動作を前記ユーザに要求する要求ステップと、
前記遮断ステップ及び前記要求ステップにより生成された、関節の異常動作を顕在化させる環境下において、前記要求ステップで要求された動きには必要のない関節が意図せずに動いてしまう関節連関という現象に応じて前記身体動作の難度を制御するための制御ステップと、
をコンピュータに実行させる情報処理プログラムである。
本発明の第1実施形態としての情報処理システム100について、図1を用いて説明する。情報処理システム100は、関節の異常動作を顕在化させる環境を提供するシステムである。
本発明の第2実施形態に係るリハビリテーション支援システム200について、図2Aを用いて説明する。リハビリテーション支援システム200は、関節の異常動作を顕在化させる環境を提供するシステムの一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち本発明は「リハビリテーション」という概念に限定されるべきものではなく、麻痺や失調から、認知症や統合失調症などの身体的疾患、および認知、精神的疾患を積極的に治療する治療システムも本発明に含まれる。さらには、何ら治療やリハビリが必要とされない健常者の運動能力や認知能力を現状より向上させるための動作検証システム、能力改善、向上システムも本発明に含まれる。
図2Aは、本実施形態に係るリハビリテーション支援システム200の構成を説明するための図である。本実施形態に係るリハビリテーション支援システム200は、上肢機能、歩行機能、体幹機能やバランス機能等の身体機能、認知機能(空間認知や注意機能、高次脳機能を含む)、および感覚機能(内耳、前庭系や触覚、温痛覚、位置覚、深部感覚を含む)の少なくとも1つの機能を改善させる。
なお、ヘッドマウントディスプレイ233としては、非透過タイプでも、ビデオシースルータイプでも、オプティカルシースルータイプでも、あるいは眼鏡型でも構わない。本実施形態ではVR(Virtual Reality)の仮想空間をユーザに提示するが、AR(Augmented Reality:拡張現実)のように、現実空間と仮想空間とを重畳表示してもよいし、MR(Mixed Reality:複合現実)のように、仮想空間に現実情報を反映させてもよいし、あるいはホログラム技術を代替手段として用いてもよい。
ここで重要なことは、ヘッドマウントディスプレイ233により、ユーザの身体の全部または一部を直接見えなくすることである。通常、人間は現実空間においては、体の動きを視覚的に認識しながら、その動きを無意識に脳内で微調整してターゲットまで動かしている。本システムにおいてユーザ220は、直接現実空間の自分の手を見ることができないため、ユーザの脳は、通常のように手の動きに正確な補正を加えることができない。そのため、協調運動障害が顕在化され、身体動作を行う部位とは異なる関節の異常な動きが検出しやすくなる。この際、例えば遮断部として、ユーザの身体の全部または一部に背景を表示するプロジェクションマッピングシステムを採用してもよい。また遮断部として、仮想空間を表示するコンタクトレンズ型ディスプレイを採用してもよい。
表示制御部213は、レーダスクリーン画像250に加えて、情報バー310をヘッドマウントディスプレイ233の表示画面240に表示させてもよい。情報バー310は、プレイヤー名311やタスク達成度312やプレイ開始後の経過時間313などを表示する。さらに情報バー310は仮想空間内の地平線244と平行である。患者の頭位や体軸がゆがむと、ヘッドマウントディスプレイ233の傾きに追従するレーダスクリーン画面250と情報バー310との平行関係が崩れる。このため、患者は視覚補助的に内耳情報を補正することが可能であり、セラピストも患者の体軸のゆがみに気づきやすい。図3Aでは、頭位が右側に20度傾いている際の映像を例示した。このようにヘッドマウントディスプレイ233のユーザーインターフェースは患者がリハビリに没頭できるための要素に加えて、医学的な実利を兼ね備えた設計となっている。
また、図3Bは操作パネル300の他の例を示す図である。関節連関メッセージ308に示すように、関節連関の有無および大きさをカメラなどで検出してオペレータに文字や画像、色の変化として通知してもよい。上述したように、ユーザ画像306上にヒートマップを重畳表示して、関節連関が発生している可能性の高い画像領域を赤く示しても良い。
(1)デフォルト設定でのリハビリテーション動作を行う。
(2)関節連関が大きすぎる(ガニ股になる角度や距離、肩のねじれ、腰のねじれ、頭のねじれなどが閾値を超えている)
(3)点推定の要求難度を下げる(点推定パラメータを変更)
(4)関節連関が適度に小さくなる
(5)左右交互にリハビリテーション動作を繰り返す
(6)関節連関がなくなる
(7)点推定の要求精度を上げる(点推定パラメータを変更)
(8)関節連関が適度な大きさになる
(9)(5)に戻る
なお、(5)において、ユーザの体に触れたり、声掛けを行ったりして関節連関を抑えてもよい。また(7)において、声掛けでユーザに負荷を与えて、点推定の要求精度を上げることと同様の効果を図ってもよい。ユーザの体に触れることにより、より早くユーザの関節連関が解けることが分かってきている。
以上の通り、ユーザの直接の視界を遮断して点推定をさせ、目標オブジェクトを介した強力な運動指令により深層筋が収縮して全身のアライメントを整える。その際、関節連関という脳神経のほころびを見つけて、点推定の要求精度(各種パラメータ)を制御しながら、関節連関が静まるまでリハビリテーション動作を繰り返す。
複数の関節連関が現れている場合には、どの関節連関をメインに修正するかを判断する。例えば大きく動いた膝(股関節)を最初に修正した上で、次の関節(例えば足首関節の不随意運動で足の裏が内側に向く)に移る。
