JP2005192695A

JP2005192695A - 歩行訓練装置及び歩行訓練装置の制御方法

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Publication number: JP2005192695A
Application number: JP2004000238A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Ito; 英俊伊藤; Masayuki Saito; 正幸齊藤; Yuji Kato; 雄司加藤
Original assignee: Sakai Medical Co Ltd
Current assignee: Sakai Medical Co Ltd
Priority date: 2004-01-05
Filing date: 2004-01-05
Publication date: 2005-07-21

Abstract

【課題】人の自然な二足歩行姿勢で歩行訓練を行うことができ、歩き始める動作又は止まる動作をシミュレーションすることができ、簡易的な構成からなる駆動機構によって互い違いに変速される足の移動を再現することを目的とする。
【解決手段】右ペダル１３と、左ペダル１４と、右ペダル１３及び左ペダル１４をそれぞれ循環移動させる移動機構１５とが備えられている歩行訓練装置１において、移動機構１５は、歩行時における右足の移動軌跡に模して右ペダル１３を循環移動させる右側リンク機構部が備えられた右側移動機構１９と、歩行時における左足の移動軌跡に模して左ペダル１４を循環移動させる左側リンク機構部が備えられた左側移動機構２０とから構成され、右側移動機構１９には、右側リンク機構部を駆動させる右側駆動源２３が備えられ、左側移動機構２０には、左側リンク機構部を駆動させる左側駆動源２４が備えられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、脊髄損傷等により歩行が困難な訓練者の歩行運動を誘発させることを目的に、訓練者に対して強制的に疑似歩行運動させる歩行訓練装置及びその制御方法に関する。

近年の研究で、脊髄損傷等により全く歩行運動ができない完全麻痺者であっても、完全麻痺者に対して強制的に疑似歩行運動を繰り返し行うことで、歩行運動を誘発させることができることが明らかになっている。従来、疑似歩行運動を繰り返し行う歩行訓練を行うため、自転車型の歩行訓練装置が提供されている。これは、訓練者が跨って着座するサドル（座席部）と、訓練者の両足が載せられる左右のペダルと、左右のペダルをそれぞれ強制的に循環移動させる移動機構とから構成されている。移動機構はサドルの下方に形成されており、移動機構の両側に左右のペダルがそれぞれ配置されている。移動機構には、左右のペダルを涙状の軌跡でそれぞれ移動させる左右の２つのリンク機構が設けられており、左右のリンク機構は一つのモーター（駆動源）によってそれぞれ駆動される。また、左右のリンク機構は、人の自然な二足歩行をシミュレーションするため、左右のペダルが半周期の位相差で移動するように形成されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−６６１号公報（第３−８頁、第３図）

しかしながら、上記した従来の歩行訓練装置では、完全麻痺者の場合、止まった状態から１、２歩前に出られるように訓練されるため、両足が揃った状態から歩き出す訓練、又は歩行している状態から止まる訓練が必要であるが、従来の歩行訓練装置では、左右のペダルに対してモーターは一つであり、左右のペダルが半周期の位相差で移動するように構成されているため、左右のペダルは常にずれた位置に配置され、左右のペダルを横に並べることができず、歩き始める動作又は止まる動作をシミュレーションすることができないという問題が存在する。

また、訓練者の股の間に、サドルと移動機構とがそれぞれ配置されるため、疑似歩行運動を行う訓練者の歩行姿勢は足が横にひらいた状態となり、人の自然な二足歩行姿勢で歩行訓練を行うことができないという問題が存在する。

また、人の自然な二足歩行では、足を後方に移動させて地面を掻くとき（接地時）の足の移動速さと、足を上げて前に戻すとき（空中時）の足の移動速さとは異なり、空中時の方が接地時よりも足の移動が速いが、従来の歩行訓練装置では、左右のペダルに対してモーターは一つであり、左右のペダルが半周期の位相差で移動するように構成されているため、モーターの回転速度を変えると、接地時の一方のペダルと空中時の他方のペダルとは同期して変速されるため、足の移動速度が互い違いに変速されること想定した訓練を行うことができないという問題が存在する。

本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、人の自然な二足歩行姿勢で歩行訓練を行うことができる歩行訓練装置及びその制御方法を提供することを目的としている。また、歩き始める動作又は止まる動作をシミュレーションすることができる歩行訓練装置及びその制御方法を提供することを目的としている。また、簡易的な構成からなる駆動機構によって、互い違いに変速される足の移動を再現することを目的としている。

