JP2022080413A - 歩行トレーニング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】歩行トレーニング装置において、使用者に適正な難易度の認知課題を提供する。【解決手段】歩行トレーニング装置は、本体部と、本体部に接続された把持部と、把持部を把持しながら歩行する使用者に認知課題を提供する認知課題提供部と、使用者の身体状態を取得する身体状態取得部と、認知課題の提供前後での身体状態取得部によって取得される身体状態の変化に応じて、使用者に対する認知課題の難易度についての適正度を評価する適正度評価部と、適正度評価部による適正度の評価結果に応じて、使用者に提供される認知課題の難易度を調整する難易度調整部と、を備える。【選択図】図８

Description

本開示は、歩行トレーニング装置に関する。

特許文献１には、使用者の歩行を支援する歩行支援装置が開示されている。

特開２０１９－１４６７５５号公報

歩行等の運動課題と計算問題等の認知課題とを同時並列的に実行させることによって認知機能を向上させるデュアルタスクトレーニングが知られている。特許文献１の装置は、運動課題としての歩行を使用者に実行させることができる。しかしながら、上述した装置は、使用者に認知課題を実行させる機能を有していない。そのため、使用者に運動課題としての歩行と認知課題とを同時並列的に実行させることができる装置が求められている。

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本開示の一形態によれば、歩行トレーニング装置が提供される。この歩行トレーニング装置は、本体部と、前記本体部に接続された把持部と、前記把持部を把持しながら歩行する使用者に認知課題を提供する認知課題提供部と、前記使用者の身体状態を取得する身体状態取得部と、前記認知課題の提供前後での前記身体状態取得部によって取得される前記身体状態の変化に応じて、前記使用者に対する前記認知課題の難易度についての適正度を評価する適正度評価部と、前記適正度評価部による前記適正度の評価結果に応じて、前記使用者に提供される前記認知課題の難易度を調整する難易度調整部と、を備える。
この形態の歩行トレーニング装置によれば、把持部を把持しながら歩行する使用者に対して認知課題を提供することによって、使用者にデュアルタスクトレーニングを実行させることができる。さらに、認知課題の難易度の使用者に対する適正度に応じて認知課題の難易度が調整されるので、適正な難易度の認知課題を使用者に提供して、デュアルタスクトレーニングを効果的に実行させることができる。
（２）上記形態の歩行トレーニング装置において、前記身体状態取得部は、前記使用者の歩行速度を取得する歩行速度取得部を有し、前記適正度評価部は、前記認知課題の提供前後での前記歩行速度取得部によって取得される前記歩行速度の変化を前記適正度の評価に用いてもよい。
この形態の歩行トレーニング装置によれば、認知課題の提供前後での使用者の歩行速度の変化を用いて適正度を評価することができる。
（３）上記形態の歩行トレーニング装置において、前記身体状態取得部は、前記使用者の心拍数を取得する心拍数取得部を有し、前記適正度評価部は、前記認知課題の提供前後での前記心拍数取得部によって取得される前記心拍数の変化を前記適正度の評価に用いてもよい。
この形態の歩行トレーニング装置によれば、認知課題の提供前後での使用者の心拍数の変化を用いて適正度を評価することができる。
（４）上記形態の歩行トレーニング装置は、前記認知課題提供部によって提供された前記認知課題に対する回答を取得する回答取得部と、前記回答取得部によって取得された前記回答の正否を判定する正否判定部と、を備え、前記適正度評価部は、前記正否判定部によって判定される前記回答の正否を前記適正度の評価に用いてもよい。
この形態の歩行トレーニング装置によれば、認知課題に対する回答の正否を用いて適正度を評価することができる。
（５）上記形態の歩行トレーニング装置は、前記認知課題提供部によって提供された前記認知課題に対する回答を取得する回答取得部と、前記認知課題提供部によって前記認知課題が提供されてから前記回答取得部によって前記認知課題に対する回答が取得されるまでの回答時間を取得する回答時間取得部と、を備え、前記適正度評価部は、前記回答時間取得部によって取得される前記回答時間を前記適正度の評価に用いてもよい。
この形態の歩行トレーニング装置によれば、回答時間を用いて適正度を評価することができる。
（６）上記形態の歩行トレーニング装置において、前記把持部は、前記本体部に対して、前記歩行トレーニング装置の前後方向に沿って移動可能に設けられ、前記回答取得部は、前記本体部に対する前記把持部の移動によって前記回答を取得してもよい。
この形態の歩行トレーニング装置によれば、使用者に把持部を把持したまま認知課題に対する回答を入力させることができる。
（７）上記形態の歩行トレーニング装置において、前記把持部は、前記本体部に対して、前記歩行トレーニング装置の前後方向に沿って移動可能に設けられてもよい。
この形態の歩行トレーニング装置によれば、把持部を把持している使用者に腕を前後に振りながら歩行させることができる。
（８）上記形態の歩行トレーニング装置は、前記認知課題の種類と前記認知課題の難易度との関係を記憶した関係記憶部を備え、前記難易度調整部は、前記適正度評価部による前記適正度の評価結果と前記関係記憶部に記憶された前記関係を用いて、前記認知課題の難易度を調整してもよい。
この形態の歩行トレーニング装置によれば、提供する認知課題の種類を変更したとしても、所期の難易度で認知課題を提供できる。
（９）上記形態の歩行トレーニング装置は、前記本体部の下端部に接続された車輪と、前記車輪を回転させるモータと、前記モータを制御するモータ制御部と、を備え、前記モータ制御部は、前記認知課題提供部によって前記認知課題の提供が開始されるタイミングから前記回答取得部によって前記認知課題に対する回答の取得が終了するタイミングまでの期間に、前記モータを制御することによって前記車輪の回転速度を減少させてもよい。
この形態の歩行トレーニング装置によれば、認知課題の提供後に使用者の歩行速度が低下したとしても、歩行トレーニング装置の走行速度と使用者の歩行速度とが乖離することを抑制できる。
（１０）上記形態の歩行トレーニング装置において、前記モータ制御部は、前記認知課題提供部によって前記認知課題の提供が開始されるタイミングから前記回答取得部によって前記認知課題に対する回答の取得が終了するタイミングまでの期間に、予め定められた係数を前記車輪の回転速度の目標値に乗じることによって前記車輪の回転速度を漸減させてもよい。
この形態の歩行トレーニング装置によれば、歩行トレーニング装置の走行速度が急激に変化することを抑制できるので、使用者の歩行速度が急激に変化することを抑制できる。
（１１）上記形態の歩行トレーニング装置は、前記認知課題に対する前記使用者の反応に応じて、前記使用者の認知機能を評価する認知機能評価部を備えてもよい。
この形態の歩行トレーニング装置によれば、認知機能評価部による認知機能の評価結果を用いて、デュアルタスクトレーニングの効果を確認できる。
（１２）上記形態の歩行トレーニング装置において、前記認知機能評価部は、前記使用者の前記認知機能を他の使用者との相対評価で評価してもよい。
この形態の歩行トレーニング装置によれば、使用者の認知機能をより多角的に評価できる。
本開示は、歩行トレーニング装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、歩行トレーニングシステム、歩行支援装置、歩行支援システム等の形態で実現することができる。

