JP2021126218A

JP2021126218A - 歩行補助装置、歩行補助方法及び歩行補助プログラム

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Publication number: JP2021126218A
Application number: JP2020021461A
Authority: JP
Inventors: 智江前北; Tomoe Maekita
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2020-02-12
Filing date: 2020-02-12
Publication date: 2021-09-02
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Also published as: US20210244601A1; CN113244089A; JP7287306B2; CN113244089B

Abstract

【課題】過度な膝折れを抑制することができる歩行補助装置、歩行補助方法及び歩行補助プログラムを提供する。【解決手段】歩行補助装置は、脚部の膝関節の屈曲方向に抵抗力を与えるダンパと、膝関節の伸展方向にアシスト力を与える伸展アシスト手段と、ユーザの歩行サイクルにおける切替タイミングを検出するセンサと、第１屈曲モードと、第１屈曲モードよりも抵抗力を大きくする第２屈曲モードと、が交互に繰り返されるように、切替タイミングに応じてダンパのモードを切り替えるとともに、第１伸展モードと、第１伸展モードよりもアシスト力を大きくする第２伸展モードと、が交互に繰り返されるように、切替タイミングに応じて伸展アシスト手段のモードを切り替える制御部と、を備え、制御部は、遊脚期における伸展期のうち、少なくとも伸展期の後期に、第１伸展モードから第２伸展モードへ切り替える。【選択図】図６

Description

本発明は、歩行補助装置、歩行補助方法及び歩行補助プログラムに関する。

特許文献１には、歩行動作を補助する歩行補助装置が開示されている。特許文献１の歩行補助装置は、立脚相及び遊脚相からなる２周期運動において、膝関節の軌道制御を行うことで、ユーザの歩行動作を補助している。

特開２０１９−００５２５０号公報

膝屈曲位歩行をする人、立脚初期にすでに膝が曲がっている人等が歩行補助装置を使用する場合には、立脚初期から、下肢に強いモーメントトルクが加わる可能性がある。そのような場合には、膝関節を屈曲させる方向の回転に抵抗力を発生させるダンパの能力を超えて膝折れし易いという課題がある。

本発明は、そのような課題を解決するためになされたものであり、過度な膝折れを抑制することができる歩行補助装置、歩行補助方法及び歩行補助プログラムを提供する。

本実施形態にかかる歩行補助装置は、ユーザの脚部に装着される歩行補助装置であって、前記脚部の膝関節の屈曲方向に抵抗力を与えるダンパと、前記膝関節の伸展方向にアシスト力を与える伸展アシスト手段と、前記ユーザの歩行サイクルにおける切替タイミングを検出するセンサと、第１屈曲モードと、前記第１屈曲モードよりも前記抵抗力を大きくする第２屈曲モードと、が交互に繰り返されるように、前記切替タイミングに応じて前記ダンパのモードを切り替えるとともに、第１伸展モードと、前記第１伸展モードよりも前記アシスト力を大きくする第２伸展モードと、が交互に繰り返されるように、前記切替タイミングに応じて前記伸展アシスト手段のモードを切り替える制御部と、を備え、前記制御部は、前記脚部の足裏が離地した遊脚期において、前記膝関節が伸展した状態に近づく伸展期のうち、少なくとも前記伸展期の後期に、前記第１伸展モードから前記第２伸展モードへ切り替える。

上記歩行補助装置において、前記制御部は、前記第２伸展モードの開始タイミングを、前記ユーザの屈曲位の程度によって調整可能としてもよい。

上記歩行補助装置において、前記制御部は、前記第２伸展モードの開始タイミングを、予め設定によって調整可能としてもよい。

上記歩行補助装置において、前記制御部は、前記第２伸展モードの開始タイミングを、前記センサで検出した歩行状態に基づいて調整可能としてもよい。

上記歩行補助装置において、前記センサは、地面に対する下腿の角度を検出するジャイロセンサ、膝関節を挟んだ上腿と下腿との間の角度を検出する角度センサ、前記膝関節を伸ばした状態から下腿が屈曲した屈曲角度を検出する角度センサ、前記角度または前記屈曲角度の角速度を検出する角速度センサ、前記脚部の所定の位置と前記地面との間の距離を検出する測距センサ、前記足裏の接地タイミングを検出する接地タイミングセンサ、前記脚部を撮像する撮像センサのいずれかを含んでもよい。

上記歩行補助装置において、前記第２屈曲モードは、前記第１屈曲モードの前記抵抗力から徐々に前記抵抗力が増加する期間を含んでもよい。

上記歩行補助装置において、前記第２伸展モードは、前記第１伸展モードの前記アシスト力から徐々に前記アシスト力が増加する期間を含んでもよい。

上記歩行補助装置において、前記伸展アシスト手段は、アクチュエータまたは弾性体を含んでもよい。

上記歩行補助装置において、前記足裏が着地した立脚期に、前記伸展アシスト手段は、前記第１伸展モードまたは前記第２伸展モードでもよい。

上記歩行補助装置において、前記伸展期に、前記ダンパは、前記第１屈曲モードまたは前記第２屈曲モードでもよい。

本実施形態に係る歩行補助方法は、ユーザの脚部に装着される歩行補助装置を用いた歩行補助方法であって、前記歩行補助装置は、前記脚部の膝関節の屈曲方向に抵抗力を与えるダンパと、前記膝関節の伸展方向にアシスト力を与える伸展アシスト手段と、前記ユーザの歩行サイクルにおける切替タイミングを検出するセンサと、を備え、第１屈曲モードと、前記第１屈曲モードよりも前記抵抗力を大きくする第２屈曲モードと、が交互に繰り返されるように、前記切替タイミングに応じて前記ダンパのモードを切り替えるとともに、第１伸展モードと、前記第１伸展モードよりも前記アシスト力を大きくする第２伸展モードと、が交互に繰り返されるように、前記切替タイミングに応じて前記伸展アシスト手段のモードを切り替える歩行補助方法であり、前記脚部の足裏が離地した遊脚期において、前記膝関節が伸展した状態に近づく伸展期のうち、少なくとも前記伸展期の後期に、前記第１伸展モードから前記第２伸展モードへ切り替える。

上記歩行補助方法において、前記第２伸展モードの開始タイミングを、前記ユーザの屈曲位の程度によって調整可能としてもよい。

上記歩行補助方法において、前記第２伸展モードの開始タイミングを、予め設定によって調整可能としてもよい。

上記歩行補助方法において、前記第２伸展モードの開始タイミングを、前記センサで検出した歩行状態に基づいて調整可能としてもよい。

上記歩行補助方法において、前記センサは、地面に対する下腿の角度を検出するジャイロセンサ、膝関節を挟んだ上腿と下腿との間の角度を検出する角度センサ、前記膝関節を伸ばした状態から下腿が屈曲した屈曲角度を検出する角度センサ、前記角度または前記屈曲角度の角速度を検出する角速度センサ、前記脚部の所定の位置と地面との間の距離を検出する測距センサ、前記足裏の接地タイミングを検出する接地タイミングセンサ、前記脚部を撮像する撮像センサのいずれかを含んでもよい。