請求項１記載の発明は、訓練者の右足を載置させて受ける右ペダルと、前記訓練者の左足を載置させて受ける左ペダルと、該右ペダル及び該左ペダルを歩行時における両足の移動軌跡に模してそれぞれ循環移動させる移動機構とが備えられている歩行訓練装置において、前記移動機構は、歩行時における右足の移動軌跡に模して前記右ペダルを循環移動させる右側リンク機構部が備えられた右側移動機構と、歩行時における左足の移動軌跡に模して前記左ペダルを循環移動させる左側リンク機構部が備えられた左側移動機構とから構成され、前記右側移動機構には、前記右側リンク機構部を駆動させる右側駆動源が備えられ、前記左側移動機構には、前記左側リンク機構部を駆動させる左側駆動源が備えられていることを特徴としている。

このような特徴により、右ペダルを循環移動させる右側移動機構と左ペダルを循環移動させる左側移動機構とは、各々別の駆動源（右側駆動源及び左側駆動源）によって駆動されるため、右ペダルと左ペダルとは連動することなくそれぞれ別個に移動される。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の歩行訓練装置において、前記右側移動機構と前記左側移動機構とは間隔をあけて設けられ、前記右ペダル及び前記左ペダルは前記右側移動機構と前記左側移動機構との間にそれぞれ配置されていることを特徴としている。

このような特徴により、右ペダル及び左ペダルに両足が載せられた訓練者の股の間には移動機構等がなく、訓練者は両足をひろげずに歩行訓練装置に搭乗され、人の自然な歩行姿勢が再現される。また、右ペダル及び左ペダルは右側移動機構と左側移動機構との間にそれぞれ配置されているため、訓練者は右側移動機構と左側移動機構との間から乗り降りすることになる。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の歩行訓練装置において、前記右側駆動源及び前記左側駆動源に電気的にそれぞれ接続されて該右側駆動源及び該左側駆動源の駆動をそれぞれ制御する制御装置が備えられ、該制御装置には、前記右ペダル及び前記左ペダルの位置をそれぞれ検知するペダルセンサが電気的に接続されていることを特徴としている。

このような特徴により、ペダルセンサが設置された所定の位置まで右ペダル又は左ペダルのうち少なくとも一方が移動すると、ペダルセンサは右ペダル又は左ペダルうち少なくとも一方の存在を検知し、その情報が右側駆動源及び左側駆動源の駆動を制御する制御装置に伝達される。

請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか記載の歩行訓練装置の制御方法において、前記右側駆動源及び前記左側駆動源をそれぞれ駆動させて前記右ペダル及び前記左ペダルを半周期の位相差でそれぞれ循環移動させる運転工程を備え、該運転工程時には、前記右側駆動源及び前記左側駆動源を変速的に駆動させることを特徴としている。

このような特徴により、人が自然に歩行する際における足の移動の移動軌跡だけでなく、移動軌跡を循環移動する足の移動速度の変化も模して、右ペダル及び左ペダルがそれぞれ移動される。

本発明に係る歩行訓練装置及び歩行訓練方法によれば、右ペダル及び左ペダルを歩行時における両足の動作に模してそれぞれ循環移動させる移動機構は、歩行時における右足の移動軌跡に模して右ペダルを循環移動させる右側リンク機構部が備えられた右側移動機構と、歩行時における左足の移動軌跡に模して左ペダルを循環移動させる左側リンク機構部が備えられた左側移動機構とから構成され、右側移動機構には、右側リンク機構部を駆動させる右側駆動源が備えられ、左側移動機構には、左側リンク機構部を駆動させる左側駆動源が備えられているため、右ペダルを循環移動させる右側移動機構と左ペダルを循環移動させる左側移動機構とは、各々別の駆動源によって駆動され、右ペダルと左ペダルとは連動することなくそれぞれ別個に移動され、右ペダルと左ペダルとを横に並べて揃えること、その状態から右ペダル又は左ペダルのうち何れか一方を先に移動させて他方を遅れて移動させること、及び右ペダルと左ペダルとを半周期の位相差でそれぞれ循環移動させることができる。

以下、本発明に係る歩行訓練装置及び歩行訓練方法の実施の形態について、図面に基いて説明する。

図１は脊髄損傷等により歩行が困難な訓練者Ｚに対して強制的に疑似歩行運動させる歩行訓練装置１の正面図であり、図２は歩行訓練装置１の側面図であり、図３は歩行訓練装置１の平面図である。

図１，図２，図３に示すように、歩行訓練装置１は、訓練者Ｚの身体を吊り下げて支持する吊持器２と、吊持器２に吊り下げられた訓練者Ｚを強制的に疑似歩行運動させる歩行訓練装置本体３と、歩行訓練装置本体３を制御する制御装置４とから構成されている。