第１実施形態の歩行トレーニング装置の構成を示す側面図。 第１実施形態の歩行トレーニング装置の構成を示す正面図。 図２におけるIII－III線断面図。 ハンドルユニットが前後に移動する様子を示す第１の説明図。 ハンドルユニットが前後に移動する様子を示す第２の説明図。 ハンドルユニットが前後に移動する様子を示す第３の説明図。 第１実施形態のコントローラの構成を示す説明図。 認知課題提供処理の内容を示すフローチャート。 デュアルタスクトレーニングが実行される様子を示す説明図。 デュアルタスクトレーニング中の歩行速度の推移を示す説明図。 第２実施形態のコントローラの構成を示す説明図。 第３実施形態の歩行トレーニング装置の構成を示す斜視図。 第４実施形態の歩行トレーニング装置の構成を示す斜視図。 第５実施形態の歩行トレーニング装置の構成を示す斜視図。 第５実施形態のアーム部内の構成を示す斜視図。 第６実施形態の歩行トレーニングシステムの構成を示す説明図。

Ａ．第１実施形態：
図１は、第１実施形態における歩行トレーニング装置１１の概略構成を示す側面図である。図２は、第１実施形態における歩行トレーニング装置１１の概略構成を示す正面図である。図１および図２には、互いに直交する３つの座標軸であるＸ，Ｙ，Ｚ軸を表す矢印が示されている。Ｘ軸は歩行トレーニング装置１１の前後方向に沿った座標軸であり、Ｘ軸を表す矢印の指し示す方向は後方である。Ｙ軸は歩行トレーニング装置１１の左右方向に沿った座標軸であり、Ｙ表す矢印の指し示す方向は右方である。Ｚ軸は歩行トレーニング装置１１の上下方向に沿った座標軸であり、Ｚ軸を表す矢印の指し示す方向は上方である。Ｘ，Ｙ，Ｚ軸を表す矢印は、他の図においても、矢印の指し示す方向が図１や図２と対応するように適宜、図示してある。

本実施形態における歩行トレーニング装置１１は、使用者の歩行を支援する機能と、使用者に歩行トレーニングを提供する機能とを有している。歩行トレーニング装置１１は、例えば、医療施設や介護施設で用いられる。歩行トレーニング装置１１は、家庭等で用いられてもよい。

歩行トレーニング装置１１は、動作モードとして、アシストモードと、負荷トレーニングモードと、腕振り歩行トレーニングモードと、デュアルタスクトレーニングモードとを有している。アシストモードでは、歩行トレーニング装置１１は、所定の推進力を発生させつつ使用者に押されて走行することによって、使用者の歩行を支援する。負荷トレーニングモードでは、歩行トレーニング装置１１は、所定の制動力を発生させつつ使用者に押されて走行することによって、使用者に歩行トレーニングを提供する。腕振り歩行トレーニングモードでは、歩行トレーニング装置１１は、使用者の腕振りの速度と腕振りのストロークとに応じた所定の速度で走行しつつ使用者に腕振り歩行トレーニングを提供する。

図１に示すように、歩行トレーニング装置１１は、本体部２０と、一対のアーム部５０と、一対のハンドル移動部６０と、一対のハンドルユニット７０と、一対のモータ８０と、バッテリ８５と、回生電力消費部８６と、モータ制御部９０と、コントローラ１００とを備えている。一対のアーム部５０、一対のハンドル移動部６０、一対のハンドルユニット７０、および、一対のモータ８０は、左右対称に設けられている。

