CN105125374A - 步行训练器械及其步行训练方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种步行训练器械(1)及其步行训练方法,所述步行训练器械(1)包括步行辅助装置(2)、第一拉伸部以及第二拉伸部。步行辅助装置(2)构造成附接至使用者的腿部以辅助使用者步行。第一拉伸部朝向竖向上侧且朝向前侧牵拉步行辅助装置(2)和使用者的所述腿部中的至少一者。第二拉伸部朝向竖向上侧且朝向后侧牵拉步行辅助装置(2)和使用者的所述腿部中的至少一者。
Description
技术领域
本发明涉及供使用者进行步行训练的步行训练器械及其步行训练方法。
技术背景
已知一种步行训练器械,其包括带,所述带通过向前牵拉腿来辅助在跑步机上步行的使用者的腿摆动(参见日本专利申请公报No.2009-183657(JP2009-183657A))。
然而,该步行训练器械仅辅助腿的向前的动作。因此,在辅助使用者步行的步行辅助装置被附接至使用者的腿上的情况下,例如由于步行辅助装置的重量使得使用者的步行载荷会增大。
发明内容
本发明提供一种步行训练器械及其步行训练方法,二者均能够减小步行训练中使用者的步行载荷。
本发明的一方面涉及一种步行训练器械,所述步行训练器械包括:步行辅助装置,所述步行辅助装置构造成附接至使用者的腿部以辅助使用者步行;第一拉伸部,所述第一拉伸部构造成朝向竖向上侧且朝向前侧牵拉所述步行辅助装置和使用者的所述腿部中的至少一者;以及第二拉伸部,所述第二拉伸部构造成朝向所述竖向上侧且朝向后侧牵拉所述步行辅助装置和使用者的所述腿部中的至少一者。在上述方面中,所述步行训练器械还可以包括控制部,所述控制部构造成独立地分别控制所述第一拉伸部的拉伸力和所述第二拉伸部的拉伸力。在上述方面中,所述控制部可以独立地分别控制所述第一拉伸部的拉伸力的竖直向上分量与所述第二拉伸部的拉伸力的竖直向上分量的合力以及所述第一拉伸部的拉伸力的水平分量与所述第二拉伸部的拉伸力的水平分量的合力。在上述方面中,所述第一拉伸部的拉伸力的竖直向上分量与所述第二拉伸部的拉伸力的竖直向上分量的合力可以等于所述步行辅助装置的重力。在上述方面中,所述步行辅助装置的附接至使用者的所述腿部的大腿的大腿框架和/或所述步行辅助装置的附接至使用者的所述腿部的小腿的小腿框架可以设置有在竖向上下方向上对准的多个调节框架;以及由所述第一拉伸部牵拉的拉线和由所述第二拉伸部牵拉的拉线可以连接至所述多个调节框架中的任一调节框架。在上述方面中,所述第一拉伸部和所述第二拉伸部中的每一者可以包括拉线和构造成牵拉所述拉线的拉线拉伸部,所述拉线的一端附接至所述步行辅助装置和使用者的所述腿部中的至少一者。在上述方面中,所述第一拉伸部的所述拉线拉伸部和所述第二拉伸部的所述拉线拉伸部中的至少一者可以以沿左右方向可移动的方式设置。在上述方面中,所述步行辅助装置的由所述第一拉伸部和所述第二拉伸部拉伸的拉伸点和/或使用者的所述腿部的由所述第一拉伸部和所述第二拉伸部拉伸的拉伸点可以以围绕使用者的所述腿部可移动的方式设置。本发明的一个方面可以是步行训练器械的步行训练方法,所述步行训练器械包括步行辅助装置,所述步行辅助装置构造成附接至使用者的腿部以辅助使用者步行,并且所述步行训练方法可以包括:朝向竖向上侧且朝向前侧牵拉所述步行辅助装置和使用者的所述腿部中的至少一者;以及朝向所述竖向上侧且朝向后侧牵拉所述步行辅助装置和使用者的所述腿部中的至少一者。
根据本发明,能够提供一种步行训练器械及其步行训练方法,二者均能够减小步行训练中使用者的步行载荷。
附图说明
下文将参照附图描述本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术上和工业上的意义,附图中,相同的附图标记指示相同的元件,并且附图中:
图1为图示了根据本发明的一个实施方式的步行训练器械的示意性构造的立体图;