吊持器２は、床面上に間隔をあけて２本平行に並べられた管状の台部材５と、２本の台部材５の中間部上にそれぞれ立設された伸縮自在の２本の支柱６と、２本の支柱６の上端部間に架設されている架材７とから形成されている。２本の台部材５は、前後方向（図３における横方向）にそれぞれ延在されており、両端にはストッパー付きのキャスター８がそれぞれ取り付けられている。また、２本の支柱６の中間部には、訓練者Ｚが掴むハンドル９がそれぞれ付設されており、ハンドル９は、支柱６の前後方向にそれぞれ延在され、両端が内側にそれぞれ屈曲されている。架材７の中央部には、訓練者Ｚを吊持するための逆Ｔ字形の吊り具１０が垂設されており、吊り具１０の両端には訓練者Ｚの胴体部に着装される保持具１１に取り付けられる取付具１２が吊り下げられている。

歩行訓練装置本体３は、２本の支柱６の間に設けられており、吊り具１０の鉛直投影位置に歩行訓練装置本体３の中央がくるように配置されている。歩行訓練装置本体３は、訓練者Ｚの右足を載置させて受ける右ペダル１３と、訓練者Ｚの左足を載置させて受ける左ペダル１４と、右ペダル１３及び左ペダル１４を歩行時における両足の移動軌跡に模してそれぞれ循環移動させる移動機構１５と、２本の台部材５の間に設けられている基台１６とから構成されている。

基台１６は、台部材５の内側に台部材５と平行に配置された水平方向に延在する左右のの第１角形鋼管１６ａと、２本の第１角形鋼管１６ａの前端部間に架設された水平方向に延在する第２角形鋼管１６ｂと、２本の第１角形鋼管１６ａの中間部にそれぞれ立設された鉛直方向に延在する左右の第３角形鋼管１６ｃとから形成されている。２本の第１角形鋼管１６ａの両端部にはキャスター１７がそれぞれ付設されており、また、近接する第３角形鋼管１６ｃと支柱６とはＬ形の連結金具１８を介して接合され、歩行訓練装置本体３は吊持器２に取り外し自在に連結されている。

図４，図５はそれぞれ歩行訓練装置本体３の断面図であり、図４は図３に示すＸ−Ｘ間の断面図であり、図５は図３に示すＹ−Ｙ間の断面図である。図３，図４，図５に示すように、移動機構１５は、右ペダル１３を循環移動させるための右側移動機構１９と、左ペダルを循環移動させるための左側移動機構２０とに分けて構成されている。右側移動機構１９及び左側移動機構２０はそれぞれ左右に寄せて配置されており、右側移動機構１９と左側移動機構２０との間には人一人が立てる程度の間隔があけられている。また、右側移動機構１９と左側移動機構２０とは同様の構成からなり、右側移動機構１９及び左側移動機構２０には同様のリンク機構部２１，２２及び駆動源２３，２４がそれぞれ備えられている。

左側移動機構２０は、歩行時における左足の移動軌跡に模した涙状の移動軌跡で左ペダル１４を循環移動させる左側リンク機構部２２と、左側リンク機構部２２を駆動させるモーターからなる左側駆動源２４と、左側駆動源２４の動力を左側リンク機構部２２に伝達する複数のギア２５及びゴムベルト２６とから構成されている。左側駆動源２４は第１角形鋼管１６ａの前端部上面に接合されたＬ形金物２７に固定されており、台部材５の前端部上方に横向きで配置されている。

左側駆動源２４には、第１角形鋼管１６ａの上方で鉛直方向に軸回転する回転軸２３ａが備えられており、回転軸２４ａの先端には鉛直方向に回転する第１ギア２５ａが設けられている。一方、第３角形鋼管１６ｃの中間部及び上端部には後方に張り出された取付板２８，２９が張設されており、中間部の取付板２８には、第１ギア２５ａよりも径が大きく鉛直方向に回転自在の第２ギア２５ｂと、第２ギア２５ｂと同軸の第３ギア２５ｃとがそれぞれに取り付けられている。また、第３角形鋼管１６ｃの上端部の取付板２９には、第３ギア２５ｃよりも径が大きい第４ギア２５ｄが回転軸３０を軸に鉛直方向に回転自在に設けられている。

第１ギア２５ａと第２ギア２５ｂとの間の第３角形鋼管１６ｃの中間部には図示せぬ２つの貫通孔が形成されており、第１ギア２５ａと第２ギア２５ｂとの間には図示せぬ２つの貫通孔にそれぞれ挿通される第１ゴムベルト２６ａが巻回されている。また、第３ギア２５ｃと第４ギア２５ｄとの間には第２ゴムベルト２６ｂが巻回されており、左側駆動源２４の動力は、第１ギア２５ａから第４ギア２５ｄに伝達され、第４ギア２５ｄは高トルクで回転する。

