JP2019063435A - 歩行訓練システム及びその制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】歩行訓練の継続性と訓練効果の低下抑制とを、各歩行訓練者の歩行レベルに合わせて、両立できること。【解決手段】歩行訓練システムは、歩行訓練者が歩行を行うトレッドミルと、歩行訓練者の脚部に装着され、歩行訓練者の歩行を補助する歩行補助装置と、歩行補助装置の動作を制御する制御手段と、を備える。制御手段は、歩行訓練者がトレッドミル上を歩行している間、歩行訓練者がトレッドミルの基準位置から歩行前後方向に所定距離以上離れた場合、歩行訓練者を基準位置に近付けるように、歩行補助装置の動作を制御し、歩行訓練者の歩行訓練量、歩行訓練システムに設定される歩行訓練者の歩行訓練レベル、及びトレッドミルの速度、のうちの少なくとも１つの量が、所定量よりも大きい場合、所定距離を増加させる。【選択図】図１

Description

本発明は、歩行訓練者の歩行訓練を行う歩行訓練システム及びその制御方法に関する。
歩行訓練者が装着する脚装具の動作に合わせてトレッドミルの速度を調整する歩行訓練システムが知られている（特許文献１参照）。また、歩行訓練者の足部の動作に合わせてトレッドミルの速度を調整する歩行訓練システムが知られている（特許文献２参照）。
特開２０１２−０９５７９３号公報 特開２０１０−２４０１２６号公報
例えば、トレッドミルが定速である場合、歩行訓練者がトレッドミルの基準位置から大きく後退することもある。この場合、歩行訓練者の訓練継続が困難となるため、その継続性が低下する。上記歩行訓練システムにおいては、トレッドミルの速度を調整して、訓練を継続することも可能である。しかし、歩行訓練者がトレッドミルの速度調整に頼り過ぎることもあり、訓練効果が低下するという背反が生じ得る。さらに、歩行訓練者の歩行レベルが様々であることも、上記事情を複雑にしている。したがって、歩行訓練の継続性と訓練効果の低下抑制とを、各歩行訓練者の歩行レベルに合わせて、両立したいという要望がある。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、歩行訓練の継続性と訓練効果の低下抑制とを、各歩行訓練者の歩行レベルに合わせて、両立できる歩行訓練システム及びその制御方法を提供することを主たる目的とする。
上記目的を達成するための本発明の一態様は、歩行訓練者が歩行を行うトレッドミルと、前記歩行訓練者の脚部に装着され、該歩行訓練者の歩行を補助する歩行補助装置と、前記歩行補助装置の動作を制御する制御手段と、を備える歩行訓練システムであって、前記制御手段は、前記歩行訓練者が前記トレッドミル上を歩行している間、該歩行訓練者が前記トレッドミルの基準位置から歩行前後方向に所定距離以上離れた場合、該歩行訓練者を前記基準位置に近付けるように、前記歩行補助装置の動作を制御し、前記歩行訓練者の歩行訓練量、前記歩行訓練システムに設定される前記歩行訓練者の歩行訓練レベル、及び前記トレッドミルの速度、のうちの少なくとも１つの量が、所定量よりも大きい場合、前記所定距離を増加させる、ことを特徴とする歩行訓練システムである。
この一態様において、前記制御手段は、前記歩行訓練者が前記トレッドミルの基準位置から歩行前方向に所定距離以上離れた場合、該歩行訓練者を前記基準位置に近付けるように、前記歩行補助装置の補助力を減少させる制御を行い、前記歩行訓練者が前記トレッドミルの基準位置から歩行後方向に所定距離以上離れた場合、該歩行訓練者を前記基準位置に近付けるように、前記歩行補助装置の補助力を増加させる制御を行ってもよい。
この一態様において、前記制御手段は、前記歩行訓練者が前記トレッドミルの基準位置から歩行前方向に所定距離以上離れた場合、前記歩行訓練者が前記トレッドミルの基準位置から歩行前後方向に大きく離れるに従がって、該歩行訓練者を前記基準位置に近付けるように、前記歩行補助装置の補助力をより増加又は減少させる制御を行ってもよい。
この一態様において、前記制御手段は、前記歩行訓練者が前記トレッドミルの基準位置から歩行前方向に第１所定距離以上離れた場合、又は、前記歩行訓練者が前記トレッドミルの基準位置から歩行後方向に第２所定距離以上離れた場合、該歩行訓練者を前記基準位置に近付けるように、前記歩行補助装置の動作を制御し、前記第１所定距離は、前記第２所定距離より大きく設定されていてもよい。