图2为图示了根据本发明的一个实施方式的步行辅助装置的示意性构造的立体图;
图3为描述由于第一拉伸部和第二拉伸部而产生的拉伸力的视图;
图4为描述由于第一拉伸部和第二拉伸部而产生的拉伸力的视图;
图5为图示了由于第一拉伸部和第二拉伸部而产生的拉伸力的设定方法的流程的流程图;以及
图6为图示了包括在竖向上下方向上对准的多个框架的步行辅助装置的视图。
具体实施方式
参照附图,下文描述本发明的实施方式。图1为图示了根据本发明的一个实施方式的步行训练器械的示意性构造的立体图。例如,根据本实施方式的步行训练器械1为供诸如中风之后偏瘫的患者之类的使用者进行步行训练的器械。步行训练器械1包括附接至使用者腿部的步行辅助装置2和进行使用者的步行训练的训练装置3。
例如,步行辅助装置2被附接至进行步行训练的使用者的腿部以辅助使用者的步行(图2)。步行辅助装置2包括:大腿框架21;小腿框架23,该小腿框架23经由膝关节部22连接至大腿框架21;脚底框架25,该脚底框架25经由踝关节部24连接至小腿框架23;马达单元26,该马达单元构造成旋转地驱动膝关节部22;以及调节机构27,该调节机构27构造成调节踝关节部24的可动范围。应指出的是,该步行辅助装置2的构造是一个示例,并且步行辅助装置2不限于此。例如,步行辅助装置2可以包括构造成旋转地驱动踝关节部24的马达单元。
大腿框架21附接至使用者的大腿腿部,并且小腿框架23附接至使用者的小腿腿部。大腿框架设置有例如构造成用以固定大腿的大腿缚带212。大腿缚带212例如通过使用钩或环紧固件、所谓的魔术贴(注册商标)或类似物而固定至大腿。这使得能够防止步行辅助装置2朝左右方向或朝竖向上下方向移离使用者的腿部。
大腿框架21设置有椭圆形第一框架211,该椭圆形第一框架211沿着左右方向延伸并且构造成使得下文提到的第一拉伸部35的拉线34连接至该椭圆形第一框架211。小腿框架23设置有椭圆形第二框架231,该椭圆形第二框架231沿着左右方向延伸并且构造成使得下文提到的第二拉伸部37的拉线36连接至该椭圆形第二框架231。
应指出的是,第一拉伸部与第二拉伸部的连接部是一种示例,并且第一拉伸部和第二拉伸部不限于此。例如,第一拉伸部35的拉线34和第二拉伸部37的拉线36可以连接至大腿缚带212,并且第一拉伸部35和第二拉伸部37的拉伸点能够设置在步行辅助装置2的指定位置处。
马达单元26根据使用者的步行动作旋转地驱动膝关节部22,以辅助使用者的步行。应指出的是,步行辅助装置2的该构造是一种示例,并且步行辅助装置2不限于此。构造成附接至使用者的腿部以辅助使用者的步行的任何步行辅助装置都是可应用的。
训练装置3包括跑步机31、框架主体32以及控制装置33。跑步机31使环形带311旋转。使用者站在带311上,并且根据带311的运动步行,以进行步行训练。
框架主体32包括:两对柱式框架321,所述两对柱式框架321以直立的方式设置在跑步机31上;一对前后框架322,所述一对前后框架322连接至每个柱式框架321并且沿前后方向延伸;以及三个左右框架323,所述三个左右框架323连接至每个前后框架322并且沿左右方向延伸。应当指出的是,框架主体32的构造是一种示例,并且框架主体32不限于此。倘若下文提到的第一拉伸部35和第二拉伸部37能够合适地固定,框架主体32可以具有任何框架结构。
前部左右框架323设置有第一拉伸部35,第一拉伸部35构造成朝向竖向上侧且朝向前侧牵拉拉线34。后部左右框架323设置有第二拉伸部37,第二拉伸部37构造成朝向竖向上侧且朝向后侧牵拉拉线36。
第一拉伸部35和第二拉伸部37各自例如包括用于缠绕和退绕拉线34、36的机构和用于驱动该机构的马达等。由第一拉伸部35牵拉的拉线34的一端和由第二拉伸部37牵拉的拉线36的一端连接至步行辅助装置2。第一拉伸部35经由拉线34朝向竖向上侧且朝向前侧牵拉步行辅助装置2。第二拉伸部37经由拉线36朝向竖向上侧且朝向后侧牵拉步行辅助装置2。