左側リンク機構部２２は、回転自在に接続された３本のロッド材３１から構成されている。具体的には、第３角形鋼管１６ｃの中間部に前方に張り出された取付部３２が張設されており、当該取付部３２に第１ロッド材３１ａの一端が回転自在に取り付けられている。第１ロッド材３１ａの他端には第２ロッド材３１ｂの一端が回転自在に取り付けられており、第２ロッド材３１ｂの他端には第３ロッド材３１ｃの一端が回転自在に取り付けられている。第３ロッド材３１ｃの他端は第４ギア２５ｄの回転軸３０に固定されており、回転軸３０が回転すると第３ロッド材３１ｃは第３ロッド材３１ｃの他端を中心に回転運動する。

第２ロッド材３１ｂの中間部には２本平行のアーム材３３が垂設されており、２本のアーム材３３は第２ロッド材３１ｂに直角に接合されている。２本のアーム材３３の下端部間には左ペダル１４が設けられており、左ペダル１４は２本のアーム材３３の下端部にそれぞれ固定されている。また、左ペダル１４は、２本のアーム材３３の下端部から内側方向に張り出されており、２本のアーム材３３に片持ち支持されている。また、右ペダル１３及び左ペダル１４の先端部上面には、訓練者Ｚの足を固定する締め付けベルト１３ａ，１４ａがそれぞれ設けられている。

右側移動機構１９は、上述した左側移動機構２０を歩行訓練装置本体３の中心線を軸に反転させた構成からなり、右側移動機構１９には、歩行時における右足の移動軌跡に模した涙状の移動軌跡で右ペダル１３を循環移動させる右側リンク機構部２１と、右側リンク機構部２１を駆動させるモーターからなる右側駆動源２３と、右側駆動源２３の動力を右側リンク機構部２１に伝達する複数のギア３４及びゴムベルト３５とから構成されている。

一方、図３に示すように、制御装置４と右側駆動源２３とは、右側駆動源２３に電気を送る右側電源ケーブル３６ａを介して電気的に接続されていると共に、制御装置４と右側駆動源２３との間で信号を送受信する右側制御ケーブル３６ｂを介して電気的に接続されている。また、制御装置４と左側駆動源２４とは、左側駆動源２４に電気を送る左側電源ケーブル３７ａを介して電気的に接続されていると共に、制御装置４と左側駆動源２４との間で信号を送受信する左側制御ケーブル３７ｂを介して電気的に接続されている。

また、歩行訓練装置本体３には、右ペダル１３の位置を検出する近接センサからなる右ペダルセンサ３９と、左ペダル１４の位置を検出する近接センサからなる左ペダルセンサ４０とがそれぞれ備えられている。右ペダルセンサ３９は右側センサーケーブル４１を介して制御装置４に電気的に接続されており、左ペダルセンサ４０は左側センサーケーブル４２を介して制御装置４に電気的に接続されている。右ペダルセンサ３９は、立ち位置自然な起立状態時の右足の位置（立ち位置）まで移動した右ペダル１３を検知するものであり、左ペダルセンサ４０は、自然な起立状態時の左足の位置（立ち位置）まで移動した左ペダル１４があることを検知するものである。なお、右ペダル１３及び左ペダル１４がそれぞれ立ち位置に配置されると、右ペダル１３及び左ペダル１４は横並びに揃えられた状態となる。また、制御装置４には、コンセントなどに差し込められる電源プラグ４３ａを先端に有する電源ケーブル４３が接続されている。

図６は、制御装置４による歩行訓練装置本体３の制御システムを表すブロック図である。図３，図６に示すように、制御装置４には、右側駆動源２３に駆動信号Ｓ１を送るとともに右側駆動源２３から位置信号Ｓ２（フィードバック信号）を受け取る右側動作部４４と、左側駆動源２４に駆動信号Ｓ３を送るとともに左側駆動源２４から位置信号Ｓ４を受け取る左側動作部４５と、右側動作部４４及び左側動作部４５にそれぞれの駆動命令信号Ｓ５，Ｓ６を送るとともに右側動作部４４が右側駆動源２３から受けた位置信号Ｓ２及び左側動作部４５が左側駆動源２４から受けた位置信号Ｓ４をそれぞれ受け取る制御部４６と、制御部４６に入力信号Ｓ７を送るとともに制御部４６から出力信号Ｓ８を受け取って歩行訓練装置本体３の操作を行う操作部４７とが備えられている。

右側動作部４４から右側駆動源２３に送られる駆動信号Ｓ１と右側駆動源２３から右側動作部４４に送られる位置信号Ｓ２とは、右側制御ケーブル３６ｂを通ってそれぞれ伝達され、左側動作部４５から左側駆動源２４に送られる駆動信号Ｓ３と左側駆動源２４から左側動作部４５に送られる位置信号Ｓ４とは、左側制御ケーブル３７ｂを通ってそれぞれ伝達される。また、制御部４６には、右ペダルセンサ３９から右側センサーケーブル４１を通ってセンサ信号Ｓ９が送られるとともに、左ペダルセンサ４０から左側センサーケーブル４２を通ってセンサ信号Ｓ１０が送られる。