本体部２０は、フレーム３０と、フレーム３０の下端部に接続された４つの車輪４０とを有している。図２に示すように、フレーム３０は、左右方向に沿って設けられた中央フレーム３１と、中央フレーム３１の左端部に固定された左フレーム３２と、中央フレーム３１の右端部に固定された右フレーム３３とによって構成されている。図１に示すように、左フレーム３２は、前後方向に沿って設けられた下側部分と、下側部分の前端部と後端部との間から上方に向かって突き出した上側部分とを有している。右フレーム３３は、左フレーム３２とは左右対称に設けられている。左フレーム３２には、箱状の収納部３５が固定されている。

本体部２０は、車輪４０として、左右対称に設けられた一対の前輪４１と、左右対称に設けられた一対の後輪４２とを有している。左側の前輪４１は、左フレーム３２の下側部分の前端部に接続されており、右側の前輪４１は、右フレーム３３の下側部分の前端部に接続されている。左側の後輪４２は、左フレーム３２の下側部分の後端部に接続されており、右側の後輪４２は、右フレーム３３の下側部分の後端部に接続されている。各前輪４１および各後輪４２は、路面ＲＳに接触している。本実施形態では、各前輪４１は、トウの向きを前後左右に変更可能に構成されている。各後輪４２は、トウの向きが前方に固定されるように構成されている。なお、各後輪４２は、トウの向きを前後左右に変更可能に構成されてもよい。車輪４０の数は、４つに限られず、例えば、３つでもよいし、５つ以上でもよい。

アーム部５０は、前後方向に沿って設けられた外ケース５１と、外ケース５１の前端部と後端部との間から下方に向かって突き出した接続部５２とを有している。図２に示すように、左側のアーム部５０に設けられた接続部５２は、ネジ３９によって、左フレーム３２の上端部に固定されており、右側のアーム部５０に設けられた接続部５２は、ネジ３９によって、右フレーム３３の上端部に固定されている。左右のアーム部５０同士は、連結部材５９によって連結されている。

図１に示すように、ハンドル移動部６０は、シャフト６１と、後述するシャフト支持部６４とを有している。シャフト６１は、前後方向に沿って設けられた棒状部材である。シャフト６１は、外ケース５１の後端部に設けられた貫通孔に挿入されている。シャフト６１の前端部は、外ケース５１内に収容されており、シャフト６１の後端部は、後方に向かって外ケース５１から突き出している。シャフト６１は、外ケース５１に対して前後方向に沿って移動することができる。シャフト支持部６４は、外ケース５１内に配置されている。シャフト支持部６４の構成については後述する。

ハンドルユニット７０は、シャフト６１の後端部に固定されている。ハンドルユニット７０は、シャフト６１とともに外ケース５１に対して前後方向に沿って移動することができる。ハンドルユニット７０は、第１把持部７１と、第２把持部７２と、ブレーキレバー７３とを有している。使用者は、第１把持部７１または第２把持部７２を把持した状態で、歩行トレーニング装置１１を用いることができる。

第１把持部７１は、シャフト６１の後端部に固定されている。第１把持部７１は、前後方向に沿って設けられた棒状の外形形状を有しており、シャフト６１の後端部から後方に向かって突き出すように設けられている。

第２把持部７２は、第１把持部７１の前端部に固定されている。第２把持部７２は、上下方向に沿って設けられた棒状の外形形状を有しており、第１把持部７１の前端部から上方に向かって突き出すように設けられている。

ブレーキレバー７３は、第１把持部７１の前端部に固定されている。ブレーキレバー７３は、第１把持部７１に沿って設けられている。ブレーキレバー７３は、ブレーキワイヤ７４によって、後輪４２に設けられた図示しないブレーキに接続されている。

モータ８０は、左フレーム３２の後端部と右フレーム３３の後端部とに１つずつ設けられている。モータ８０は、動作モードとして、駆動輪である後輪４２を駆動する力行モードと、後輪４２を制動する回生モードとを有している。歩行トレーニング装置１１がアシストモードまたは腕振り歩行トレーニングモードで動作している場合には、モータ８０は力行モードで運転され、歩行トレーニング装置１１が負荷トレーニングモードで動作している場合には、モータ８０は回生モードで運転される。左側のモータ８０は、左側の後輪４２を駆動あるいは制動し、右側のモータ８０は、右側の後輪４２を駆動あるいは制動する。本実施形態では、モータ８０として、出力軸の回転角度を検出するロータリーエンコーダあるいはホールセンサを内蔵したＡＣブラシレスモータが用いられる。なお、モータ８０にロータリーエンコーダやホールセンサが内蔵されずに、コイルに発生する誘起電圧を用いて出力軸の回転角度が算出されてもよい。モータ８０が２つ設けられずに、１つのモータ８０によって左右の後輪４２が駆動あるいは制動されてもよい。

バッテリ８５は、収納部３５に収納されている。バッテリ８５として、例えば、リチウムイオン二次電池やニッケル水素蓄電池などの二次電池を用いることができる。バッテリ８５は、インバータなどの電源回路を介して左右のモータ８０に電気的に接続されている。本実施形態では、バッテリ８５から出力された直流電力は、パルス幅変調によって交流電力に変換された後、力行モードで動作している左右のモータ８０に供給される。