この一態様において、前記制御手段は、前記歩行訓練者が前記トレッドミルの基準位置から歩行前後方向に所定距離以上離れた場合、該歩行訓練者を前記基準位置に近付けるように、前記歩行補助装置の動作を制御すると共に、前記トレッドミルの傾斜及び速度、および、前記歩行訓練者をワイヤーを介して上方に引張する引張装置の引張力、のうちの少なくとも１つを制御してもよい。
上記目的を達成するための本発明の一態様は、歩行訓練者が歩行を行うトレッドミルと、前記歩行訓練者の脚部に装着され、該歩行訓練者の歩行を補助する歩行補助装置と、前記歩行補助装置の動作を制御する制御手段と、を備える歩行訓練システムの制御方法であって、前記制御手段が、前記歩行訓練者が前記トレッドミル上を歩行している間、該歩行訓練者が前記トレッドミルの基準位置から歩行前後方向に所定距離以上離れた場合、該歩行訓練者を前記基準位置に近付けるように、前記歩行補助装置の動作を制御し、前記歩行訓練者の歩行訓練量、前記歩行訓練システムに設定される前記歩行訓練者の歩行訓練レベル、及び前記トレッドミルの速度、のうちの少なくとも１つの量が、所定量よりも大きい場合、前記所定距離を増加させる、ことを特徴とする歩行訓練システムの制御方法であってもよい。
本発明によれば、歩行訓練の継続性と訓練効果の低下抑制とを、各歩行訓練者の歩行レベルに合わせて、両立できる歩行訓練システム及びその制御方法を提供することができる。
本発明の実施形態１に係る歩行訓練システムの概略的な構成を示す図である。 歩行補助装置の概略的な構成を示す斜視図である。 トレッドミルの基準位置を示す図である。 所定距離を上方から見た図である。 本発明の実施形態１に係る歩行訓練システムの制御方法を示すフローチャートである。 前方側の第１所定距離を、後方側の第２所定距離より大きく設定した一例を示す図である。
実施形態１
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態１に係る歩行訓練システムの概略的な構成を示す図である。
本実施形態１に係る歩行訓練システム１は、歩行訓練者が歩行を行うトレッドミル２と、フレーム本体３と、歩行訓練者の脚部に装着される歩行補助装置４と、歩行補助装置４を上方に引張する第１及び第２引張装置５、６と、トレッドミル２、歩行補助装置４、第１引張装置５および第２引張装置６を制御する制御装置７と、を備えている。
トレッドミル２は、リング状のベルト２１をモータなどにより回転させる。ユーザは、ベルト２１上に乗り該ベルト２１の移動に応じて歩行を行い、その歩行訓練を行う。トレッドミル２は、歩行訓練者の歩行負荷を調整するために、ベルト２１を上り傾斜状態及び下り傾斜状態にする傾斜機構を有していてもよい。フレーム本体３は、トレッドミル２上に立設されている。
図２は、歩行補助装置の概略的な構成を示す斜視図である。歩行補助装置４は、例えば、歩行訓練者の患脚に装着され、歩行訓練者の歩行を補助する。歩行補助装置４は、上腿フレーム４１と、上腿フレーム４１に膝関節部４２を介して連結された下腿フレーム４３と、下腿フレーム４３に足首関節部４４を介して連結された足平フレーム４５と、膝関節部４２を回転駆動するモータユニット４６と、足首関節部４４の可動範囲を調整する調整機構４７と、を有している。モータユニット４６は、歩行訓練者の歩行に倣って、膝関節部４２を回転駆動することで、歩行訓練者の脚部に補助力を付与する。これにより、歩行訓練者は、トレッドミル２上などを容易に歩行することができる。なお、上記歩行補助装置４の構成は一例であり、これに限られない。例えば、歩行補助装置４は、足首関節部４４を回転駆動するモータユニットを備えていてもよい。
第１引張装置５は、フレーム本体３の上辺前方に設けられている。ワイヤー５１の一端は、歩行訓練者の脚部の歩行補助装置４に接続されている。第１引張装置５は、ワイヤー５１を介して、歩行補助装置４を上方かつ前方に引張する。
第２引張装置６は、フレーム本体３の上辺後方に設けられている。ワイヤー６１の一端は、歩行訓練者の脚部の歩行補助装置４に接続されている。第２引張装置６は、ワイヤー６１を介して、歩行補助装置４を上方かつ後方に引張する。
第１及び第２引張装置５、６は、例えば、ワイヤー５１、６１を巻取り及び巻き戻す機構、該機構を駆動するモータ、などから構成されている。巻取り及び巻き戻す機構には、ワイヤー５１、６１を巻取り及び巻き戻し時の回転量を検出する回転センサが設けられている。
第１及び第２引張装置５、６は、ワイヤー５１、６１を介して歩行訓練者の脚部に装着された歩行補助装置４を上方にそれぞれ引張することで、歩行補助装置４の重量を支持し、歩行訓練者の脚部にかかる重量負荷を軽減する。