上記歩行補助方法において、前記第２屈曲モードは、前記第１屈曲モードの前記抵抗力から徐々に前記抵抗力が増加する期間を含んでもよい。

上記歩行補助方法において、前記第２伸展モードは、前記第１伸展モードの前記アシスト力から徐々に前記アシスト力が増加する期間を含んでもよい。

上記歩行補助方法において、前記伸展アシスト手段は、アクチュエータまたは弾性体を含んでもよい。

上記歩行補助方法において、前記足裏が着地した立脚期に、前記伸展アシスト手段は、前記第１伸展モードまたは前記第２伸展モードでもよい。

上記歩行補助方法において、前記伸展期に、前記ダンパは、前記第１屈曲モードまたは前記第２屈曲モードでもよい。

本実施形態に係る歩行補助プログラムは、ユーザの脚部に装着される歩行補助装置を用いた歩行補助プログラムであって、前記歩行補助装置は、前記脚部の膝関節の屈曲方向に抵抗力を与えるダンパと、前記膝関節の伸展方向にアシスト力を与える伸展アシスト手段と、前記ユーザの歩行サイクルにおける切替タイミングを検出するセンサと、を備え、第１屈曲モードと、前記第１屈曲モードよりも前記抵抗力を大きくする第２屈曲モードと、が交互に繰り返されるように、前記切替タイミングに応じて前記ダンパのモードを切り替えさせるとともに、第１伸展モードと、前記第１伸展モードよりも前記アシスト力を大きくする第２伸展モードと、が交互に繰り返されるように、前記切替タイミングに応じて前記伸展アシスト手段のモードを切り替えさせ、前記脚部の足裏が離地した遊脚期において、前記膝関節が伸展した状態に近づく伸展期のうち、少なくとも前記伸展期の後期に、前記第１伸展モードから前記第２伸展モードへ切り替えさせる、ことをコンピュータに実行させる。

上記歩行補助プログラムにおいて、前記第２伸展モードの開始タイミングを、前記ユーザの屈曲位の程度によって調整可能としてもよい。

上記歩行補助プログラムにおいて、前記第２伸展モードの開始タイミングを、予め設定によって調整可能としてもよい。

上記歩行補助プログラムにおいて、前記第２伸展モードの開始タイミングを、前記センサで検出した歩行状態に基づいて調整可能としてもよい。

上記歩行補助プログラムにおいて、前記センサは、地面に対する下腿の角度を検出するジャイロセンサ、膝関節を挟んだ上腿と下腿との間の角度を検出する角度センサ、前記膝関節を伸ばした状態から下腿が屈曲した屈曲角度を検出する角度センサ、前記角度または前記屈曲角度の角速度を検出する角速度センサ、前記脚部の所定の位置と地面との間の距離を検出する測距センサ、前記足裏の接地タイミングを検出する接地タイミングセンサ、前記脚部を撮像する撮像センサのいずれかを含んでもよい。

上記歩行補助プログラムにおいて、前記第２屈曲モードは、前記第１屈曲モードの前記抵抗力から徐々に前記抵抗力が増加する期間を含んでもよい。

上記歩行補助プログラムにおいて、前記第２伸展モードは、前記第１伸展モードの前記アシスト力から徐々に前記アシスト力が増加する期間を含んでもよい。

上記歩行補助プログラムにおいて、前記伸展アシスト手段は、アクチュエータまたは弾性体を含んでもよい。

上記歩行補助プログラムにおいて、前記足裏が着地した立脚期に、前記伸展アシスト手段は、前記第１伸展モードまたは前記第２伸展モードでもよい。

上記歩行補助プログラムにおいて、前記伸展期に、前記ダンパは、前記第１屈曲モードまたは前記第２屈曲モードでもよい。

本実施形態によれば、過度な膝折れを抑制することができる歩行補助装置、歩行補助方法及び歩行補助プログラムを提供することができる。

実施形態１に係る歩行補助装置を例示した正面図である。実施形態１に係る歩行補助装置を例示した側面図である。実施形態１に係る歩行補助装置の制御系を示すブロック図である。実施形態１に係る歩行補助装置の別の制御系を示すブロック図である。実施形態１に係る歩行訓練システムを例示した図である。実施形態１に係る歩行補助装置を用いた歩行サイクルにおいて、歩行動作及びモード切替のタイミングを例示した図である。実施形態２に係る歩行補助装置を用いた歩行サイクルにおいて、歩行動作及びモード切替のタイミングを例示した図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲に係る発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。

（実施形態１）
実施形態１に係る歩行補助装置を説明する。本実施形態の歩行補助装置は、例えば、歩行訓練を行う訓練者の膝関節を含む脚部に装着される。ユーザである訓練者が歩行補助装置を脚部に装着した状態で歩行訓練を行う。まず、本実施形態の歩行補助装置の構成を説明する。その後、歩行補助装置の動作を説明する。

図１は、実施形態１に係る歩行補助装置を例示した正面図である。図２は、実施形態１に係る歩行補助装置を例示した側面図である。図３は、実施形態１に係る歩行補助装置１の制御系を示すブロック図である。図１〜図３に示すように、歩行補助装置１は、上腿サポータ１１、下腿サポータ１２、上腿フレーム１３、下腿フレーム１４、ダンパ１５、伸展アシスト手段１６、センサ１７、及び、制御部１８を備えている。歩行補助装置１の下側には、短下肢装具が取り付けられてもよい。歩行補助装置１は、ユーザの脚部に装着される。以下で、歩行補助装置１の各構成を説明する。

＜上腿サポータ及び下腿サポータ＞
上腿サポータ１１は、ユーザの脚部の上腿に巻き付けるように装着され、下腿サポータ１２は、ユーザの脚部の下腿に巻き付けるように装着される。よって、上腿サポータ１１及び下腿サポータ１２は、膝関節の周辺、具体的には、上腿及び下腿に渡って配置されている。なお、上腿は股関節から膝関節までの部分を示し、下腿は、膝関節から足首関節までの部分を示す。下腿は、すねを含む。足首関節から下側、つまり、脚部の先端側の部分を足平とする。