回生電力消費部８６は、収納部３５に収納されている。回生電力消費部８６は、左右のモータ８０に電気的に接続されており、回生モードで動作している左右のモータ８０によって発電された回生電力を消費する。回生電力消費部８６として、例えば、セメント抵抗を用いることができる。なお、バッテリ８５が満充電でない場合には、左右のモータ８０によって発電された回生電力は、回生電力消費部８６によって消費されずにバッテリ８５に充電されてもよい。

モータ制御部９０は、収納部３５内に収納されている。モータ制御部９０は、１つまたは複数のプロセッサと、主記憶装置と、補助記憶装置と、外部との信号の入出力を行う入出力インターフェースとを備えるコンピュータによって構成されている。本実施形態では、モータ制御部９０は、主記憶装置上に読み込んだプログラムや命令をプロセッサが実行することによって、左右のモータ８０を制御する。なお、モータ制御部９０は、コンピュータではなく、複数の回路の組み合わせによって構成されてもよい。

コントローラ１００は、固定部材１０９を介して左側のアーム部５０に固定されている。本実施形態では、コントローラ１００は、タブレット端末によって構成されている。コントローラ１００は、歩行トレーニング装置１１の動作モードを切り替える機能と、後述するように使用者に認知課題を提供する機能とを有している。なお、コントローラ１００は、タブレット端末に限られず、例えば、スマートフォンによって構成されてもよい。

図３は、図２におけるIII－III線断面図である。図３には、アーム部５０の外ケース５１内の構成が模式的に表されている。図３には、外ケース５１内の構成とともに、第１把持部７１および第２把持部７２に外力が加えられていない状態のハンドルユニット７０が表されている。外ケース５１内には、上述したシャフト６１の一部と、シャフト支持部６４と、位置検出部６５と、ロックピン６６と、第１弾性部材６８と、第２弾性部材６９と、内ケース５４と、カラー５５と、ダンパ５６とが配置されている。

外ケース５１には、外ケース５１内の空間を前後に区画する隔壁５３が設けられている。隔壁５３には、シャフト６１が挿入される貫通孔が設けられている。外ケース５１の前端部には、内ケース５４が固定されている。内ケース５４の前端部と後端部とには、それぞれ、貫通孔が設けられている。

外ケース５１内に収容されたシャフト６１の前端部には、シャフト６１の外周に向かって突き出したフランジ部６２が設けられている。フランジ部６２は、外ケース５１の前端部と隔壁５３との間に配置されている。シャフト６１の前側部分は、中空断面を有しており、シャフト６１の後側部分は、中実断面を有している。シャフト６１の側面部には、凹部６３が設けられている。凹部６３は、隔壁５３よりも後方に設けられている。

シャフト支持部６４は、隔壁５３の後方に配置されており、外ケース５１に接続されている。シャフト支持部６４は、前後方向に沿って移動可能にシャフト６１を支持している。本実施形態では、シャフト支持部６４は、３つのローラーによって構成されている。各ローラーは、シャフト６１の前端部と後端部との間の部分を支持している。３つのローラーのうちの１つは、シャフト６１の下側の面に接触しており、３つのローラーのうちの２つは、シャフト６１の上側の面に接触している。

第１弾性部材６８は、シャフト６１内に配置されている。第１弾性部材６８は、前後方向に沿って伸縮する。第１弾性部材６８の前端部は、内ケース５４に設けられた貫通孔を通じて外ケース５１の前端部に接続されており、第１弾性部材６８の後端部は、シャフト６１の中空部分の底面に接続されている。第１弾性部材６８は、シャフト６１を前方に向かって付勢する。本実施形態では、第１弾性部材６８は、引張コイルバネによって構成されている。なお、第１弾性部材６８は、引張コイルバネではなく、ゴムやエラストマでもよい。

内ケース５４には、前方から順に、第２弾性部材６９、カラー５５、および、ダンパ５６が配置されている。カラー５５は、円環状の外形形状を有している。ダンパ５６は、カラー５５の後側の面に固定されている。ダンパ５６は、円環状の外形形状を有している。ダンパ５６には、シャフト６１のフランジ部６２が接触する。ダンパ５６は、ゴムやエラストマ等の弾性部材で構成されている。

第２弾性部材６９は、前後方向に沿って伸縮する。第２弾性部材６９の前端部は、内ケース５４の前端部に接続されており、第２弾性部材６９の後端部は、カラー５５の前側の面に接続されている。第２弾性部材６９は、カラー５５を後方に向かって付勢する。第２弾性部材６９によって付勢されたカラー５５は、内ケース５４の後端部に接触する。本実施形態では、第２弾性部材６９は、圧縮コイルバネによって構成されている。なお、第２弾性部材６９は、圧縮コイルバネではなく、ゴムやエラストマでもよい。

ロックピン６６は、シャフト６１の凹部６３に挿入されることによって、前後方向のシャフト６１の移動を制限する。前後方向において、ロックピン６６の凹部６３に挿入される部分の幅は、凹部６３の幅よりも数ミリメートル広い。そのため、ロックピン６６が凹部６３に挿入されても、シャフト６１は、前後方向に数ミリメートル移動することができる。アシストモードおよび負荷トレーニングモードでは、ロックピン６６が凹部６３に挿入された状態で歩行トレーニング装置１１が用いられ、腕振り歩行トレーニングモードでは、ロックピン６６が凹部６３から外された状態で歩行トレーニング装置１１が用いられる。