第一拉伸部35和第二拉伸部37控制马达的驱动扭矩以控制拉线34、36的拉伸力,但第一拉伸部35和第二拉伸部37不限于此。例如,弹簧构件可以连接至每个拉线34、36,并且调节弹簧构件的弹性力以调节每个拉线34、36的拉伸力。
拉线34从使用者的腿部的步行辅助装置2朝向竖向上侧和前侧延伸,并且拉线36从使用者的腿部的步行辅助装置2朝向竖向上侧和后侧延伸。因此,在使用者步行期间,拉线34、36不与使用者干涉,并且不干扰步行训练。
控制装置33是控制部的一种具体示例,并且控制第一拉伸部35和第二拉伸部37的拉伸力、跑步机31的驱动、以及步行辅助装置2。控制装置33具有硬件结构,该硬件结构主要包括例如由CPU(中央处理单元)、ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)以及接口部(I/F)构成的微型计算机,该CPU执行计算处理、控制处理等,该ROM中存储将通过CPU执行的计算程序、控制程序等,该RAM中存储各种数据等;该接口部构造成执行相对于外部的信号的输入/输出等。CPU、ROM、RAM和接口部经由数据总线等彼此连接。
控制装置33设置有显示部331,该显示部331构造成显示诸如训练指令、训练菜单以及训练信息(步行速度、生物学信息等)之类的信息。显示部331设置为例如触摸屏,使得使用者能够通过显示部331输入各种信息。
同时,当使用者将步行辅助装置2穿戴在腿部上以进行步行训练时,由于步行辅助装置2的重量,所以步行载荷会增大。特别地,当步行辅助装置2被附接至在中风等之后偏瘫的患者的患病的腿部时,由于步行辅助装置2的重量,所以患者在抬起患病的腿时更困难。
相比之下,在根据本实施方式的步行训练器械1中,第一拉伸部35经由拉线34朝向竖向上侧且朝向前侧牵拉步行辅助装置2,并且第二拉伸部37经由拉线36朝向竖向上侧且朝向后侧牵拉步行辅助装置2。第一拉伸部35和第二拉伸部37产生的拉伸力f1、f2的竖直向上的分量fy1、fy2支承步行辅助装置2的重量。另外,第一拉伸部35和第二拉伸部37产生的拉伸力f1、f2的水平分量fx1、fx2辅助腿的摆动。这能够减小步行训练中使用者的步行载荷(图3)。例如,患者——比如在中风之后偏瘫的患者——能够在将步行辅助装置2附接至腿部的情况下长时间地持续进行步行训练,这使得提升了恢复效率。
此外,第一拉伸部35和第二拉伸部37产生的拉伸力f1、f2将腿的动作限制在包括拉伸方向和步行辅助装置2所附接的腿的摆动方向的单一平面内。这能够限制腿的内旋和外旋,进而获得自然的步态。例如,患病的腿在康复早期倾向于容易进行内旋并且在恢复期倾向于容易进行外旋。第一拉伸部35的拉伸力f1和第二拉伸部37的拉伸力f2能够在康复早期限制患病的腿的内旋并且能够在恢复期限制患病的腿的外旋。因此,在长期的训练中限制腿的内旋和外旋,从而能够进行更自然的步行训练。
控制装置33控制第一拉伸部35和第二拉伸部37的拉伸力,使得第一拉伸部35产生的拉伸力的竖直向上的分量与第二拉伸部37产生的拉伸力的竖直向上的分量的合力(fy1+fy2)变得等于步行辅助装置2的重力。因此,使用者能够进行更自然的步行训练而不会感受到附接至腿上的步行辅助装置2的重量。
此外,控制装置33可以通过对第一拉伸部35和第二拉伸部37产生的拉伸力f1、f2进行控制以改变竖直向上的分量fy1、fy2来调节腿部免荷量。因此,能够例如根据患者的恢复程度通过调节腿部免荷量来设定步行训练的难度。
控制装置33通过控制第一拉伸部35的拉伸力f1和第二拉伸部37的拉伸力f2从而减小拉伸力的竖直向上的分量fy1、fy2来减小腿部免荷量。这增大了步行辅助装置2在患病的腿上的载荷,从而增大了步行训练的难度。
控制装置33可以独立地分别控制第一拉伸部35的拉伸力f1和第二拉伸部37的拉伸力f2。因此,控制装置33能够独立地分别控制第一拉伸部35产生的拉伸力的竖直向上的分量与第二拉伸部37产生的拉伸力的竖直向上的分量的合力和第一拉伸部35产生的拉伸力的水平分量与第二拉伸部37产生的拉伸力的水平分量的合力。因此,能够独立地分别调节竖直向上的腿部免荷量和在前后方向上的摆动辅助量。