制御装置７は、制御手段の一具体例である。制御装置７は、歩行補助装置４の動作と、第１及び第２引張装置５、６の引張力と、トレッドミル２の駆動と、を夫々制御する。例えば、制御装置７は、歩行補助装置４の補助力を制御する。制御装置７は、例えば、歩行補助装置４の重量を支持するように、第１及び第２引張装置５、６の引張力を制御する。制御装置７は、トレッドミル２のベルト２１の速度、べルト２１の傾斜角度などを制御する。
制御装置７は、例えば、演算処理、制御処理等と行うＣＰＵ（Central Processing Unit）７１、ＣＰＵ７１によって実行される演算プログラム、制御プログラム等や、各種のデータなどを記憶するメモリ７２、外部と信号の入出力を行うインターフェイス部（Ｉ／Ｆ）７３、などからなるマイクロコンピュータを中心にして、ハードウェア構成されている。ＣＰＵ７１、メモリ７２及びインターフェイス部７３は、データバスなどを介して相互に接続されている。
フレーム本体３には、訓練指示、訓練メニュー、歩行訓練情報（歩行訓練量など）、歩行訓練者の歩行訓練レベル、トレッドミル２の速度、生体情報等）などの情報を表示する表示部８が設けられている。表示部８は、例えば、タッチパネルとして構成されている。歩行訓練者、訓練指導者などは、表示部８を介して各種の情報を入力できる。例えば、歩行訓練者は、表示部８を介して制御装置７に、歩行訓練量、歩行訓練レベル、などを入力する。
ところで、例えば、トレッドミルが定速である場合、歩行訓練者がトレッドミルの基準位置から大きく後退することもある。この場合、歩行訓練者の訓練継続が困難となるため、その継続性が低下する。従来の歩行訓練システムにおいては、トレッドミルの速度を調整して、訓練を継続することも可能である。しかし、歩行訓練者がトレッドミルの速度調整に頼り過ぎることもあり、訓練効果が低下するという背反が生じ得る。さらに、歩行訓練者の歩行レベルが様々であることも、上記事情を複雑にしている。したがって、歩行訓練の継続性と訓練効果の低下抑制とを、各歩行訓練者の歩行レベルに合わせて、両立したいという要望がある。
これに対し、本実施形態１に係る歩行訓練システム１において、制御装置７は、歩行訓練者がトレッドミル２上を歩行している間、歩行訓練者がトレッドミル２の基準位置から歩行前後方向に所定距離以上離れた場合、歩行訓練者を基準位置に近付けるように、歩行補助装置４の動作を制御する。さらに、制御装置７は、歩行訓練者の歩行訓練量、歩行訓練システム１に設定される歩行訓練者の歩行訓練レベル、及びトレッドミル２の速度、のうちの少なくとも１つの量が、所定量よりも大きい場合、所定距離を増加させる。
本実施形態１に係る歩行訓練システム１によれば、上述の如く、歩行訓練者がトレッドミル２の基準位置から歩行前後方向に所定距離以上離れた場合、歩行訓練者を基準位置に近付けるように、歩行補助装置４の動作を制御する。これにより、歩行訓練者は、基準位置に近付き易くなり、歩行訓練の継続性が維持される。
また、歩行訓練者がトレッドミル２の基準位置から所定距離以上離れていない場合、歩行補助装置４の動作を制御しない。これにより、基準位置から所定距離以内では、歩行訓練者は、歩行補助装置４の動作調整に頼ることなく、自力で歩行を行う。したがって、その歩行の訓練効果は維持される。
さらに、上述の如く、歩行訓練者の歩行訓練量、歩行訓練システム１に設定される歩行訓練者の歩行訓練レベル、及びトレッドミル２の速度、のうちの少なくとも１つの量が、所定量よりも大きい場合、所定距離を増加させる。これにより、歩行訓練者の歩行訓練量、歩行訓練レベル、及びトレッドミル２の速度、のうちの少なくとも１つの量が大きい場合、所定距離を増加させることで、歩行訓練者がトレッドミル２上の基準位置に復帰し難くなる。このため、歩行訓練者の歩行レベルに合わせて、上記歩行訓練の継続性と訓練効果との維持の両立を実現できる。すなわち、歩行訓練の継続性と訓練効果の低下抑制とを、各歩行訓練者の歩行レベルに合わせて、両立できる。
図３は、トレッドミルの基準位置を示す図である。
トレッドミル２の基準位置Ｓ０とは、例えば、歩行訓練者が、トレッドミル２上で、安全に歩行を行う位置であり、トレッドミル２の前後方向の略中央位置である。トレッドミル２の基準位置Ｓ０は、例えば、第１及び第２引張装置５、６の中心位置Ｓ１から鉛直下方向へ伸ばした直線とトレッドミル２とが交わる点となっている。トレッドミル２の基準位置Ｓ０は、例えば、予めメモリ７２などに設定され、歩行訓練者、訓練指導者などが任意に設定変更できる。