位置検出部６５は、外ケース５１に対する前後方向のシャフト６１の位置を検出する。本実施形態では、位置検出部６５は、リニアエンコーダによって構成されている。位置検出部６５によって検出されたシャフト６１の位置に関する情報はモータ制御部９０に送信される。位置検出部６５によって検出されたシャフト６１の位置を用いて、第１弾性部材６８の伸縮量、および、第２弾性部材６９の伸縮量を検出できる。第２弾性部材６９の伸縮量と第２弾性部材６９の弾性係数とを用いて、ハンドルユニット７０からアーム部５０に伝達される前向きの力を検出できる。第１弾性部材６８の伸縮量と第１弾性部材６８の弾性係数とを用いて、ハンドルユニット７０からアーム部５０に伝達される後向きの力を検出できる。位置検出部６５によって検出されるシャフト６１の位置の変化を用いて、アーム部５０に対するハンドルユニット７０の移動速度を検出できる。

図４は、ハンドルユニット７０が前後に移動する様子を示す第１の説明図である。図５は、ハンドルユニット７０が前後に移動する様子を示す第２の説明図である。図６は、ハンドルユニット７０が前後に移動する様子を示す第３の説明図である。図４には、凹部６３にロックピン６６が挿入された状態で、ハンドルユニット７０が前方に移動する様子が表されている。図５には、凹部６３にロックピン６６が挿入された状態で、ハンドルユニット７０が後方に移動する様子が表されている。図６には、凹部６３からロックピン６６が外された状態で、ハンドルユニット７０が後方に移動する様子が表されている。

図４に示すように、第１把持部７１または第２把持部７２が前方に向かって押された場合、ハンドルユニット７０は、シャフト６１とともに前方に移動する。シャフト６１が前方に移動する際、ダンパ５６およびカラー５５は、フランジ部６２に押されることによって、シャフト６１とともに前方に移動する。カラー５５が前方に移動することによって、第２弾性部材６９は圧縮されて縮む。第２弾性部材６９の復元力によって、ハンドルユニット７０およびシャフト６１は後方に押し戻される。第１把持部７１または第２把持部７２から入力された前向きの力は、第２弾性部材６９を介してアーム部５０に伝達される。

図５に示すように、ロックピン６６が凹部６３に挿入された状態で、第１把持部７１または第２把持部７２が後方に向かって引かれた場合、ハンドルユニット７０およびシャフト６１は、凹部６３がロックピン６６に接触するまで後方に移動することができる。

図６に示すように、ロックピン６６が凹部６３から外された状態で、第１把持部７１または第２把持部７２が後方に向かって引かれた場合、ハンドルユニット７０およびシャフト６１は、図５に示した位置よりもさらに後方に移動することができる。この際の前後方向におけるハンドルユニット７０およびシャフト６１の移動可能距離は、第１把持部７１の前後方向における長さよりも長い。この際のハンドルユニット７０およびシャフト６１の移動可能距離は、２００ミリメートル以上であることが好ましく、３００ミリメートル以上であることがより好ましく、４００ミリメートル以上であることがさらに好ましい。シャフト６１が後方に移動することによって、第１弾性部材６８はシャフト６１に引張られて伸びる。第１弾性部材６８の復元力によって、ハンドルユニット７０およびシャフト６１は前方に引き戻される。第１把持部７１または第２把持部７２から入力された後向きの力は、第１弾性部材６８を介してアーム部５０に伝達される。

図７は、コントローラ１００の構成を示す説明図である。コントローラ１００は、出題制御部１０１と、音声出力部１０２と、音声入力部１０３と、表示部１０４と、通信部１０５とを備えている。本実施形態では、音声出力部１０２は、音声を出力するスピーカで構成されている。音声入力部１０３は、音声の入力を受け付けるマイクで構成されている。表示部１０４は、タッチパネル式の液晶ディスプレイで構成されている。通信部１０５は、無線通信によってデータを送受信する。

本実施形態では、コントローラ１００には、無線通信によって、心拍数計測器２００が接続されている。心拍数計測器２００は、使用者の心拍数を計測する。心拍数計測器２００として、例えば、使用者の手首に装着される光学式心拍計を用いることができる。

出題制御部１０１は、１つまたは複数のプロセッサと、主記憶装置と、補助記憶装置と、外部との信号の入出力を行う入出力インターフェースとを備えるコンピュータによって構成されている。本実施形態では、出題制御部１０１は、主記憶装置上に読み込んだプログラムや命令をプロセッサが実行することによって、後述する認知課題提供処理を実行して、使用者に認知課題を提供する。なお、出題制御部１０１は、コンピュータではなく、複数の回路の組み合わせによって構成されてもよい。

本実施形態では、出題制御部１０１は、認知課題提供部１１０と、回答取得部１２１と、正否判定部１２２と、回答時間取得部１２３と、身体状態取得部１３０と、適正度評価部１４０と、難易度調整部１５０と、認知機能評価部１６０と、認知課題記憶部１７１と、関係記憶部１７２と、データ記憶部１７３とを有している。認知課題提供部１１０、回答取得部１２１、正否判定部１２２、回答時間取得部１２３、身体状態取得部１３０、適正度評価部１４０、難易度調整部１５０、および、認知機能評価部１６０は、出題制御部１０１のプロセッサがプログラムを実行することによってソフトウェア的に実現されている。認知課題記憶部１７１、関係記憶部１７２、および、データ記憶部１７３は、出題制御部１０１の補助記憶装置に設けられている。