図２，図３に示すように、操作部４７には、停止スイッチ４８、開始スイッチ４９、操作タッチパネル５０及び非常停止スイッチ５１がそれぞれ形成されており、停止スイッチ４８、開始スイッチ４９、操作タッチパネル５０及び非常停止スイッチ５１は制御部４６にそれぞれ接続されており、停止スイッチ４８、開始スイッチ４９、操作タッチパネル５０及び非常停止スイッチ５１で歩行訓練装置本体３は操作される。また、歩行訓練装置本体３のハンドル９付近には、歩行訓練装置本体３の駆動を停止させる手元スイッチ５２が設けられており、訓練者Ｚ自らが手元スイッチ５２を操作することで歩行訓練装置本体３の駆動は停止する。手元スイッチ５２は右側制御ケーブル３６ｂ内に含まれる手元スイッチケーブル５３を介して制御装置４に接続されている。

次に、上記した構成からなる歩行訓練装置１の制御方法および歩行訓練装置１を使用した歩行訓練方法について説明する。

まず、右ペダル１３及び左ペダル１４をそれぞれ立ち位置に配置する準備工程を行う。具体的には、キャスター８をストッパー機能で固定し、電源ケーブル４３の先端に設けられた電源プラグ４３ａをコンセントなどに差し込み、図示せぬ電源スイッチをオンにして歩行訓練装置本体３に電源を供給する。そして、開始スイッチ４９を押して、操作部４７から制御部４６に入力信号Ｓ７を送り、入力信号Ｓ７を受けた制御部４６から右側動作部４４及び左側動作部４５に駆動命令信号Ｓ５，Ｓ６をそれぞれ送る。駆動命令信号Ｓ５を受けた右側動作部４４は駆動信号Ｓ１を右側駆動源２３に送り、また駆動命令信号Ｓ６を受けた左側動作部４５は駆動信号Ｓ３を左側駆動源２４に送り、右側駆動源２３及び左側駆動源２４をそれぞれ駆動させる。

右側駆動源２３及び左側駆動源２４が駆動すると、右側リンク機構部２１及び左側リンク機構部２２がそれぞれ稼動し、右ペダル１３及び左ペダル１４は涙状の移動軌跡に沿ってそれぞれ移動する。そして、右ペダルセンサ３９及び左ペダルセンサ４０によって立ち位置までそれぞれ移動した右ペダル１３及び左ペダル１４をそれぞれ検知する。右ペダルセンサ３９及び左ペダルセンサ４０が右ペダル１３及び左ペダル１４を検知すると、右ペダルセンサ３９及び左ペダルセンサ４０は、制御部４６にセンサ信号Ｓ９，Ｓ１０が送る。センサ信号Ｓ９，Ｓ１０を受けた制御部４６は右側動作部４４及び左側動作部４５にそれぞれ送信している駆動命令信号Ｓ５，Ｓ６を停止し、右側駆動源２３及び左側駆動源２４をそれぞれ停止させ、右ペダル１３及び左ペダル１４をそれぞれの立ち位置に配置する。

次に、右ペダル１３に訓練者Ｚの右足を載置すると共に左ペダル１４に訓練者Ｚの左足を載置する搭乗工程を行う。具体的には、訓練者Ｚの右足を右ペダル１３の上に載せるとともに、訓練者Ｚの左足を左ペダル１４の上に載せる。そして、両足のつま先を締め付けベルト１３ａ，１４ａによって右ペダル１３及び左ペダル１４にそれぞれ固定する。また、訓練者Ｚの胴体部に保持具１１を装着させ、吊り具１０の取付部１２を保持具１１に取り付ける。このとき、吊り具１０に吊り下げられた訓練者Ｚの姿勢が自然な起立姿勢になるように、伸縮自在の２本の支柱６の長さをそれぞれ調節する。

次に、操作タッチパネル５０を操作して、右側駆動源２３及び左側駆動源２４をそれぞれ駆動させて訓練者Ｚの足が載置された右ペダル１３及び左ペダル１４を半周期の位相差でそれぞれ循環移動させる運転工程を行う。具体的には、操作タッチパネル５０を操作して操作部４７から制御部４６に入力信号Ｓ７を送る。入力信号Ｓ７を受けた制御部４６は、出力信号Ｓ８を操作部４７に送るとともに右側動作部４４及び左側動作部４５に駆動命令信号Ｓ５，Ｓ６をそれぞれ送り、駆動命令信号Ｓ５を受けた右側動作部４４は駆動信号Ｓ１を右側駆動源２３に送り、また駆動命令信号Ｓ６を受けた左側動作部４５は駆動信号Ｓ３を左側駆動源２４に送る。