関節連関をリカバーさせることを目標にしてリハビリテーション動作を行えば、非常に効果的にユーザの認知運動能力を向上させる(脳のほつれをほぐす)ことが可能となる。関節連関が、治療の指針となる。脳に刺激(点推定要求)を入れて、関節連関の反応を見て治療方針を判断する。関節連関が現れている身体部位に積極的に接触することにより、効果的な治療が可能となる。
図2A、図5~図8に示したような様々なモード(表示画面)のうち、いずれをユーザに実行させるかによっても、点推定の要求精度は異なる。例えば、図2Aのように背景がない場合に比べて、図5→図8→図6の順に点推定の要求精度は上がる。また上述したように背景音によっても、点推定の要求精度は変わり、関節連関に影響がでる。
図10は、本実施形態にかかるリハビリテーション支援システム200を用いた結果を示す図である。
[他の実施形態]
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明の技術的範囲で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステムまたは装置も、本発明の技術的範囲に含まれる。
また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用されてもよいし、単体の装置に適用されてもよい。さらに、本発明は、実施形態の機能を実現する情報処理プログラムが、システムあるいは装置に供給され、内蔵されたプロセッサによって実行される場合にも適用可能である。本発明の機能をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラム、あるいはそのプログラムを格納した媒体、そのプログラムをダウンロードさせるサーバも、プログラムを実行するプロセッサも本発明の技術的範囲に含まれる。特に、少なくとも、上述した実施形態に含まれる処理ステップをコンピュータに実行させるプログラムを格納した非一時的コンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)は本発明の技術的範囲に含まれる。
Claims (10)
- ユーザの身体の全部または一部を見えなくする遮断部と、
前記ユーザの身体の一部または前記ユーザが操作する物体と、目標オブジェクトとを重ね合わせるような身体動作を前記ユーザに要求する要求部と、
前記遮断部及び前記要求部により生成された、関節の異常動作を顕在化させる環境下において、前記要求部が要求する動きには必要のない関節が意図せずに動いてしまう関節連関という現象に応じて前記身体動作の難度を制御するための制御部と、
を備えた情報処理システム。 - 前記要求部により要求された前記身体動作の達成を、前記ユーザにフィードバックするフィードバック部を更に備えた請求項1に記載の情報処理システム。
- 前記フィードバック部は、前記要求部により要求された前記身体動作の達成ごとに、前記ユーザの5感のうち2つ以上の感覚を刺激するフィードバックを行う請求項2に記載の情報処理システム。
- 前記関節連関を評価する関節連関評価部を更に備えた請求項1に記載の情報処理システム。
- 前記要求部、或いは前記制御部が、前記ユーザの身体動作が左右交互となるように制御する請求項1に記載の情報処理システム。
- 前記制御部は、前記目標オブジェクトの大きさ、前記ユーザからの距離、角度、スピード、背景の有無、音楽の有無、及び視認補助画像の大きさ、の少なくともいずれか一つを変更して、前記身体動作の難度を制御する請求項1に記載の情報処理システム。
- 前記遮断部は、仮想空間を表示するヘッドマウントディスプレイであり、
前記要求部は、前記目標オブジェクトと、前記ユーザの身体の一部または前記ユーザが操作する物体を表すアバターオブジェクトとを前記仮想空間において生成し、前記ヘッドマウントディスプレイに表示させる請求項1に記載の情報処理システム。 - 前記遮断部は、前記ユーザの身体の全部または一部に背景の一部を表示するプロジェクションマッピングシステム、または仮想空間を表示するコンタクトレンズ型ディスプレイであり、
前記要求部は、前記プロジェクションマッピングシステムを用いて、前記目標オブジェクトと、前記ユーザの身体の一部または前記ユーザが操作する物体を表すアバターオブジェクトとを、前記背景に表示させる、または、前記目標オブジェクトと、前記ユーザの身体の一部または前記ユーザが操作する物体を表すアバターオブジェクトとを前記仮想空間において生成し、前記コンタクトレンズ型ディスプレイに表示させる請求項1に記載の情報処理システム。 - 遮断部、要求部及び制御部を備える情報処理システムによる情報処理方法であって、
前記遮断部によりユーザの身体の全部または一部を見えなくする遮断ステップと、
前記要求部により前記ユーザの身体の一部または前記ユーザが操作する物体と、目標オブジェクトとを重ね合わせるような身体動作を前記ユーザに要求する要求ステップと、
前記遮断ステップ及び前記要求ステップにより生成された、関節の異常動作を顕在化させる環境下において、前記制御部が、前記要求部が要求する動きには必要のない関節が意図せずに動いてしまう関節連関という現象に応じて前記身体動作の難度を制御する制御ステップと、
を含む情報処理方法。 - ユーザの身体の全部または一部を見えなくする遮断ステップと、
前記ユーザの身体の一部または前記ユーザが操作する物体と、目標オブジェクトとを重ね合わせるような身体動作を前記ユーザに要求する要求ステップと、
前記遮断ステップ及び前記要求ステップにより生成された、関節の異常動作を顕在化させる環境下において、前記要求ステップで要求された動きには必要のない関節が意図せずに動いてしまう関節連関という現象に応じて前記身体動作の難度を制御するための制御ステップと、
をコンピュータに実行させる情報処理プログラム。
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