認知課題提供部１１０は、音声出力部１０２を介して、音声によって使用者に認知課題を提供する。なお、認知課題提供部１１０は、表示部１０４を介して、使用者に文字や数字等によって認知課題を提供してもよい。

回答取得部１２１は、音声入力部１０３を介して入力された、認知課題に対する回答を取得する。正否判定部１２２は、回答取得部１２１によって取得された認知課題に対する回答の正否を判定する。回答時間取得部１２３は、認知課題が提供されてから認知課題に対する回答が取得されるまでの時間である回答時間を取得する。回答時間取得部１２３は、コントローラ１００に内蔵されたタイマを用いて回答時間を計測して取得する。

身体状態取得部１３０は、使用者の身体状態を取得する。本実施形態では、身体状態取得部１３０は、歩行速度取得部１３１と、心拍数取得部１３２とを有している。歩行速度取得部１３１は、モータ８０に内蔵されたロータリーエンコーダによって計測される後輪４２の回転速度と予め記憶された後輪４２の直径とを用いて使用者の歩行速度を取得する。心拍数取得部１３２は、心拍数計測器２００によって計測される使用者の心拍数を取得する。

適正度評価部１４０は、認知課題提供部１１０から提供される認知課題の難易度についての使用者に対する適正度を評価する。難易度調整部１５０は、適正度評価部１４０による評価結果に応じて、認知課題提供部１１０によって提供される認知課題の難易度を調整する。

認知機能評価部１６０は、使用者の認知機能を評価する。本実施形態では、認知機能評価部１６０は、使用者に提供された認知課題の難易度、正答率、回答時間、歩行速度、および、生理的コスト指標（ＰＣＩ：Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｃｏｓｔ Ｉｎｄｅｘ）を用いて使用者の認知機能を評価する。生理的コスト指標は、下式（１）によって表される。下式（１）において、ＨＲ１は歩行後の心拍数を表しており、ＨＲ２は安静時の心拍数を表しており、Ｖｗは歩行速度を表している。
ＰＣＩ＝（ＨＲ１－ＨＲ２）／Ｖｗ ・・・（１）

認知課題記憶部１７１には、認知課題とその正答が記憶されている。認知課題記憶部１７１には、認知課題として、例えば、計算問題や、クイズ形式の質問が記憶されている。計算問題として、例えば、１桁の足し算や、２桁の足し算や、１桁の引き算や、２桁の引き算等の四則演算の問題が記憶されている。クイズ形式の質問として、例えば、天気に関する質問等が記憶されている。認知課題記憶部１７１には、認知課題が種類ごとに記憶されている。１桁の足し算や２桁の足し算や１桁の引き算や２桁の引き算や天気に関する質問は、互いに異なる種類の認知課題として記憶されている。

関係記憶部１７２は、認知課題の種類とその難易度との関係を記憶している。関係記憶部１７２には、例えば、１桁の足し算の難易度がレベル１と記憶されており、２桁の足し算の難易度がレベル２と記憶されており、１桁の引き算の難易度がレベル２と記憶されており、２桁の引き算の難易度がレベル３と記憶されており、今日の天気に関する質問の難易度がレベル１と記憶されている。レベルの数字が大きいほど高い難易度であることを表している。

データ記憶部１７３は、歩行速度取得部１３１によって取得された歩行速度や、心拍数取得部１３２によって取得された心拍数や、正否判定部１２２によって判定された回答の正否や、回答時間取得部１２３によって取得された回答時間や、適正度評価部１４０による適正度の評価結果や、認知機能評価部１６０による認知機能の評価結果等の各種データを記憶する。データ記憶部１７３には、使用者を識別するＩＤごとに上述した各種データが記憶されている。使用者を識別するＩＤは、例えば、表示部１０４のタッチパネルを介して登録される。

図８は、本実施形態における認知課題提供処理の内容を示すフローチャートである。この処理は、例えば、コントローラ１００に設けられた開始ボタンが押された場合に、出題制御部１０１によって実行される。この処理は、歩行トレーニング装置１１がアシストモードで動作中に実行されてもよいし、負荷トレーニングモードで動作中に実行されてもよいし、腕振り歩行トレーニングモードで動作中に実行されてもよい。

まず、ステップＳ１１０にて、身体状態取得部１３０は、使用者の身体情報の取得を開始する。身体状態取得部１３０は、歩行速度取得部１３１による歩行速度の取得を開始し、心拍数取得部１３２による心拍数の取得を開始する。歩行速度および心拍数の取得は、この処理が終了されるまで継続される。歩行速度および心拍数は、データ記憶部１７３に記憶される。

次に、ステップＳ１２０にて、認知課題提供部１１０は、音声出力部１０２を介して使用者に認知課題を提供する。本実施形態では、認知課題提供部１１０は、認知課題記憶部１７１に記憶された認知課題のうち、使用者によって予め選択された難易度に応じた認知課題を抽出して提供する。認知課題提供部１１０は、関係記憶部１７２に記憶された認知課題の種類と難易度との関係を用いて、選択された難易度に応じた認知課題を抽出する。