右側駆動源２３及び左側駆動源２４に駆動信号Ｓ１，Ｓ３が送られると、まず、右側駆動源２３が稼動して右側リンク機構部２１が動き始め、右ペダル１３は立ち位置から涙状の移動軌跡に沿って移動し始める。このとき、左側駆動源２４は停止したままの状態にある。そして、右ペダル１３が半周期分だけ移動したところで、左側リンク機構部２２が稼動し、左ペダル１４は立ち位置から涙状の移動軌跡に沿って移動し始める。このとき、右側リンク機構部２１は稼動したままの状態であり、右ペダル１３は引き続き移動軌跡に沿って移動する。その後、右側駆動源２３及び左側駆動源２４を引き続き稼動させたままの状態にし、右ペダル１３を循環移動させるとともに左ペダル１４を右ペダル１３の半周期遅れで循環移動させる。

また、右側駆動源２３は右側動作部４４を介して制御部４６に右ペダル１３の位置を示す位置信号Ｓ２を送り、左側駆動源２４は左側動作部４５を介して制御部４６に左ペダル１４の位置を示す位置信号Ｓ４を送る。この位置信号Ｓ２，Ｓ４を受けて制御部４６は、右側動作部４４及び左側動作部４５に別々の駆動命令信号Ｓ５，Ｓ６をそれぞれ送り、右側駆動源２３及び左側駆動源２４は右ペダル１３又は左ペダル１４の位置によって回転数が変えて変速的に駆動する。

図７は右ペダル１３及び左ペダル１４の移動軌跡Ｌを示す模式図である。図７に示すように、右ペダル１３及び左ペダル１４は、図７における半時計周りの方向に前方向（図７における左方向）を先鋭部として後方向を湾曲部とする涙状の移動軌跡Ｌに沿っ循環移動する。移動軌跡Ｌの先鋭部上に位置する第１の点Ａから湾曲部の下側に位置する第２の点Ｂへ移動する軌跡は、足が地面に接して掻いている動作を模した軌跡であり、低速で移動する低速移動軌跡Ｌ１である。一方、第２の点Ｂから第１の点Ａへ移動する軌跡は、地面を蹴って一旦上げて前に戻す動作を模した軌跡であり、高速で移動する高速移動軌跡Ｌ２である。

右ペダル１３又は左ペダル１４のうち何れか一方が低速軌跡Ｌ１に沿って後方にスライド移動するとき、他方は高速軌跡Ｌ２に沿って一旦上昇してから前方斜め下方に移動する。そして、一方のペダル１３，１４が第１の点Ａを通過する際、一方のペダル１３，１４を駆動させる一方の駆動源２３，２４の回転数を下げ、一方のペダル１３，１４を減速させる。また、他方のペダル１４，１３が第２の点Ｂを通過する際、他方のペダル１４，１３を駆動させる他方の駆動源２４，２３の回転数を上げ、他方のペダル１４，１３を加速させる。

次に、停止スイッチ４８を押して、右ペダル１３及び左ペダル１４を立ち位置にそれぞれ配置した後、右ペダル１３及び左ペダル１４の循環移動をそれぞれ停止する停止工程を行う。具体的には、停止スイッチ４８を押して、操作部４７から制御部４６に入力信号Ｓ７を送る。また、右ペダルセンサ３９及び左ペダルセンサ４０は立ち位置までそれぞれ移動した右ペダル１３及び左ペダル１４をそれぞれ検知し、制御部４６にセンサ信号Ｓ９，Ｓ１０が送る。入力信号Ｓ７及びセンサ信号Ｓ９，Ｓ１０を受けた制御部４６は右側動作部４４及び左側動作部４５にそれぞれ送信している駆動命令信号Ｓ５，Ｓ６を停止し、右側駆動源２３及び左側駆動源２４をそれぞれ停止させ、右ペダル１３及び左ペダル１４をそれぞれの立ち位置に配置する。

次に、訓練者Ｚを歩行訓練装置１から降ろして終了する終了工程を行う。具体的には、両足のつま先を右ペダル１３及び左ペダル１４に固定する締め付けベルト１３ａ，１４ａを外し、訓練者Ｚの胴体部に装着させた保持具１１を吊り具１０の取付部１２から取り外す。そして、介助者の介助のもと訓練者Ｚを歩行訓練装置１から降ろして終了する。また、このとき、締め付けベルト１３ａ，１４ａを外した後、連結されている吊持器２と歩行訓練装置本体３とを分離させ、訓練者Ｚが吊持器２に吊り下げられたままの状態で歩行訓練装置本体３を引き抜いて撤去し、歩行訓練装置本体３と入れ替えて車椅子等の訓練者Ｚを乗せる乗り物を配置し、その後に保持具１１を吊り具１０の取付部１２から取り外して訓練者Ｚを乗り物に乗せる。なお、訓練者Ｚを歩行訓練装置１に乗せる際に同様に吊持器２と歩行訓練装置本体３とを分離させてもよく、これによって、乗り降りの際の介助者の負担を軽減することができる。