上腿サポータ１１及び下腿サポータ１２は、樹脂材料や繊維材料などの伸縮可能な材料により形成されている。上腿サポータ１１及び下腿サポータ１２は、それぞれ、上腿及び下腿に巻き付けて歩行補助装置１を装着させる。上腿サポータ１１及び下腿サポータ１２は、上腿及び下腿に装着するための面ファスナ１１ａ及び１２ａを有してもよい。ユーザは、上腿サポータ１１及び下腿サポータ１２を、脚部の周りに巻き回して、面ファスナ１１ａ及び１２ａで固定する。

面ファスナ１１ａは、上腿の前側に設けられている。面ファスナ１２ａは、下腿の前側に設けられている。面ファスナ１１ａ及び１２ａを用いることで、ユーザは、歩行補助装置１を容易に脱着することができる。さらに、歩行補助装置１がユーザの膝関節からずれるのを防止できる。面ファスナ１１ａ及び１２ａにより、ユーザは、圧迫度合いを調整することができる。さらに、面ファスナ１１ａ及び１２ａが外れたり、上腿サポータ１１及び下腿サポータ１２がずれたりするのを防止するために、固定バンドを設けてもよい。

なお、歩行補助装置１の脚部への固定は、面ファスナ１１ａ及び１２ａに限られるものではない。例えば、ベルト、ボタン、ピン、バンドなどの固定手段を用いて、歩行補助装置１を、上腿及び下腿に固定してもよい。このような固定手段を用いても、ユーザが歩行補助装置１を装着することができる。

＜上腿フレーム及び下腿フレーム＞
上腿サポータ１１の側部には上腿フレーム１３が取り付けられている。上腿フレーム１３は、上腿に沿って配置されている。下腿サポータ１２の側部には下腿フレーム１４が取り付けられている。下腿フレーム１４は、下腿に沿って配置されている。上腿フレーム１３と下腿フレーム１４とが、ダンパ１５及び伸展アシスト手段１６を介して連結されている。具体的には、ダンパ１５及び伸展アシスト手段１６の回転軸Ａｘが膝関節の軸とほぼ一致するように、膝関節の高さにダンパ１５及び伸展アシスト手段１６が配置される。上腿フレーム１３及び下腿フレーム１４は、ダンパ１５及び伸展アシスト手段１６の回転軸Ａｘ周りに回転可能なリンク機構を構成している。

＜ダンパ＞
ダンパ１５は、ユーザの脚部における膝関節の屈曲方向に抵抗力を与える。屈曲方向は、膝関節の回転方向において、膝関節が屈曲する向きである。ダンパ１５は、例えば、ロータリーダンパであり、膝関節の側部に位置する。ダンパ１５は、例えば、オイル等の流体の粘性抵抗、バネ等の弾性抵抗、ディスク等の摩擦抵抗等を利用して、膝関節の屈曲方向の回転を減速させる。ダンパ１５は、抵抗を可変とすることにより、抵抗力を切替えることができる。ダンパ１５は、抵抗力を徐々に変化させることができる。

ダンパ１５は、一方向にのみ抵抗力を与える一方向ダンパとすることが好ましい。よって、ダンパ１５は、膝関節の伸展方向には抵抗力を与えないようにフリーとなっている。伸展方向は、膝関節の回転方向において、膝関節が伸展する向きである。後述するように、ダンパ１５は、制御部１８によって、第１屈曲モードと、第１屈曲モードよりも屈曲方向の抵抗力を大きくする第２屈曲モードとに切替可能となっている。第１屈曲モードは、屈曲方向に抵抗力を与えないフリーモードでもよい。第１屈曲モードがフリーモードの場合には、第２屈曲モードをダンパモードと呼ぶ。第２屈曲モードは、第１屈曲モードの抵抗力から徐々に抵抗力が増加する期間を含む。

＜進展アシスト手段＞
伸展アシスト手段１６は、脚部の膝関節の伸展方向にアシスト力を与える。アシスト力は、上腿と下腿とが直線状に伸びるように、膝関節に対して伸展方向に作用する力である。伸展アシスト手段１６は、例えば、アクチュエータであり、膝関節の側部に位置する。よって、伸展アシスト手段１６は、膝伸展を行える位置に配置されている。伸展アシスト手段１６は、ダンパと同様に膝関節の軸の近傍に配置されている。なお、伸展アシスト手段１６は、膝関節に対して伸展方向に力を作用できれば、アクチュエータに限らず、バネ等の弾性体を含んでもよい。伸展アシスト手段１６は、アシスト力を可変とすることにより、アシスト力を切替えることができる。伸展アシスト手段１６は、アシスト力を徐々に変化させることができる。

伸展アシスト手段１６は、後述するように、制御部１８によって、第１伸展モードと、第１伸展モードよりも伸展方向のアシスト力を大きくする第２伸展モードとに切替可能となっている。第１屈曲モードは、伸展方向にアシスト力を与えないフリーモードでもよい。第１伸展モードがフリーモードの場合には、第２伸展モードを伸展アシストモードと呼ぶ。第２伸展モードは、第１伸展モードのアシスト力から徐々にアシスト力が増加する期間を含む。

＜制御系＞
次に、歩行補助装置１の制御系を説明する。図３に示すように、歩行補助装置１の制御系は、センサ１７及び制御部１８によって、ダンパ１５及び伸展アシスト手段１６を制御する。ダンパ１５、伸展アシスト手段１６及びセンサ１７は、有線または無線の通信回線により制御部１８に接続されている。制御部１８は、ダンパ１５及び伸展アシスト手段１６を含む歩行補助装置１の本体から分離され、通信回線のみ接続されて配置されてもよいし、ダンパ１５及び伸展アシスト手段１６とともに本体に取付けられてもよい。

＜センサ＞
センサ１７は、ユーザの歩行動作におけるタイミングを検出する。具体的には、センサ１７は、歩行サイクル（歩行周期）における切替タイミングを検出するために設けられている。例えば、センサ１７は、地面と下腿との角度を検出し、検出した角度を検出結果として制御部１８に出力する。制御部１８は、センサ１７での検出結果に基づいて、モードを切替える。

具体的には、制御部１８は、例えば、地面と下腿との角度に基づいて、ダンパ１５及び伸展アシスト手段１６のモードを切替える。つまり、制御部１８は、センサ１７から出力されるタイミング信号に基づいて、ダンパ１５及び伸展アシスト手段１６のモードを切替える。これにより、歩行サイクルにおける一定のタイミングで、制御部１８は、ダンパ１５及び伸展アシスト手段１６のモードの切替を行う。センサ１７及び制御部１８には、歩行補助装置１に搭載されたバッテリ（不図示）により電源が供給されている。