制御装置７は、回転量センサにより検出された回転量に基づいて第１及び第２引張装置５、６のワイヤー５１、６１の巻取量を算出する。制御装置７は、算出した第１及び第２引張装置５、６のワイヤー５１、６１の巻取量と、ワイヤー５１、６１の全長と、に基づいて、第１及び第２引張装置５、６の位置Ｓ２、Ｓ３から歩行補助装置４の位置までのワイヤー５１、６１の長さＬａ、Ｌｂをそれぞれ算出する。上記ワイヤー５１、６１の全長は、例えば、予めメモリ７２などに設定されている。
制御装置７は、算出した第１及び第２引張装置５、６の位置から歩行補助装置４の位置までのワイヤー５１、６１の長さＬａ、Ｌｂと、フレーム本体３上辺から歩行補助装置４までの距離ｈと、に基づいて、歩行訓練者（例えば、歩行補助装置４の中心）の位置とトレッドミル２の基準位置Ｓ０との距離Ｒ（以下、歩行訓練者距離Ｒと称す）を算出する。なお、フレーム本体３上辺から歩行補助装置４までの距離ｈは、例えば、予めメモリ７２に設定されている。
制御装置７は、歩行訓練者がトレッドミル２上を歩行している間、算出した歩行訓練者距離Ｒが歩行前後方向に所定距離Ｒｓ以上になったと判断した場合、歩行訓練者を基準位置Ｓ０に近付けるように、歩行補助装置４の補助力を制御する。なお、所定距離Ｒｓは、例えば、例えば、予めメモリ７２などに設定され、歩行訓練者、訓練指導者などが任意に設定変更できる。
例えば、制御装置７は、歩行訓練者がトレッドミル２上を歩行している間、算出した歩行訓練者距離Ｒが歩行前方向に所定距離Ｒｓ以上になったと判断した場合、歩行訓練者を基準位置Ｓ０に近付けるように、歩行補助装置４の補助力を小さくするように制御する。これにより、歩行訓練者を後退させ基準位置Ｓ０に近付けることができる。
制御装置７は、歩行訓練者がトレッドミル２上を歩行している間、算出した歩行訓練者距離Ｒが歩行後方向に所定距離Ｒｓ以上になったと判断した場合、歩行訓練者を基準位置Ｓ０に近付けるように、歩行補助装置４の補助力を大きくするように制御する。これにより、歩行訓練者を前進させ基準位置Ｓ０に近付けることができる。
制御装置７は、算出した歩行訓練者距離Ｒが歩行前方向に所定距離Ｒｓ以上になったと判断した場合、歩行訓練者距離Ｒと所定距離Ｒｓとの差が大きくなるに従がって、歩行訓練者を基準位置Ｓ０に近付けるように、歩行補助装置４の補助力をより小さくするように制御してもよい。同様に、制御装置７は、算出した歩行訓練者距離Ｒが歩行後方向に所定距離Ｒｓ以上になったと判断した場合、歩行訓練者距離Ｒと所定距離Ｒｓとの差が大きくなるに従がって、歩行訓練者を基準位置Ｓ０に近付けるように、歩行補助装置４の補助力をより大きくするように制御してもよい。これにより、歩行訓練者が基準位置Ｓ０から大きく離れた場合でも、より迅速に基準位置Ｓ０に近付けることができる。
ここで、上記歩行補助装置４による補助力の制御方法について詳細に説明する。例えば、制御装置７は、算出した歩行訓練者距離Ｒが歩行前方向に所定距離Ｒｓ未満の場合、歩行補助装置４に通常補助力ｆが発生するように制御する。
制御装置７は、算出した歩行訓練者距離Ｒが歩行前方向に所定距離Ｒｓ以上になったと判断した場合、歩行訓練者を基準位置Ｓ０に近付けるように、通常補助力ｆから歩幅補正力Δｆを減算した補正補助力Ｆ（Ｆ＝ｆ−Δｆ）が、歩行補助装置４に発生するように制御する。
一方、制御装置７は、算出した歩行訓練者距離Ｒが歩行後方向に所定距離Ｒｓ以上になったと判断した場合、歩行訓練者を基準位置Ｓ０に近付けるように、通常補助力ｆに歩幅補正力Δｆを加算した補正補助力Ｆ（Ｆ＝ｆ＋Δｆ）が、歩行補助装置４に発生するように制御する。
上記歩幅補正力Δｆは、下記式によって算出される。
歩幅補正力Δｆ＝Ｇ×｜歩行訓練者距離Ｒ−所定距離Ｒｓ｜
上記式において、Ｇはゲインであり、例えば、予めメモリ７２に設定されている。
なお、制御装置７は、下記式に示すように関数ｇ（）を用いて歩幅補正力Δｆを算出していもよい。
歩幅補正力Δｆ＝ｇ（｜歩行訓練者距離Ｒ−所定距離Ｒｓ｜）
上記関数ｇ（）は、例えば、２次関数や指数関数である。
制御装置７は、歩幅補正力Δｆと｜歩行訓練者距離Ｒ−所定距離Ｒｓ｜との関係を示すマップ情報に基づいて、歩幅補正力Δｆを算出していもよい。マップ情報は、実験的に求められメモリ７２に設定されている。制御装置７は、歩行訓練時に取得されたデータに基づいて、上記マップ情報を自動的に生成してもよい。
制御装置７は、上述の如く、歩行訓練者の歩行訓練量、歩行訓練システム１に設定される歩行訓練者の歩行訓練レベル、及びトレッドミル２の速度、のうちの少なくとも１つの量が、所定量よりも大きい場合、所定距離Ｒｓを増加させる。