例如,如图4中图示的,控制装置33将第一拉伸部35的拉伸力f1控制为大于第二拉伸部37的拉伸力f2。在这种情况下,第一拉伸部35的拉伸力的竖直向上的分量与第二拉伸部37产生的拉伸力的竖直向上的分量的合力(fy1+fy2)作为竖直向上的腿部免荷量,而第一拉伸部35的拉伸力的水平分量与第二拉伸部37的拉伸力的水平分量的合力(fx1-fx2)作为摆动辅助量。同样地,能够根据使用者合适地设定腿部免荷量和摆动辅助量,从而使得能够提高步行训练效率。
图5为图示了第一拉伸部和第二拉伸部产生的拉伸力的设定方法的流程的流程图。使用者将腿部免荷量F1和摆动辅助量F2输入至控制装置33中(步骤S101)。
控制装置33计算实现所输入的腿部免荷量(F1=fy1+fy2)和所输入的摆动辅助量(F2=fx1-fx2)的第一拉伸部35的拉伸力f1和第二拉伸部37的拉伸力f2(步骤S102)。控制装置33单独地控制第一拉伸部35和第二拉伸部37,使得第一拉伸部35和第二拉伸部37以所计算出的拉伸力f1、f2牵拉拉线34、36(步骤S103)。
因此,在根据本实施方式的步行训练器械1中,第一拉伸部35经由拉线34朝向竖向上侧且朝向前侧牵拉步行辅助装置2,并且第二拉伸部37经由拉线36朝向竖向上侧且朝向后侧牵拉步行辅助装置2。这能够减小步行训练中使用者的步行载荷。
应当指出的是,本发明不限于上文的实施方式,并且能够在不偏离本发明的主旨的范围内做出各种改型。
在上文的实施方式中,步行辅助装置2的大腿框架21和/或小腿框架23可以设置有多个在左右方向上呈椭圆形并且在竖向上下方向上对准的环面调节框架28(图6)。第一拉伸部35的拉线34和第二拉伸部37的拉线36被连接至该多个调节框架28中的任何一个调节框架。通过选择调节框架28在竖向上下方向上的位置并且将第一拉伸部35的拉线34和第二拉伸部37的拉线36连接至调节框架28,能够调节步行辅助装置2的俯仰(pitch)方向上的力矩(momentforce)。因此,能够与竖直向上的腿部免荷量无关地调节摆动辅助量。
例如,当第一拉伸部35的拉线34和第二拉伸部37的拉线36连接至位于竖向上侧的调节框架28时,摆动方向上的力矩能够被减小并且摆动辅助量能够被减小。然而,当第一拉伸部35的拉线34连接至位于下侧的调节框架28并且第二拉伸部37的拉线36连接至位于竖向上侧的调节框架28时,在摆动方向上的力矩能够被增大并且摆动辅助量能够被增大。
在上文的实施方式中,训练装置3可以构造成不包括框架主体32。在这种情况下,第一拉伸部35和第二拉伸部37例如可以设置在壁面或天花板上。
在上文的实施方式中,第一拉伸部35的拉线34和第二拉伸部37的拉线36连接至步行辅助装置2,但本发明不限于此。例如,第一拉伸部35的拉线34和第二拉伸部37的拉线36可以构造成经由诸如带或环之类的安装固定物连接至使用者的腿部。此外,第一拉伸部35的拉线34和第二拉伸部37的拉线36可以构造成连接至步行辅助装置2和使用者的腿部。
在上文的实施方式中,通过第一拉伸部35和第二拉伸部37拉伸步行辅助装置2的拉伸点可以以围绕使用者的腿部可移动的方式设置。当第一拉伸部35和第二拉伸部37的拉伸点围绕使用者的腿部移动并且被牵拉时,能够对腿部产生内旋/外旋方向上的力矩。借助于该力矩,能够最优地调节腿的内旋/外旋控制量。
在上文的实施方式中,第一拉伸部35和第二拉伸部37中的至少一者可以以沿左右方向可移动的方式设置在左右框架323中。通过使第一拉伸部35和第二拉伸部37沿着左右方向移动,能够最优地调节附接有步行辅助装置2的腿的内旋/外旋控制量。
在上文的实施方式中,穿戴步行辅助装置2的使用者在跑步机上步行。然而,本发明不限于此。穿戴步行辅助装置2的使用者可以步行在静止的路面上并且第一拉伸部35和第二拉伸部37可以构造成根据使用者的移动而移动。