センサ１７としては、種々のタイプのセンサを用いることができる。以下、センサ１７の具体例について説明する。

センサ１７は、例えば、地面に対する下腿（すね）の角度を検出するジャイロセンサでもよい。また、センサ１７は、脚部の角度、すなわち、膝関節を挟んだ上腿と下腿との間の角度を検出する角度センサでもよい。さらに、センサ１７は、上腿と下腿とが直線状に伸びて膝関節が伸展した状態から、下腿が屈曲した屈曲角度を検出する角度センサでもよい。センサ１７は、下腿の角度、脚部の角度及び屈曲角度の角速度を検出する角速度センサでもよい。

センサ１７は、脚部の所定の位置と地面との間の距離を検出する測距センサでもよい。脚部の所定の位置は、例えば、靴、足平、足裏等である。例えば、靴、足平またはその近傍に取り付けられた測距センサをセンサ１７として用いることができる。歩行動作に応じて、靴、足平、足裏等から地面までの距離が変わるため、歩行サイクルに応じた波形を検出することができる。なお、測距センサとしては、光学式のセンサを用いることができる。また、地面は、床面を含む。

センサ１７は、検出した角度、角速度、距離等から、歩行サイクルに応じた波形を検出する。つまり、検出した角度、角速度、距離等は、歩行サイクルに応じて周期的に変化する。センサ１７は、検出した角度、角速度、距離等に基づいて、歩行タイミングを検出する。

例えば、制御部１８は、センサ１７の出力値と閾値とを比較して、その比較結果に応じて、ダンパ１５及び伸展アシスト手段１６のモードを切替えればよい。例えば、制御部１８は、センサ１７の出力値が閾値を超えたタイミング、または、閾値を下回ったタイミングを示すタイミング信号に応じて、モード切替を行う。

なお、ダンパ１５において、第１屈曲モードから第２屈曲モードに切り替わる切替タイミングを検出するための第１閾値（例えば、下腿の第１角度）と、第２屈曲モードから第１屈曲モードに切り替わる切替タイミングを検出するための第２の閾値（例えば、下腿の第２角度）が設定されていてもよい。また、伸展アシスト手段１６において、第１伸展モードから第２伸展モードに切り替わる切替タイミングを検出するための第３閾値（例えば、下腿の第３角度）と、第２伸展モードから第１伸展モードに切り替わる切替タイミングを検出するための第４閾値（例えば、下腿の第４角度）が設定されていてもよい。

また、センサ１７は、足裏の接地タイミングを検出する接地タイミングセンサでもよい。センサ１７は、検出した接地タイミングに基づいて、歩行タイミングを検出することができる。例えば、接地タイミングから各モード切替のタイミングまでの時間を予め加算または減算することにより、センサ１７は、切替タイミングを検出する。

さらに、センサ１７は、脚部を撮像する撮像センサでもよい。その場合には、センサ１７は、歩行補助装置１の外部から脚部の状態を撮像する。撮像した脚部の状態から、歩行タイミングを検出することができる。なお、センサ１７が外部に配置されている場合には、歩行補助装置１が、外部のセンサ１７から切替タイミングを示す信号を受信する受信部を備えていればよい。

また、複数のセンサ１７を組み合わせて、切替タイミングを検出してもよい。例えば、センサ１７は、下腿の角度を検出するために設けられた第１センサと、足裏から床面までの距離を検出するために設けられた第２センサの両方を備えていてもよい。もちろん、センサ１７の具体例は上記の例に限られるものではない。センサ１７は、歩行補助装置１に実装されていることが好ましい。あるいは、センサ１７は、歩行補助装置１の外部に実装されていてもよい。

＜制御部＞
制御部１８は、センサ１７から出力された切替タイミングに基づいて、ダンパ１５及び伸展アシスト手段１６を制御する。制御部１８は、ダンパ１５及び伸展アシスト手段１６のモードを切替える。

制御部１８は、第１屈曲モードと第２屈曲モードとが交互に繰り返されるように、切替タイミングに応じてダンパ１５のモードを切替える。例えば、第１屈曲モードでは、ダンパ１５がオフして、屈曲方向に抵抗力を与えないフリーモードとなる。第２屈曲モードでは、ダンパ１５がオンして、屈曲方向に抵抗力を与えるダンパモードとなる。あるいは、例えば、第１屈曲モードでは、ダンパ１５は、小さい抵抗力を与えるように切替えられ、第２屈曲モードでは、ダンパ１５は、大きい抵抗力を与えるように切替えられる。

また、制御部１８は、第１伸展モードと第２伸展モードとが交互に繰り返されるように、切替タイミングに応じて伸展アシスト手段１６のモードを切替える。例えば、第１伸展モードでは、伸展アシスト手段１６がオフして、伸展方向にアシスト力を与えないフリーモードとなる。第２伸展モードでは、伸展アシスト手段１６がオンして、伸展方向にアシスト力を与える伸展アシストモードとなる。あるいは、例えば、第１伸展モードでは、伸展アシスト手段１６は、小さいアシスト力を与えるように切替えられ、第２伸展モードでは、伸展アシスト手段１６は、大きいアシスト力を与えるように切替えられる。

図４は、実施形態１に係る歩行補助装置１の別の制御系を示すブロック図である。図４では、図３の構成に加えて、歩行補助装置１は、メモリ１９、送信部２０、受信部２１を備えている。また、制御部１８は、切替器１８ａ及び演算装置１８ｂを有している。なお、ダンパ１５、伸展アシスト手段１６及びセンサ１７については、図３と同様であるため、説明を省略する。

演算装置１８ｂは、例えば、演算処理、制御処理等を行うＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、ＣＰＵによって実行される演算プログラム、制御プログラム等が記憶されたＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、各種のデータなどを記憶するＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、外部と信号の入出力を行うインターフェイス部（Ｉ／Ｆ）、などからなるマイクロコンピュータを中心にして、ハードウェアで構成されている。ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びインターフェイス部は、データバスなどを介して相互に接続されている。

演算装置１８ｂには、センサ１７からの出力値が入力されている。演算装置１８ｂは、センサ１７の出力値に対して所定の演算処理を行うことで、歩行サイクルにおける切替タイミングを取得する。例えば、演算装置１８ｂは、センサの出力値と閾値を比較することで、切替タイミングを取得する。演算装置１８ｂが取得した切替タイミングを切替器１８ａに出力すると、切替器１８ａがダンパ１５及び伸展アシスト手段１６のモードを切替える。メモリ１９は、歩行訓練中におけるセンサ１７からの出力値のデータを記憶する。