制御装置７は、歩行訓練者の歩行訓練量が、所定量よりも大きい場合、メモリ７２に設定された所定距離Ｒｓを増加させる。制御装置６は、例えば、歩行訓練者の歩行訓練量が、所定量よりも大きい場合、メモリ６２に設定された所定距離Ｒｓに所定係数を乗算することで、所定距離Ｒｓを増加させる。所定係数は、予めメモリ６２に設定され、歩行訓練者や訓練指導者などが任意に設定できる。
歩行訓練量とは、例えば、歩行訓練者が歩行訓練システム１を用いて歩行訓練を行った歩行訓練時間や歩行訓練回数などである。上記歩行訓練量は、例えば、表示部８などを介して制御装置７に入力されてもよく、制御装置７が自動的に歩行訓練者の歩行訓練量（歩行訓練時間など）を計測し、メモリ７２などに記憶していてもよい。
上記所定量は、例えば、症状の重い人や歩行訓練未経験者を基準にして、基準位置Ｓ０からずれを検出後、トレッドミル２の速度を増減することで歩行訓練者のトレッドミル２から転落やフレーム本体３への衝突を防止できる範囲で、実験的に設定される。上記所定量は、例えば、予めメモリ７２に設定されており、歩行訓練者、訓練指導者などが任意に設定変更できる。
制御装置７は、歩行訓練者の歩行訓練量が、所定量よりも大きい場合、例えば、メモリ７２に設定された所定距離Ｒｓに所定係数を乗算することで、所定距離Ｒｓを増加させる。所定係数は、予めメモリ７２に設定され、歩行訓練者や訓練指導者などが任意に設定できる。
図４は、所定距離を上方から見た図である。制御装置７は、歩行訓練者の歩行訓練量が、所定量よりも大きい場合、所定距離Ｒｓを増加させ、所定距離Ｒｓ１（Ｒｓ１＞Ｒｓ）に設定変更する。
制御装置７は、歩行訓練者の歩行訓練レベルが、所定量よりも大きい場合、メモリ７２に設定された所定距離Ｒｓを増加させてもよい。歩行訓練者の歩行訓練レベルは、例えば、歩行訓練者による歩行訓練システム１の習熟度を示すもので、Ｌ１〜Ｌ１０などで示される。歩行訓練者の歩行訓練レベルは、例えば、メモリ７２になどに予め設定されている。
制御装置７は、トレッドミル２の速度が、所定量よりも大きい場合、メモリ７２に設定された所定距離Ｒｓを増加させてもよい。制御装置７は、例えば、トレッドミル２のモータの回転を検出するセンサの値に基づいて、トレッドミル２のベルト２１の速度を算出する。
さらに、制御装置７は、歩行訓練者の歩行訓練量、歩行訓練レベル、又は、トレッドミル２の速度、が大きくなるに従がって、メモリ７２に設定された所定距離Ｒｓを増加させてもよい。
図５は、本実施形態１に係る歩行訓練システムの制御方法を示すフローチャートである。
所定距離Ｒｓが、メモリ７２に設定される（ステップＳ１０１）。
制御装置７は、メモリ７２に記憶された歩行訓練者の歩行訓練時間Ｔを読み出す（ステップＳ１０２）。
制御装置７は、歩行訓練時間Ｔに補正係数Ｒｈを乗算することで位置補正値ＲＴを算出する（ステップＳ１０３）。
位置補正値ＲＴ＝歩行訓練時間Ｔ×補正係数Ｒｈ
補正係数Ｒｈは、例えば、予めメモリ７２などに設定されている。
歩行訓練者の歩行訓練レベルＬが制御装置７に設定される（ステップＳ１０４）。
制御装置７は、所定距離Ｒｓに算出した位置補正値ＲＴを加算することで、増加させた所定距離Ｒｓ１を算出する（ステップＳ１０５）。
所定距離Ｒｓ１＝所定距離Ｒｓ＋位置補正値ＲＴ
制御装置７は、歩行訓練レベルＬに補正係数Ｒｌを乗算することで位置補正値ＲＬを算出する（ステップＳ１０６）。
位置補正値ＲＬ＝歩行訓練レベルＬ×補正係数Ｒｌ
補正係数Ｒｌは、例えば、予めメモリ７２などに設定されている。
制御装置７は、上記（ステップＳ１０４）で算出した所定距離Ｒｓ１に、上記位置補正値ＲＬを加算することで、増加させた所定距離Ｒｓ２を算出する（ステップＳ１０７）。
所定距離Ｒｓ２＝所定距離Ｒｓ１＋位置補正値ＲＬ
制御装置７は、トレッドミル２を駆動させ、歩行訓練を開始する（ステップＳ１０８）。制御装置７は、歩行訓練者距離Ｒが所定距離Ｒｓ２以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０９）。
制御装置７は、歩行訓練者距離Ｒが所定距離Ｒｓ２以上であると判断した場合（ステップＳ１０９のＹＥＳ）、歩行訓練者を基準位置Ｓ０に近付けるように、歩行補助装置４の動作を制御する（ステップＳ１１０）。なお、制御装置７は、適宜、歩行訓練者距離Ｒが所定距離Ｒｓ１以上であるか否かを判断し、上記歩行補助装置４の制御を実行してもよい。
以上、本実施形態１に係る歩行訓練システム１において、歩行訓練者がトレッドミル２上を歩行している間、歩行訓練者がトレッドミル２の基準位置から歩行前後方向に所定距離以上離れた場合、歩行訓練者を基準位置に近付けるように、歩行補助装置４の動作を制御し、歩行訓練者の歩行訓練量、歩行訓練システム１に設定される歩行訓練者の歩行訓練レベル、及びトレッドミル２の速度、のうちの少なくとも１つの量が、所定量よりも大きい場合、所定距離を増加させる。これにより、歩行訓練の継続性と訓練効果の低下抑制とを、各歩行訓練者の歩行レベルに合わせて、両立できる。