上記した構成からなる歩行訓練装置１及びその制御方法によれば、右ペダル１３及び左ペダル１４を歩行時における両足の動作に模してそれぞれ循環移動させる移動機構１５は、歩行時における右足の移動軌跡に模して右ペダル１３を循環移動させる右側リンク機構部２１が備えられた右側移動機構１９と、歩行時における左足の移動軌跡に模して左ペダル１４を循環移動させる左側リンク機構部２２が備えられた左側移動機構２０とから構成され、右側移動機構１９には、右側リンク機構部２１を駆動させる右側駆動源２３が備えられ、左側移動機構２０には、左側リンク機構部２２を駆動させる左側駆動源２４が備えられているため、右ペダル１３を循環移動させる右側移動機構１９と左ペダル１４を循環移動させる左側移動機構２０とは、各々別の駆動源２３，２４によって駆動され、右ペダル１３と左ペダル１４とは連動することなくそれぞれ別個に移動される。これによって、右ペダル１３と左ペダル１４とを横に並べて揃えることができ、また、横に並べられた状態から右ペダル１３又は左ペダル１４のうち何れか一方を先に移動させて他方を遅れて移動させて右ペダル１３と左ペダル１４とを半周期の位相差でそれぞれ循環移動させることができ、歩き始める動作又は止まる動作をシミュレーションすることができる。

また、右側移動機構１９と左側移動機構２０とは間隔をあけて設けられ、右ペダル１３及び左ペダル１４は右側移動機構１９と左側移動機構２０との間にそれぞれ配置されているため、右ペダル１３及び左ペダル１４に両足が載せられた訓練者Ｚの股の間には移動機構１５等がなく、訓練者Ｚは両足をひろげずに歩行訓練装置１に搭乗され、人の自然な歩行姿勢が再現される。これによって、歩行訓練装置１による疑似歩行運動による歩行運動訓練の成果を向上させることができる。また、右ペダル１３及び左ペダル１４は右側移動機構１９と左側移動機構２０との間にそれぞれ配置されているため、訓練者Ｚは右側移動機構１９と左側移動機構２０との間から乗り降りすることになる。これによって、訓練者Ｚを歩行訓練装置１に容易に載せることができる。

また、右側駆動源２３及び左側駆動源２４に電気的にそれぞれ接続されて右側駆動源２３及び左側駆動源２４の駆動をそれぞれ制御する制御装置４が備えられ、制御装置４には、右ペダル１３及び左ペダル１４の位置をそれぞれ検知する右ペダルセンサ３９及び左ペダルサンサ４０が電気的に接続されているため、右ペダルセンサ３９が設置された立ち位置まで右ペダル１３が移動すると、右ペダルセンサ３９は右ペダル１３の存在を検知する。また、左ペダルセンサ４０が設置された立ち位置まで左ペダル１４が移動すると、左ペダルセンサ４０は左ペダル１４の存在を検知する。そして、右ペダルセンサ３９及び左ペダルセンサ４０からセンサ信号Ｓ９，Ｓ１０が制御装置４それぞれ伝達される。これによって、循環移動する右ペダル１３及び左ペダル１４を立ち位置にそれぞれ配置することができる。

また、歩行訓練装置１の制御方法には、右側駆動源２３及び左側駆動源２４をそれぞれ駆動させて右ペダル１３及び左ペダル１４を半周期の位相差でそれぞれ循環移動させる運転工程が備えられ、運転工程時には、右側駆動源２３及び左側駆動源２４を変速的に駆動させるため、人が自然に歩行する際における足の移動の移動軌跡だけでなく、移動軌跡を循環移動する足の移動速度の変化も模して、右ペダル１３及び左ペダル１４がそれぞれ移動される。これによって、足を後方に移動させて地面を掻くとき（接地時）は遅く、足を一旦上げて前に戻すとき（空中時）は早い歩行時の足の動作をシミュレーションすることができる。

以上、本発明に係る歩行訓練装置１及び歩行訓練装置１の制御方法の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記した実施の形態では、歩行訓練装置１は、訓練者Ｚの身体を吊り下げて支持する吊持器２と、吊持器２に吊り下げられた訓練者Ｚを強制的に疑似歩行運動させる歩行訓練装置本体３と、歩行訓練装置本体３を制御する制御装置４とから構成されているが、本発明は、吊持器２と歩行訓練装置本体３とが一体に形成されているものでもよく、制御装置４が吊持器２や歩行訓練装置本体３に備え付けられているものでもよい。