演算装置１８ｂには、切替器１８ａからのモード切替を行ったことを示す切替信号が入力されてもよい。演算装置１８ｂは、切替信号に基づいて切替器１８ａの切替動作をカウントする。演算装置１８ｂは、切替器１８ａの切替動作をカウントして、切替回数をメモリ１９に書き込む。切替器１８ａの切替回数は、歩数に対応する。このようにすることで、万歩計（登録商標）などを別途装着せずとも、歩行訓練中の歩数を計数することができる。よって、利便性を向上することができる。さらに、歩数カウント用のセンサを別途追加することなく歩行訓練中の歩数を計数することができる。よって、歩数カウント用のセンサを別途追加する構成と比較して、歩行補助装置１の低コスト化、軽量化を図ることができる。

送信部２０は、外部機器、例えば、外部サーバ等にデータを送信する。受信部２１は、外部機器からのデータを受信する。送信部２０及び受信部２１は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの通信規格に従って、データを送受信する。送信部２０及び受信部２１による通信は、無線通信であってもよく、有線通信であってもよい。

送信部２０は、歩行補助装置１が取得したデータ、例えば、歩行訓練中におけるセンサ１７の出力値、及び切替器１８ａの切替回数などのデータを外部機器に送信する。これにより、外部機器がデータを収集することができる。よって、外部機器との連携や、メモリ１９の容量の削減が可能となる。また、訓練中に、送信部２０がセンサ１７の出力を自動的に送信するようにしてもよい。

受信部２１は、外部機器、例えば、外部サーバ等からのデータを受信する。これにより、歩行タイミングの検出条件を変更することができる。具体的には、切替タイミングを検出するための閾値などの設定を変更することができる。例えば、閾値の設定を変更する場合には、外部機器が閾値の設定を変えるための指令を送信すればよい。受信部２１が設定変更の指令を受信すると、演算装置１８ｂが閾値を変更する。利用者毎に最適な検出条件を設定することができる。これによって、ユーザ毎に最適な検出条件を設定することができる。

なお、外部機器は、図５に示すような歩行訓練システム１００における訓練装置３でもよい。歩行訓練システム１００は、ユーザＵの脚部に装着された歩行補助装置１とユーザＵの歩行訓練を行う訓練装置３とで構成されている。そして、訓練装置３は、トレッドミル３１、フレーム本体３２、制御装置３５、及び、表示部３６を有している。トレッドミル３１、制御装置３５、及び、表示部３６は、フレーム本体３２に固定されている。表示部３６は、ユーザＵの前方に配置されている。

トレッドミル３１は、ユーザＵが歩行するための回転可能なリング状のベルトコンベア３１１を有し、設定速度Ｖｓでベルトコンベア３１１を回転させる。ユーザＵは、ベルトコンベア３１１上に乗り、ベルトコンベア３１１の移動に応じて歩行を行う。表示部３６は、ユーザＵに対する訓練指示、訓練メニュー、訓練情報（設定速度、生体情報等）などの情報を表示する。例えば、表示部３６はタッチパネルを備えていてもよく、この場合、ユーザＵは表示部３６を介して各種の情報を入力できる。また、訓練装置３はユーザＵを撮像するカメラなどを有していてもよい。これにより、表示部３６が、訓練中のユーザＵの歩行動作の映像を表示することができる。

制御装置３５は、例えば、演算処理、制御処理等と行うＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、ＣＰＵによって実行される演算プログラム、制御プログラム等が記憶されたＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、各種のデータなどを記憶するＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、外部と信号の入出力を行うインターフェイス部（Ｉ／Ｆ）、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。ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びインターフェイス部は、データバスなどを介して相互に接続されている。

歩行補助装置１の制御部１８は、送信部２０及び受信部２１を介して、訓練装置３と各種のデータの送受信を行ってもよい。また、訓練装置３の制御装置３５は、歩行補助装置１の制御部１８の機能を有してもよい。

＜動作＞
次に、歩行補助装置１の動作を説明する。図６は、実施形態１に係る歩行補助装置１を用いた歩行サイクルにおいて、歩行動作及びモード切替のタイミングを例示した図である。図６には、比較例も示している。まず、図６を参照して、遊脚期及び立脚期を含む１歩行サイクルを説明する。次に、比較例の歩行動作及びモード切替のタイミングを説明する。その後、比較例と対比させながら、本実施形態の歩行動作及びモード切替のタイミングを説明する。

＜１歩行サイクル＞
図６に示すように、１歩行サイクルは、左脚の一歩と右脚の一歩との合計２歩を含んでいる。図６では、１歩行サイクルが（ａ）〜（ｍ）の順番で示されている。（ｍ）のタイミングの後に、（ａ）のタイミングに戻り、次の歩行サイクルとなる。図６では、（ａ）〜（ｇ）のタイミングで遊脚期となり、（ｈ）〜（ｍ）のタイミングで立脚期となる。

遊脚期は、歩行補助装置１が装着された脚部の足裏が離地した状態であり、立脚期は、歩行補助装置１が装着された脚部の足裏が接地した状態である。（ｇ）のタイミングと（ｈ）の間で、足裏が着地しており、（ｍ）から（ａ）に戻るタイミングで足裏が離地している。（ａ）〜（ｃ）のタイミングは膝関節の屈曲角度が大きくなる屈曲期となり、（ｄ）〜（ｇ）のタイミングは、膝関節の屈曲角度が小さくなる伸展期となっている。なお、遊脚期、立脚期、屈曲期、及び、伸展期は、歩行補助装置１を装着した患脚を基準としている。

＜比較例：屈曲方向＞
次に、上記１歩行サイクルにおける比較例の歩行動作及びモード切替のタイミングを説明する。まず、膝関節の屈曲方向に抵抗力を与えるダンパ１５の動作を説明する。比較例では、伸展期において、具体的には、（ｆ）のタイミングにおいて、第１屈曲モードから第２屈曲モードに切り替わっている。また、立脚期から遊脚期に変わるタイミング、具体的には、（ｍ）のタイミングと（ａ）のタイミングとの間で、第２屈曲モードから第１屈曲モードに切り替わっている。

第１屈曲モードは、膝関節の屈曲方向に抵抗力を与えないフリーモード、または、第２屈曲モードよりも小さい抵抗力を与えるモードを含む。第２屈曲モードは、膝関節の屈曲方向に抵抗力を与えるダンパモード、または、第１屈曲モードよりも大きい抵抗力を与えるモードを含む。

遊脚期においては、患脚は、ユーザの体重を支える必要がない。このため、遊脚期においては、ダンパ１５によって膝関節に対する抵抗力を発生する必要が無いか、発生させたとしても小さい抵抗力でよい。よって、遊脚期のほぼ全体において、制御部１８は、屈曲方向に対して、フリーモードを含む第１屈曲モードにすることができる。一方、立脚期の全体において、制御部１８は、第２屈曲モードにし、ダンパ１５に対して屈曲方向に抵抗力を発生させる。