実施形態２
本発明の実施形態２において、制御装置７は、算出した歩行訓練者距離Ｒが歩行前方向に第１所定距離以上になる場合、または、算出した歩行訓練者距離Ｒが歩行後方向に第２所定距離以上になる場合、歩行訓練者を基準位置Ｓ０に近付けるように、歩行補助装置の動作を制御する。前方側の第１所定距離は、後方側の第２所定距離より大きく設定されている。
例えば、歩行訓練者の症状が重篤である場合に、歩行訓練者は、トレッドミル２に速度に付いていくことができないため、前方よりも後方に流されることが多い。そのため、上述の歩行補助装置４の補助力調整制御を行わない不感領域を後方に対して前方を大きく設定するのが好ましい。したがって、上述の如く、第１所定距離は、第２所定距離より大きく設定される。これにより、より最適な不感領域を設定でき、歩行訓練の継続性と訓練効果の低下抑制とをより最適に両立できる。
次に、本実施形態２に係る歩行訓練システムの制御方法を詳細に説明する。図６は、前方側の第１所定距離を、後方側の第２所定距離より大きく設定した一例を示す図である。
（歩行訓練者距離が歩行前方向に第１所定距離以上になる場合）
制御装置７は、歩行訓練時間Ｔに補正係数Ｒｈ及び前後補正係数ｋｈを乗算することで位置補正値ＲＴｆを算出する。
位置補正値ＲＴｆ＝歩行訓練時間Ｔ×補正係数Ｒｈ×前後補正係数ｋｈ
例えば、前後補正係数ｋｈ（ｋｈ＞１）は、予めメモリ７２に設定されている。
制御装置７は、所定距離Ｒｓに、算出した位置補正値ＲＴｆを加算することで、増加させた所定距離Ｒｓｆ１を算出する。
所定距離Ｒｓｆ１＝所定距離Ｒｓ＋位置補正値ＲＴｆ
制御装置７は、歩行訓練レベルＬに補正係数Ｒｌ及び前後補正係数ｋｌを乗算することで位置補正値ＲＬｆを算出する。
位置補正値ＲＬｆ＝歩行訓練レベルＬ×補正係数Ｒｌ×前後補正係数ｋｌ
例えば、前後補正係数ｋｌ（ｋｌ＞１）は、予めメモリ７２に設定されている。
制御装置７は、算出した所定距離Ｒｓｆ１に、上記位置補正値ＲＬｆを加算することで、増加させた第１所定距離Ｒｓｆ２を算出する。
第１所定距離Ｒｓｆ２＝所定距離Ｒｓｆ１＋位置補正値ＲＬｆ
制御装置７は、算出した歩行訓練者距離Ｒが歩行前方向に第１所定距離Ｒｓｆ２以上になる場合、歩行訓練者を基準位置Ｓ０に近付けるように、歩行補助装置４の補助力を減少させる制御を実行する。
（歩行訓練者距離が歩行後方向に第２所定距離以上になる場合）
制御装置７は、歩行訓練時間Ｔに補正係数Ｒｈを乗算することで位置補正値ＲＴｂを算出する。
位置補正値ＲＴｂ＝歩行訓練時間Ｔ×補正係数Ｒｈ
制御装置７は、所定距離Ｒｓに算出した位置補正値ＲＴｂを加算することで、増加させた所定距離Ｒｓｂ１を算出する。
所定距離Ｒｓｂ１＝所定距離Ｒｓ＋位置補正値ＲＴｂ
制御装置７は、歩行訓練レベルＬに補正係数Ｒｌを乗算することで位置補正値ＲＬｂを算出する。
位置補正値ＲＬｂ＝歩行訓練レベルＬ×補正係数Ｒｌ
制御装置７は、算出した所定距離Ｒｓｂ１に、上記位置補正値ＲＬｂを加算することで、増加させた第２所定距離Ｒｓｂ２を算出する。
第２所定距離Ｒｓｂ２＝所定距離Ｒｓｂ１＋位置補正値ＲＬｂ
制御装置７は、算出した歩行訓練者距離Ｒが歩行後方向に第２所定距離Ｒｓｂ２以上になる場合、歩行訓練者を基準位置Ｓ０に近付けるように、歩行補助装置４の補助力を増加させる制御を実行する。
なお、本実施形態２において、他の構成は上記実施形態１と略同一であるため、同一部分には同一符号を付して、詳細な説明は省略する。
実施形態３
本発明の実施形態３において、制御装置７は、歩行訓練者がトレッドミル２上を歩行している間、歩行訓練者がトレッドミル２の基準位置Ｓ０から歩行前後方向に所定距離Ｒｓ以上離れた場合、歩行訓練者を基準位置Ｓ０に近付けるように、歩行補助装置４の動作を制御すると共に、第１及び第２引張装置５、６の引張力、トレッドミル２の速度及び傾斜の制御のうちの少なくとも１つの制御を実行してもよい。
これにより、歩行訓練者がトレッドミル２の基準位置から歩行前後方向に所定距離以上離れた場合に、歩行補助装置４の動作だけでなく、第１及び第２引張装置５、６の引張力、トレッドミル２の速度、及び／又は傾斜を用いて、より迅速に歩行訓練者を基準位置Ｓ０に近付けることができる。