Claims (11)
1.一种步行训练器械(1),其特征在于包括:
步行辅助装置(2),所述步行辅助装置(2)构造成附接至使用者的腿部以辅助该使用者步行;
第一拉伸部,所述第一拉伸部构造成朝向竖向上侧且朝向前侧牵拉所述步行辅助装置(2)和所述使用者的腿部中的至少一者;以及
第二拉伸部,所述第二拉伸部构造成朝向所述竖向上侧且朝向后侧牵拉所述步行辅助装置(2)和所述使用者的腿部中的至少一者。
2.根据权利要求1所述的步行训练器械(1),还包括:
控制部(33),所述控制部(33)构造成独立地分别控制所述第一拉伸部的拉伸力和所述第二拉伸部的拉伸力。
3.根据权利要求2所述的步行训练器械(1),其中,
所述控制部(33)独立地分别控制所述第一拉伸部的拉伸力的竖直向上分量与所述第二拉伸部的拉伸力的竖直向上分量的合力和所述第一拉伸部的拉伸力的水平分量与所述第二拉伸部的拉伸力的水平分量的合力。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的步行训练器械(1),其中,
所述第一拉伸部的拉伸力的竖直向上分量与所述第二拉伸部的拉伸力的竖直向上分量的合力等于所述步行辅助装置(2)的重力。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的步行训练器械(1),其中:
所述步行辅助装置(2)的附接至所述使用者的腿部的大腿的大腿框架(21)或者所述步行辅助装置(2)的附接至所述使用者的腿部的小腿的小腿框架(23)设置有在竖向上下方向上对准的多个调节框架(28);以及
由所述第一拉伸部牵拉的拉线和由所述第二拉伸部牵拉的拉线连接至所述多个调节框架(28)中的任一调节框架。
6.根据权利要求1至4中的任一项所述的步行训练器械(1),其中:
所述步行辅助装置(2)的附接至所述使用者的腿部的大腿的大腿框架(21)以及所述步行辅助装置(2)的附接至所述使用者的腿部的小腿的小腿框架(23)设置有在竖向上下方向上对准的多个调节框架(28);以及
由所述第一拉伸部牵拉的拉线和由所述第二拉伸部牵拉的拉线连接至所述多个调节框架(28)中的任一调节框架。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的步行训练器械(1),其中,
所述第一拉伸部和所述第二拉伸部中的每一者包括拉线和构造成牵拉所述拉线的拉线拉伸部,所述拉线的一端附接至所述步行辅助装置(2)和所述使用者的腿部中的至少一者。
8.根据权利要求7所述的步行训练器械(1),其中,
所述第一拉伸部的所述拉线拉伸部和所述第二拉伸部的所述拉线拉伸部中的至少一者以能够沿左右方向移动的方式设置。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的步行训练器械(1),其中,
所述步行辅助装置(2)的由所述第一拉伸部和所述第二拉伸部拉伸的拉伸点或者所述使用者的腿部的由所述第一拉伸部和所述第二拉伸部拉伸的拉伸点以能够围绕所述使用者的腿部移动的方式设置。
10.根据权利要求1至8中的任一项所述的步行训练器械(1),其中,
所述步行辅助装置(2)的由所述第一拉伸部和所述第二拉伸部拉伸的拉伸点以及所述使用者的腿部的由所述第一拉伸部和所述第二拉伸部拉伸的拉伸点以能够围绕所述使用者的腿部移动的方式设置。
11.一种步行训练器械(1)的步行训练方法,所述步行训练器械(1)包括步行辅助装置(2),所述步行辅助装置(2)构造成附接至使用者的腿部以辅助该使用者步行,所述步行训练方法的特征在于包括:
朝向竖向上侧且朝向前侧牵拉所述步行辅助装置(2)和所述使用者的腿部中的至少一者;以及
朝向所述竖向上侧且朝向后侧牵拉所述步行辅助装置(2)和所述使用者的腿部中的至少一者。
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