さらに、１歩行サイクルにおいて、第１屈曲モード及び第２屈曲モードのみが設けられており、歩行動作中に制御部１８が第１屈曲モードと第２屈曲モードとを交互に切替えている。つまり、制御部１８がタイミング信号に基づいて、ダンパ１５を制御している。例えば、フリーモードとダンパモードとをオンオフ制御している。このようにすることで、簡便な構成により、適切な制御を行うことができる。例えば、歩行サイクル毎に歩行動作がばらついた場合、センサ１７で検出される切替タイミングがばらつくおそれがある。このような場合でも遊脚期から立脚期に切り替わる前のタイミング、つまり、伸展期における任意のタイミングにおいて、ダンパ１５が第１屈曲モードから第２屈曲モードへと切り替わっていればよい。

具体的には、（ｄ）〜（ｇ）の間の所定のタイミングにおいて、制御部１８がモードを切替えていればよい。センサ１７で検出される切替タイミングの誤差に対するマージンを広くすることができるため、適切に制御することができる。また、伸展期においては、膝関節が屈曲している状態から徐々に伸展方向に回転していく。このため、ダンパ１５が第２屈曲モードとなっていたとしても、抵抗力が発生しない。よって、ダンパ１５がユーザの歩行動作を妨げることなく、モード切替を行うことができる。

また、ダンパ１５は、伸展方向に抵抗力を発生させないフリーとしている。このため、ユーザは、膝関節を自由に伸展させることができる。また、ダンパモードを含む第２屈曲モードと、フリーモードを含む第１屈曲モードとの間に、ダンパ１５がロックするロックモードがないため、ダンパ１５が歩行動作の妨げとなることを防ぐことができる。ロックモードを介さずに第２屈曲モードから第１屈曲モードに移行するため、容易に適切な制御を行うことができる。

センサ１７の出力により、遊脚期と立脚期との切替タイミングを検出して、遊脚期を第１屈曲モード、立脚期を第２屈曲モードとしてもよい。つまり、遊脚期から立脚期に変わるタイミングと、立脚期から遊脚期に切り替わるタイミングとを、ダンパ１５のモードの切替タイミングとしてもよい。

また、第１屈曲モードと第２屈曲モードとの切替えは、急峻でもなめらかでもよい。すなわち、第２屈曲モードは、第１屈曲モードの抵抗力から徐々に抵抗力が増加する期間を含んでもよいし、第１屈曲モードの抵抗力まで徐々に抵抗力が減少する期間を含んでもよい。

＜比較例：伸展方向＞
次に、比較例における膝関節の伸展方向の動作を説明する。比較例においては、伸展アシスト手段１６が設けられていないか、または、伸展アシスト手段１６を作用させていない。また、ダンパ１５は、伸展方向に抵抗力を発生させない。よって、比較例において、伸展方向の動作は、歩行サイクルの全体において、フリーモードである。

比較例では、膝屈曲位歩行をする人、立脚初期にすでに膝が曲がっている人等が歩行補助装置を使用する場合には、立脚初期から、下肢に強いモーメントトルクが加わる可能性がある。そのような場合には、膝関節の屈曲方向の回転に抵抗力を発生させるダンパ１５の能力を超えて膝折れし易いという課題がある。

＜実施形態：屈曲方向＞
次に、本実施形態の歩行補助装置１の動作を説明する。本実施形態において、膝関節の屈曲方向に抵抗力を与えるダンパ１５の動作は、比較例と同様であるので、説明を省略する。

＜実施形態：伸展方向＞
次に、本実施形態における膝関節の伸展方向にアシスト力を与える伸展アシスト手段１６の動作を説明する。本実施形態において、伸展方向の動作は、比較例と異なり、第１伸展モード及び第２伸展モードを含んでいる。そして、第１伸展モードと第２伸展モードとが交互に切替わる。具体的には、伸展期において、例えば、（ｅ）のタイミングにおいて、第１伸展モードから第２伸展モードに切り替わる。

このように、制御部１８は、脚部の足裏が離地した遊脚期において、膝関節が伸展した状態に近づく伸展期のうち、少なくとも伸展期の後期に、第１伸展モードから第２伸展モードへ切り替える。具体的には、制御部１８は、下腿の屈曲角度が小さくなる伸展期の後期に、第１伸展モードから第２伸展モードへ切り替える。なお、制御部１８は、第２伸展モードの開始タイミングを、ユーザの屈曲位の程度によって調整可能である。

例えば、制御部１８は、屈曲位の症状が重いユーザに対しては、早いタイミング（例えば、（ｅ）のタイミング）で、第２伸展モードを開始させる。一方、屈曲位の症状が軽いユーザに対しては、立脚期直前のタイミング（例えば、（ｇ）のタイミング）で、第２伸展モードを開始させる。屈曲位の症状が中程度のユーザに対しては、例えば、（ｆ）のタイミングで、第２伸展モードを開始させる。制御部１８は、第２伸展モードの開始タイミングを、予め設定によって調整可能である。例えば、予め屈曲位の症状から導いた開始タイミングを設定することにより、調整可能である。

また、制御部１８は、第２伸展モードの開始タイミングを、センサ１７で検出した歩行状態に基づいて調整可能である。センサ１７が検出した各種の角度、角速度、距離等に基づいて、制御部１８は、歩行中に調整してもよい。

一方、制御部１８は、遊脚期から立脚期に変わるタイミング、具体的には、（ｇ）のタイミングと（ｈ）のタイミングとの間で、第２伸展モードから第１伸展モードに切り替える。

また、第１伸展モードと第２伸展モードとの切替えは、急峻でもなめらかでもよい。すなわち、第２伸展モードは、第１伸展モードのアシスト力から徐々にアシスト力が増加する期間を含んでもよいし、第１伸展モードのアシスト力まで徐々にアシスト力が減少する期間を含んでもよい。

次に、本実施形態の効果を説明する。本実施形態の歩行補助装置１では、立脚期の前であって、伸展期の後期に伸展アシストモードを有している。よって、膝屈曲位歩行をする人、または、立脚初期にすでに膝が曲がっている人等に対して、伸展期に伸展アシストするので、過度な膝折れを抑制することができる。

また、本実施形態の歩行補助装置１は、遊脚期、すなわち、歩行補助装置１が装着された脚部がユーザの体重を支える必要がない期間に、伸展アシストを行う。しかも、伸展アシストは、下腿を一振りする程度でよい。したがって、伸展アシスト手段１６は、コンパクトなアクチュエータ等でもよい。これにより、歩行補助装置１を小型及び軽量化することができる。