例えば、制御装置７は、算出した歩行訓練者距離Ｒが歩行前方向に所定距離Ｒｓ以上になったと判断した場合、上記歩行補助装置４の補助力を減少させる制御を行うと共に、トレッドミル２のベルト２１を上り傾斜状態にする制御、および、トレッドミル２のベルト２１の速度を増加させる制御のうちの少なくも一方を行ってもよい。これにより、歩行補助装置４の補助力だけでなく、トレッドミル２の増速や上り傾斜によって、歩行訓練者をより迅速に後進させ基準位置Ｓ０に近付けることができる。
一方、制御装置７は、算出した歩行訓練者距離Ｒが歩行後方向に所定距離Ｒｓ以上になったと判断した場合、上記歩行補助装置４の補助力を増加させる制御を行うと共に、トレッドミル２のベルト２１を下り傾斜状態にする制御、及びトレッドミル２のベルト２１の速度を減少させる制御のうちの少なくも一方を行ってもよい。これにより、歩行補助装置４の補助力だけでなく、トレッドミル２の減速や下り傾斜によって、歩行訓練者をより迅速に前進させ基準位置Ｓ０に近付けることができる。
また、例えば、制御装置７は、算出した歩行訓練者距離Ｒが歩行前方向に所定距離Ｒｓ以上になったと判断した場合、上記歩行補助装置４の補助力を増加させる制御を行うと共に、第１及び第２引張装置５、６の引張力の後方水平成分を増加させる制御を行ってもよい。これにより、歩行補助装置４の補助力だけでなく、第１及び第２引張装置５、６の引張力によって、歩行訓練者をより迅速に後進させ基準位置Ｓ０に近付けることができる。
一方、制御装置７は、算出した歩行訓練者距離Ｒが歩行後方向に所定距離Ｒｓ以上になったと判断した場合、上記歩行補助装置４の補助力を増加させる制御を行うと共に、第１及び第２引張装置５、６の引張力の前方水平成分を増加させる制御を行ってもよい。これにより、歩行補助装置４の補助力だけでなく、第１及び第２引張装置５、６の引張力によって、歩行訓練者をより迅速に前進させ基準位置Ｓ０に近付けることができる。
なお、本実施形態３において、他の構成は上記実施形態１と略同一であるため、同一部分には同一符号を付して、詳細な説明は省略する。
本発明は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
上記実施形態において、制御装置７は、歩行訓練者距離Ｒと所定距離Ｒｓとを比較することで、歩行訓練者を基準位置Ｓ０に近付けるようにトレッドミル２の速度を制御しているがこれに限定されない。例えば、制御装置７は、歩行補助装置４が基準位置Ｓ０から歩行前方へ所定距離Ｒｓの位置にあるときの第１及び第２引張装置５、６のワイヤー５１、６１の長さの比Ｌｐｆと、歩行補助装置４が基準位置Ｓ０から歩行後方へ所定距離Ｒｓの位置にあるときの第１及び第２引張装置５、６のワイヤー５１、６１の長さの比Ｌｐｂと、現在の第１及び第２引張装置５、６のワイヤー５１、６１の長さの比Ｌｐ（例えば、Ｌｐ＝Ｌｂ／Ｌａ）と、を比較することで、歩行訓練者を基準位置Ｓ０に近付けるように、歩行補助装置４の補助力を制御してもよい。
制御装置７は、現在の第１及び第２引張装置５、６のワイヤー５１、６１の長さの比Ｌｐが、歩行補助装置４が基準位置Ｓ０から歩行前方へ所定距離Ｒｓの位置にあるときの第１及び第２引張装置５、６のワイヤー５１、６１の長さの比Ｌｐｆよりも大きいと判断した場合（Ｌｐ＞Ｌｐｆ）、歩行補助装置４の補助力を減少させる制御を行う。一方、制御装置７は、現在の第１及び第２引張装置５、６のワイヤー５１、６１の長さの比Ｌｐが、歩行補助装置４が基準位置Ｓ０から歩行後方へ所定距離Ｒｓの位置にあるときの第１及び第２引張装置５、６のワイヤー５１、６１の長さの比Ｌｐｂよりも小さいと判断した場合（Ｌｐ＜Ｌｐｂ）、歩行補助装置４の補助力を増加させる制御を行う。
上記実施形態において、制御装置７は、第１及び第２引張装置５、６のワイヤー５１、６１の巻取量に基づいて歩行訓練者距離Ｒを算出しているが、これに限定されない。
例えば、制御装置７は、トレッドミル２に設けられた荷重センサの荷重値に基づいて距離Ｒを算出してもよい。トレッドミル２には、複数の荷重センサが設けられている。制御装置７は、各荷重センサにより検出された荷重値に基づいて、トレッドミル２上の歩行訓練者の位置を算出する。制御装置７は、算出した歩行訓練者の位置と、トレッドミル２の基準位置Ｓ０と、に基づいて、歩行訓練者距離Ｒを算出する。
制御装置７は、カメラにより撮影されたトレッドミル２上を歩行する歩行訓練者の画像に基づいて、所定距離Ｒｓを算出してもよい。制御装置７は、カメラにより撮影されたトレッドミル２上を歩行する歩行訓練者の画像に対して画像処理を行って、歩行訓練者の位置と、トレッドミル２の基準位置Ｓ０と、を特定し、その間の歩行訓練者距離Ｒを算出する。