また、上記した実施の形態では、右側駆動源２３及び左側駆動源２４はそれぞれモーターが使用されているが、本発明はシリンダーやその他の駆動機械であればよい。また、右側リンク機構部２１及び左側リンク機構部２２は、回転自在に連結された３本のロッド材３１から構成されているが、本発明は、その他のリンク機構を使用してもよく、例えば４本のロッド材から構成してもよく、屈曲したロッド材を使用してもよい。

また、上記した実施の形態では、右ペダルセンサ３９及び左ペダルセンサ４０を使用して、立ち位置にある右ペダル１３及び左ペダル１４を検知し、右ペダル１３及び左ペダル１４を立ち位置に位置合わせしており、駆動源２３，２４から制御部４６に位置信号Ｓ２，Ｓ４を送って駆動源２３，２４を変速的に駆動させているが、本発明は、図７に示す第１の点Ａと第２の点Ｂとのそれぞれにペダルセンサを設置してもよく、ペダルセンサを使用して右ペダル１３及び左ペダルの位置を示すセンサ信号Ｓ９，Ｓ１０を制御部４６に送って駆動源２３，２４を変速的に駆動させてもよい。

また、上記した実施の形態では、右ペダル１３と左ペダル１４とが横並びになっている状態から、右側駆動源２３を先に駆動させて右ペダル１３を先に循環移動させ、その後左側駆動源２４を駆動させて左ペダル１４を右ペダル１３の後に循環移動させているが、本発明は、右ペダル１３と左ペダル１４とが横並びになっている状態から、左側駆動源２４を先に駆動させて左ペダル１４を先に循環移動させ、その後右側駆動源２３を駆動させて右ペダル１３を左ペダル１４の後に循環移動させてもよい。

本発明に係る歩行訓練装置の実施の形態を表す正面図である。本発明に係る歩行訓練装置の実施の形態を表す側面図である。本発明に係る歩行訓練装置の実施の形態を表す平面図である。図３に示すＸ−Ｘ間の断面図である。図３に示すＹ−Ｙ間の断面図である。本発明に係る歩行訓練装置の実施の形態の制御装置を表すブロック図である。本発明に係る歩行訓練装置の制御方法の実施の形態の右ペダル又は左ペダルの移動軌跡を表す模式図である。

符号の説明

１歩行訓練装置
４制御装置
１３右ペダル
１４左ペダル
１５移動機構
１９右側移動機構
２０左側移動機構
２１右側リンク機構部
２２左側リンク機構部
２３右側駆動源
２４左側駆動源
３９右ペダルセンサ（ペダルセンサ）
４０左ペダルセンサ（ペダルセンサ）
Ｌ移動軌跡
Ａ訓練者

Claims

訓練者の右足を載置させて受ける右ペダルと、前記訓練者の左足を載置させて受ける左ペダルと、該右ペダル及び該左ペダルを歩行時における両足の移動軌跡に模してそれぞれ循環移動させる移動機構とが備えられている歩行訓練装置において、
前記移動機構は、歩行時における右足の移動軌跡に模して前記右ペダルを循環移動させる右側リンク機構部が備えられた右側移動機構と、歩行時における左足の移動軌跡に模して前記左ペダルを循環移動させる左側リンク機構部が備えられた左側移動機構とから構成され、
前記右側移動機構には、前記右側リンク機構部を駆動させる右側駆動源が備えられ、前記左側移動機構には、前記左側リンク機構部を駆動させる左側駆動源が備えられていることを特徴とする歩行訓練装置。
請求項１記載の歩行訓練装置において、
前記右側移動機構と前記左側移動機構とは間隔をあけて設けられ、前記右ペダル及び前記左ペダルは前記右側移動機構と前記左側移動機構との間にそれぞれ配置されていることを特徴とする歩行訓練装置。
請求項１または２記載の歩行訓練装置において、
前記右側駆動源及び前記左側駆動源に電気的にそれぞれ接続されて該右側駆動源及び該左側駆動源の駆動をそれぞれ制御する制御装置が備えられ、
該制御装置は、前記右ペダル及び前記左ペダルの位置をそれぞれ検知するペダルセンサに電気的に接続されていることを特徴とする歩行訓練装置。
請求項１から３のいずれか記載の歩行訓練装置の制御方法において、
前記右側駆動源及び前記左側駆動源をそれぞれ駆動させて前記右ペダル及び前記左ペダルを半周期の位相差でそれぞれ循環移動させる運転工程を備え、
該運転工程時には、前記右側駆動源及び前記左側駆動源を変速的に駆動させることを特徴とする歩行訓練装置の制御方法。