膝屈曲位歩行をする人、立脚初期にすでに膝が曲がっている人等に対して歩行補助をする場合に、より大きなダンパを用いて、過度な膝折れを抑制することが考えられるかもしれない。しかしながら、そのような大きなダンパをつけると、重量がかさみ、大掛かりな歩行補助装置になってしまう。そうすると、片麻痺患者の麻痺脚で大掛かりな歩行補助装置を支えるのは困難である。また、装着箇所からずり落ちることを防止する対策が必要になる。これに対して、本実施形態では、コンパクトなアクチュエータ等を用いた伸展アシスト手段１６でよいので、歩行補助装置１を小型及び軽量化することができる。

なお、第１屈曲モードと第２屈曲モードとのモード切替、及び、第１伸展モードと第２伸展モードとのモード切替の制御は、オンオフ制御に限られるものではない。モード切替のタイミングにおいて、ダンパ１５の抵抗力、及び、伸展アシスト手段１６のアシスト力を徐々に増加又は減少させるようにしてもよい。これにより、ユーザの歩行動作を円滑にすることができる。

また、歩行補助装置１は、電源を供給するためのバッテリを搭載していてもよい。バッテリは、充放電可能な二次電池であってもよく、一次電池であってもよい。また、バッテリは、太陽電池であってもよい。この場合、歩行補助装置１の表面に太陽電池の受光部を設けられていればよい。また、制御部１８は、ソレノイドスイッチ、半導体スイッチ等の切替器１８ａを有していてもよい。制御部１８は、電子回路を含み、電子回路からの制御信号によって、切替器１８ａのＯＮ／ＯＦＦの切替を制御することで、ダンパ１５及び伸展アシスト手段１６のモードを切り替える構成であってもよい。

（実施形態２）
次に、実施形態２に係る歩行補助装置を説明する。本実施形態では、第１屈曲モードまたは第２屈曲モードを選択可能な第３屈曲モード、及び、第１伸展モードまたは第２伸展モードを選択可能な第３伸展モードを備えている。本実施形態の歩行補助装置の構成は、実施形態１と同様であるので説明を省略する。

図７は、実施形態２に係る歩行補助装置を用いた歩行サイクルにおいて、歩行動作及びモード切替のタイミングを例示した図である。図７に示すように、実施形態２では、屈曲方向において、進展期に第１屈曲モードから第３屈曲モードに切替わっている。具体的には、（ｄ）のタイミングと（ｅ）のタイミングとの間で、第１屈曲モードから第３屈曲モードに切り替わっている。また、遊脚期から立脚期に変わるタイミング、具体的には、（ｇ）のタイミングと（ｈ）のタイミングとの間で、第３屈曲モードから第２屈曲モードに切り替わっている。

第３屈曲モードは、第１屈曲モードまたは第２屈曲モードを選択可能なモードである。例えば、第３屈曲モードは、フリーモードでもよいし、ダンパモードでもよい。伸展期において、ダンパ１５は、第１屈曲モードまたは第２屈曲モードである。また、立脚期から遊脚期に変わるタイミング、具体的には、（ｍ）のタイミングと（ａ）のタイミングとの間で、第３屈曲モードから第２屈曲モードに切り替わっている。

伸展方向においては、立脚期に第２伸展モードから第３伸展モードに切替わっている。具体的には、（ｇ）のタイミングと（ｈ）のタイミングとの間で、第２伸展モードから第３伸展モードに切り替わっている。よって、足裏が着地した立脚期において、伸展アシスト手段１６は、第１伸展モードまたは第２伸展モードである。

なお、第１伸展モードから第２伸展モードに切替わるタイミングは、実施形態１と同様に、（ｅ）のタイミングでもよいし、（ｆ）のタイミングでもよい。または、（ｇ）のタイミングでもよい。

本実施形態によれば、本実施形態の歩行補助装置の伸展アシスト手段１６は、立脚時において、フリーでもよいし、伸展アシストモードでもよい第３伸展モードを有している。伸展アシスト手段１６はそもそも体重を支えるようなトルクを必要としない。したがって、立脚時において、伸展アシスト手段１６は、作用しても、歩行に影響を与えない。よって、状況に応じて、制御部１８は、各モードを変更することができる。

なお、本発明は上記実施の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。例えば、ユーザの脚部に装着される歩行補助装置を用いた歩行補助方法及び歩行補助プログラムも、本実施形態の技術思想の範囲である。

１歩行補助装置
３訓練装置
１１上腿サポータ
１２下腿サポータ
１３上腿フレーム
１４下腿フレーム
１５ダンパ
１６伸展アシスト手段
１７センサ
１８制御部
１８ａ切替器
１８ｂ演算装置
１９メモリ
２０送信部
２１受信部
３１トレッドミル
３２フレーム本体
３５制御装置
３６表示部
１００歩行訓練システム
３１１ベルトコンベア