上記実施形態において、第１及び第２引張装置５、６が、歩行訓練者の歩行補助装置４を上方に引張する構成であるが、これに限定されない。単一の引張装置５がフレーム本体３の上部中間付近に設けられ、この引張装置５によって、歩行訓練者の装具を上方に引張する構成であってもよい。さらに、フレーム本体３に第１及び第２引張装置５、６を設けない構成であってよい。
上記実施形態の構成を任意に組み合わせてもよい。
１ 歩行訓練システム、２ トレッドミル、３ フレーム本体、４ 歩行補助装置、５ 第１引張装置、６ 第２引張装置、７ 制御装置、８ 表示部、２１ ベルト、５１ ワイヤー、６１ ワイヤー

Claims (6)

  1. 歩行訓練者が歩行を行うトレッドミルと、
    前記歩行訓練者の脚部に装着され、該歩行訓練者の歩行を補助する歩行補助装置と、
    前記歩行補助装置の動作を制御する制御手段と、
    を備える歩行訓練システムであって、
    前記制御手段は、
    前記歩行訓練者が前記トレッドミル上を歩行している間、該歩行訓練者が前記トレッドミルの基準位置から歩行前後方向に所定距離以上離れた場合、該歩行訓練者を前記基準位置に近付けるように、前記歩行補助装置の動作を制御し、
    前記歩行訓練者の歩行訓練量、前記歩行訓練システムに設定される前記歩行訓練者の歩行訓練レベル、及び前記トレッドミルの速度、のうちの少なくとも１つの量が、所定量よりも大きい場合、前記所定距離を増加させる、
    ことを特徴とする歩行訓練システム。
  2. 請求項１記載の歩行訓練システムであって、
    前記制御手段は、
    前記歩行訓練者が前記トレッドミルの基準位置から歩行前方向に所定距離以上離れた場合、該歩行訓練者を前記基準位置に近付けるように、前記歩行補助装置の補助力を減少させる制御を行い、
    前記歩行訓練者が前記トレッドミルの基準位置から歩行後方向に所定距離以上離れた場合、該歩行訓練者を前記基準位置に近付けるように、前記歩行補助装置の補助力を増加させる制御を行う、
    ことを特徴とする歩行訓練システム。
  3. 請求項１又は２記載の歩行訓練システムであって、
    前記制御手段は、前記歩行訓練者が前記トレッドミルの基準位置から歩行前方向に所定距離以上離れた場合、前記歩行訓練者が前記トレッドミルの基準位置から歩行前後方向に大きく離れるに従がって、該歩行訓練者を前記基準位置に近付けるように、前記歩行補助装置の補助力をより増加又は減少させる制御を行う、
    ことを特徴とする歩行訓練システム。
  4. 請求項１乃至３のうちのいずれか１項記載の歩行訓練システムであって、
    前記制御手段は、
    前記歩行訓練者が前記トレッドミルの基準位置から歩行前方向に第１所定距離以上離れた場合、又は、前記歩行訓練者が前記トレッドミルの基準位置から歩行後方向に第２所定距離以上離れた場合、該歩行訓練者を前記基準位置に近付けるように、前記歩行補助装置の動作を制御し、
    前記第１所定距離は、前記第２所定距離より大きく設定されている、
    ことを特徴とする歩行訓練システム。
  5. 請求項１乃至４のうちのいずれか１項記載の歩行訓練システムであって、
    前記制御手段は、
    前記歩行訓練者が前記トレッドミルの基準位置から歩行前後方向に所定距離以上離れた場合、該歩行訓練者を前記基準位置に近付けるように、前記歩行補助装置の動作を制御すると共に、前記トレッドミルの傾斜及び速度、および、前記歩行訓練者をワイヤーを介して上方に引張する引張装置の引張力、のうちの少なくとも１つを制御する、
    ことを特徴とする歩行訓練システム。
  6. 歩行訓練者が歩行を行うトレッドミルと、
    前記歩行訓練者の脚部に装着され、該歩行訓練者の歩行を補助する歩行補助装置と、
    前記歩行補助装置の動作を制御する制御手段と、
    を備える歩行訓練システムの制御方法であって、
    前記制御手段が、
    前記歩行訓練者が前記トレッドミル上を歩行している間、該歩行訓練者が前記トレッドミルの基準位置から歩行前後方向に所定距離以上離れた場合、該歩行訓練者を前記基準位置に近付けるように、前記歩行補助装置の動作を制御し、
    前記歩行訓練者の歩行訓練量、前記歩行訓練システムに設定される前記歩行訓練者の歩行訓練レベル、及び前記トレッドミルの速度、のうちの少なくとも１つの量が、所定量よりも大きい場合、前記所定距離を増加させる、
    ことを特徴とする歩行訓練システムの制御方法。
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