ステップＳ１３０にて、回答取得部１２１は、音声入力部１０３を介して入力された認知課題に対する回答を取得する。ステップＳ１４０にて、回答時間取得部１２３は、認知課題が提供されてから回答が取得されるまでの時間である回答時間を取得する。回答時間取得部１２３は、例えば、音声出力部１０２を介した認知課題の提供が終了したタイミングから、音声入力部１０３を介した回答の取得が終了するタイミングまでの時間を計測して、計測された時間を回答時間として取得する。ステップＳ１５０にて、正否判定部１２２は、回答取得部１２１によって取得された回答の正否を判定する。本実施形態では、正否判定部１２２は、取得された回答と認知課題記憶部１７１に記憶された正答とを照合することによって回答の正否を判定する。回答の正否および回答時間は、データ記憶部１７３に記憶される。

ステップＳ１６０にて、適正度評価部１４０は、使用者に対する認知課題の難易度が適正であるか否かを判定する。適正度評価部１４０は、認知課題の提供前後での使用者の身体状態の変化に応じて、使用者に対する認知課題の難易度についての適正度を評価し、適正度が所定値を超える場合には、使用者に対する認知課題の難易度が適正であると判断し、適正度が所定値以下である場合には、使用者に対する認知課題の難易度が適正でないと判断する。適正度の評価結果は、データ記憶部１７３に記憶される。

本実施形態では、適正度評価部１４０は、認知課題の提供前後での使用者の歩行速度の低下度合いに応じて適正度を評価する。適正度評価部１４０は、例えば、認知課題の提供が開始される１秒前から認知課題の提供が開始されるタイミングまでの期間における歩行速度の平均値に対する、認知課題の提供が開始されるタイミングから回答の取得が終了するタイミングまでの期間における歩行速度の最小値の割合が小さいほど、適正度を低く評価する。そのため、適正度評価部１４０は、歩行が停止した場合には、使用者に対する認知課題の難易度が適正でないと判断する。なお、適正度評価部１４０は、歩行速度ではなく、正答率を用いて適正度を評価し、正答率が低いほど適正度を低く評価してもよい。回答時間を用いて適正度を評価し、回答時間が長いほど適正度を低く評価してもよい。歩行速度と心拍数とを用いて算出される生理的コスト指標を用いて適正度を評価し、生理的コスト指標が高いほど、難易度が適正でないと評価してもよい。歩行速度の低下度合いと正答率と回答時間と生理的コスト指標とのうちの２つ以上を組み合わせて適正度を評価してもよい。

ステップＳ１６０で難易度が適正であると判断されなかった場合、ステップＳ１６５にて、難易度調整部１５０は、使用者に提供される認知課題の難易度を調整する。本実施形態では、難易度調整部１５０は、難易度が適正であると判断されなかった場合、認知課題の難易度を１段階低くする。難易度調整部１５０は、適正度が低いほど低下させる難易度の段階を大きくしてもよい。既に最も低い難易度に調整されている場合には、難易度調整部１５０は、最も低い難易度のまま難易度を維持する。ステップＳ１６０で難易度が適正であると判断された場合には、ステップＳ１６５の処理はスキップされる。

ステップＳ１７０にて、認知課題提供部１１０は、認知課題の提供を終了するか否かを判定する。本実施形態では、認知課題提供部１１０は、予め定められた数の認知課題が出題された場合、または、コントローラ１００に設けられた終了ボタンが押された場合に、認知課題の提供を終了すると判断する。

ステップＳ１７０で認知課題の提供を終了すると判断されなかった場合、ステップＳ１７５にて、認知課題提供部１１０は、使用者の歩行速度が所定速度以上であるか否かを判定する。この速度は、例えば、１つ目の認知課題の提供が開始される１秒前から認知課題の提供が開始されるタイミングまでの期間における歩行速度の平均値に予め定められた係数を乗じた速度に設定される。この係数は、例えば、０．９に設定される。ステップＳ１７５で使用者の歩行速度が所定速度以上であると判断されなかった場合、認知課題提供部１１０は、ステップＳ１７０に処理を戻す。ステップＳ１７５で使用者の歩行速度が所定速度以上であると判断された場合、認知課題提供部１１０は、ステップＳ１２０に処理を戻して、使用者に次の認知課題を提供する。この際、ステップＳ１６５で難易度が調整された場合には、調整後の難易度の認知課題が提供される。ステップＳ１７０で認知課題の提供を終了すると判断されるまで、ステップＳ１７５、および、ステップＳ１２０からステップＳ１７０までの処理が繰り返される。

ステップＳ１７０で認知課題の提供を終了すると判断された場合、ステップＳ１８０にて、認知機能評価部１６０は、認知課題に対する使用者の反応に応じて認知機能を評価する。認知機能評価部１６０は、正答率が高いほど認知機能が高いと評価し、回答時間が短いほど認知機能が高いと評価し、正答した認知課題の難易度が高いほど認知機能が高いと評価し、歩行速度が高いほど認知機能が高いと評価し、生理的コスト指標が小さいほど認知機能が高いと評価する。本実施形態では、認知機能評価部１６０は、予め記憶された各評価項目の基準値を用いて、使用者の認知機能を絶対評価で評価する。認知機能評価部１６０は、データ記憶部１７３に記憶された他の使用者のデータと比較して、相対評価で認知機能を評価してもよい。認知機能評価部１６０は、使用者の認知機能の評価結果を、表示部１０４に表示させる。認知機能の評価結果は、例えば、スコアやランクによって表される。認知機能評価部１６０は、前回以前の認知機能の評価結果との比較を表示させてもよい。例えば、前回以前のスコアと今回のスコアとを折れ線グラフで表示させてもよい。その後、認知課題提供部１１０は、この処理を終了する。