Claims

ユーザの脚部に装着される歩行補助装置であって、
前記脚部の膝関節の屈曲方向に抵抗力を与えるダンパと、
前記膝関節の伸展方向にアシスト力を与える伸展アシスト手段と、
前記ユーザの歩行サイクルにおける切替タイミングを検出するセンサと、
第１屈曲モードと、前記第１屈曲モードよりも前記抵抗力を大きくする第２屈曲モードと、が交互に繰り返されるように、前記切替タイミングに応じて前記ダンパのモードを切り替えるとともに、第１伸展モードと、前記第１伸展モードよりも前記アシスト力を大きくする第２伸展モードと、が交互に繰り返されるように、前記切替タイミングに応じて前記伸展アシスト手段のモードを切り替える制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記脚部の足裏が離地した遊脚期において、前記膝関節が伸展した状態に近づく伸展期のうち、少なくとも前記伸展期の後期に、前記第１伸展モードから前記第２伸展モードへ切り替える、
歩行補助装置。
前記制御部は、前記第２伸展モードの開始タイミングを、前記ユーザの屈曲位の程度によって調整可能である、
請求項１に記載の歩行補助装置。
前記制御部は、前記第２伸展モードの開始タイミングを、予め設定によって調整可能である、
請求項１に記載の歩行補助装置。
前記制御部は、前記第２伸展モードの開始タイミングを、前記センサで検出した歩行状態に基づいて調整可能である、
請求項１に記載の歩行補助装置。
前記センサは、地面に対する下腿の角度を検出するジャイロセンサ、膝関節を挟んだ上腿と下腿との間の角度を検出する角度センサ、前記膝関節を伸ばした状態から下腿が屈曲した屈曲角度を検出する角度センサ、前記角度または前記屈曲角度の角速度を検出する角速度センサ、前記脚部の所定の位置と地面との間の距離を検出する測距センサ、前記足裏の接地タイミングを検出する接地タイミングセンサ、前記脚部を撮像する撮像センサのいずれかを含む、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の歩行補助装置。
前記第２屈曲モードは、前記第１屈曲モードの前記抵抗力から徐々に前記抵抗力が増加する期間を含む、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の歩行補助装置。
前記第２伸展モードは、前記第１伸展モードの前記アシスト力から徐々に前記アシスト力が増加する期間を含む、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の歩行補助装置。
前記伸展アシスト手段は、アクチュエータまたは弾性体を含む、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の歩行補助装置。
前記足裏が着地した立脚期において、前記伸展アシスト手段は、前記第１伸展モードまたは前記第２伸展モードである、
請求項１〜８のいずれか１項に記載の歩行補助装置。
前記伸展期において、前記ダンパは、前記第１屈曲モードまたは前記第２屈曲モードである、
請求項１〜９のいずれか１項に記載の歩行補助装置。
ユーザの脚部に装着される歩行補助装置を用いた歩行補助方法であって、
前記歩行補助装置は、
前記脚部の膝関節の屈曲方向に抵抗力を与えるダンパと、
前記膝関節の伸展方向にアシスト力を与える伸展アシスト手段と、
前記ユーザの歩行サイクルにおける切替タイミングを検出するセンサと、
を備え、
第１屈曲モードと、前記第１屈曲モードよりも前記抵抗力を大きくする第２屈曲モードと、が交互に繰り返されるように、前記切替タイミングに応じて前記ダンパのモードを切り替えるとともに、第１伸展モードと、前記第１伸展モードよりも前記アシスト力を大きくする第２伸展モードと、が交互に繰り返されるように、前記切替タイミングに応じて前記伸展アシスト手段のモードを切り替える歩行補助方法であり、
前記脚部の足裏が離地した遊脚期において、前記膝関節が伸展した状態に近づく伸展期のうち、少なくとも前記伸展期の後期に、前記第１伸展モードから前記第２伸展モードへ切り替える、
歩行補助方法。
前記第２伸展モードの開始タイミングを、前記ユーザの屈曲位の程度によって調整可能である、
請求項１１に記載の歩行補助方法。
前記第２伸展モードの開始タイミングを、予め設定によって調整可能である、
請求項１１に記載の歩行補助方法。
前記第２伸展モードの開始タイミングを、前記センサで検出した歩行状態に基づいて調整可能である、
請求項１１に記載の歩行補助方法。
前記センサは、地面に対する下腿の角度を検出するジャイロセンサ、膝関節を挟んだ上腿と下腿との間の角度を検出する角度センサ、前記膝関節を伸ばした状態から下腿が屈曲した屈曲角度を検出する角度センサ、前記角度または前記屈曲角度の角速度を検出する角速度センサ、前記脚部の所定の位置と地面との間の距離を検出する測距センサ、前記足裏の接地タイミングを検出する接地タイミングセンサ、前記脚部を撮像する撮像センサのいずれかを含む、
請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の歩行補助方法。
前記第２屈曲モードは、前記第１屈曲モードの前記抵抗力から徐々に前記抵抗力が増加する期間を含む、
請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の歩行補助方法。
前記第２伸展モードは、前記第１伸展モードの前記アシスト力から徐々に前記アシスト力が増加する期間を含む、
請求項１１〜１６のいずれか１項に記載の歩行補助方法。
前記伸展アシスト手段は、アクチュエータまたは弾性体を含む、
請求項１１〜１７のいずれか１項に記載の歩行補助方法。
前記足裏が着地した立脚期において、前記伸展アシスト手段は、前記第１伸展モードまたは前記第２伸展モードである、
請求項１１〜１８のいずれか１項に記載の歩行補助方法。
前記伸展期において、前記ダンパは、前記第１屈曲モードまたは前記第２屈曲モードである、
請求項１１〜１９のいずれか１項に記載の歩行補助方法。
ユーザの脚部に装着される歩行補助装置を用いた歩行補助プログラムであって、
前記歩行補助装置は、
前記脚部の膝関節の屈曲方向に抵抗力を与えるダンパと、
前記膝関節の伸展方向にアシスト力を与える伸展アシスト手段と、
前記ユーザの歩行サイクルにおける切替タイミングを検出するセンサと、
を備え、
第１屈曲モードと、前記第１屈曲モードよりも前記抵抗力を大きくする第２屈曲モードと、が交互に繰り返されるように、前記切替タイミングに応じて前記ダンパのモードを切り替えさせるとともに、第１伸展モードと、前記第１伸展モードよりも前記アシスト力を大きくする第２伸展モードと、が交互に繰り返されるように、前記切替タイミングに応じて前記伸展アシスト手段のモードを切り替えさせ、
前記脚部の足裏が離地した遊脚期において、前記膝関節が伸展した状態に近づく伸展期のうち、少なくとも前記伸展期の後期に、前記第１伸展モードから前記第２伸展モードへ切り替えさせる、
ことをコンピュータに実行させる歩行補助プログラム。
前記第２伸展モードの開始タイミングを、前記ユーザの屈曲位の程度によって調整可能である、
請求項２１に記載の歩行補助プログラム。
前記第２伸展モードの開始タイミングを、予め設定によって調整可能である、
請求項２１に記載の歩行補助プログラム。
前記第２伸展モードの開始タイミングを、前記センサで検出した歩行状態に基づいて調整可能である、
請求項２１に記載の歩行補助プログラム。
前記センサは、地面に対する下腿の角度を検出するジャイロセンサ、膝関節を挟んだ上腿と下腿との間の角度を検出する角度センサ、前記膝関節を伸ばした状態から下腿が屈曲した屈曲角度を検出する角度センサ、前記角度または前記屈曲角度の角速度を検出する角速度センサ、前記脚部の所定の位置と地面との間の距離を検出する測距センサ、前記足裏の接地タイミングを検出する接地タイミングセンサ、前記脚部を撮像する撮像センサのいずれかを含む、
請求項２１〜２４のいずれか１項に記載の歩行補助プログラム。
前記第２屈曲モードは、前記第１屈曲モードの前記抵抗力から徐々に前記抵抗力が増加する期間を含む、
請求項２１〜２５のいずれか１項に記載の歩行補助プログラム。
前記第２伸展モードは、前記第１伸展モードの前記アシスト力から徐々に前記アシスト力が増加する期間を含む、
請求項２１〜２６のいずれか１項に記載の歩行補助プログラム。
前記伸展アシスト手段は、アクチュエータまたは弾性体を含む、
請求項２１〜２７のいずれか１項に記載の歩行補助プログラム。
前記足裏が着地した立脚期において、前記伸展アシスト手段は、前記第１伸展モードまたは前記第２伸展モードである、
請求項２１〜２８のいずれか１項に記載の歩行補助プログラム。
前記伸展期において、前記ダンパは、前記第１屈曲モードまたは前記第２屈曲モードである、
請求項２１〜２９のいずれか１項に記載の歩行補助プログラム。