図９は、使用者Ｐがデュアルタスクトレーニングを実行する様子を示す説明図である。図９には、一例として、腕振りトレーニングモードで動作する歩行トレーニング装置１１を用いて運動課題としての歩行を実行中の使用者Ｐに対して認知課題が提供されることによってデュアルタスクトレーニングが実行される様子が表されている。腕振り歩行トレーニングモードでは、使用者Ｐは、第２把持部７２を把持した状態で左右の腕を前後に振りながら、走行する歩行トレーニング装置１１とともに歩行できる。そのため、歩行トレーニング装置１１の腕振り歩行トレーニングモードでは、自然な歩行動作を訓練することができる。ここでいう自然な歩行動作とは、左右のうちの一方の腕を前方に振り、他方の腕を後方に振るという腕振り動作を左右交互に繰り返しながら歩く動作のことを意味する。腕振り歩行トレーニングモードでは、左右のハンドルユニット７０の位置を前後方向に異ならせた場合に、歩行トレーニング装置１１は走行を開始する。歩行トレーニング装置１１は、所定の速度まで加速した後、使用者Ｐの歩行速度と同じ速度で走行する。左右のハンドルユニット７０の中間位置が所定位置よりも後方に移動した場合には、歩行トレーニング装置１１はハンドルユニット７０の移動速度に比例した減速度合いで減速し、左右のハンドルユニット７０の中間位置が所定位置よりも前方に移動した場合には、歩行トレーニング装置１１はハンドルユニット７０の移動速度に比例した加速度合いで加速する。つまり、腕を前後に振りながら歩行する使用者の歩行速度に対して歩行トレーニング装置１１の走行速度が速い場合には、歩行トレーニング装置１１は減速し、腕を前後に振りながら歩行する使用者の歩行速度に対して歩行トレーニング装置１１の走行速度が遅い場合には、歩行トレーニング装置１１は加速する。左右のハンドルユニット７０が同時に後方に移動した場合には、歩行トレーニング装置１１は走行を停止する。歩行トレーニング装置１１は、腕振り歩行トレーニングモードで走行中に、認知課題提供処理を実行することによって、運動課題としての歩行と認知課題とを同時並列的に使用者Ｐに実行させることができる。

図１０は、デュアルタスクトレーニングを実行中の使用者の歩行速度の推移の一例を示す説明図である。図１０には、レベル２の難易度の認知課題が提供された場合の使用者の歩行速度の推移が実線で表されており、レベル１の難易度の認知課題が提供された場合の使用者の歩行速度の推移が一点鎖線で表されている。一般に、認知機能が衰えると、運動課題と認知課題とを同時並列的に処理することが困難になる。そのため、認知機能が衰えると、歩行中に認知課題が提供された場合に歩行が停止することがある。提供される認知課題の難易度が高いほど歩行が停止しやすい。認知課題に提供によって使用者の歩行が停止する場合には、使用者に効果的なデュアルタスクトレーニングを提供することが困難である。図１０に示した例では、レベル２の難易度の認知課題が提供された後では、使用者の歩行が停止している。本実施形態では、レベル２の難易度の認知課題が提供されてから回答が入力されるまでの間に使用者の歩行が停止した場合には、次に提供される認知課題の難易度がレベル１に下げられる。図１０に示した例では、レベル１の難易度の認知課題が提供された後では、使用者の歩行は停止していない。

以上で説明した本実施形態の歩行トレーニング装置１１によれば、第１把持部７１あるいは第２把持部７２を把持しながら運動課題としての歩行を実行する使用者に対して、認知課題提供部１１０によって認知課題を提供することができるので、運動課題と認知課題とを同時並列的に実行させるデュアルタスクトレーニングを使用者に提供することができる。さらに、本実施形態では、適正度評価部１４０は、認知課題提供部１１０によって使用者に提供された認知課題の難易度についての適正度を評価し、難易度調整部１５０は、適正度の評価結果に応じて、認知課題提供部１１０によって提供される次の認知課題の難易度を調整する。そのため、使用者の認知機能に対して適正な難易度で認知課題を提供して、使用者にデュアルタスクトレーニングを効果的に実行させることができる。

また、本実施形態では、認知課題提供部１１０によって認知課題が提供された後に使用者の歩行が停止した場合には、適正度評価部１４０は、使用者に対する認知課題の難易度が適正でないと評価し、難易度調整部１５０は、認知課題提供部１１０によって提供される次の認知課題の難易度を低下させる。そのため、使用者の認知機能に対して認知課題の難易度が高いことに起因して、使用者の歩行が停止することを抑制できる。

また、本実施形態では、ハンドルユニット７０がアーム部５０に対して前後に移動可能に設けられており、腕振り歩行トレーニングモードでは、ハンドルユニット７０の第２把持部７２を把持した使用者に、左右の腕を前後に振りながら歩行させることがきる。つまり、腕振り歩行トレーニングモードでは、２本のポールを用いて歩行を補助しつつ運動効果を増強するノルディックウォークのように、自然な歩行動作の訓練を使用者に提供することができる。そのため、歩行トレーニング装置１１やポールを用いない通常の歩行時よりも使用者の心拍数や酸素摂取量を高めて使用者に効果的な有酸素運動を提供できる。また、ノルディックウォークのような動作を使用者に促すことができるので、使用者の脳を活性化させて認知症の発症を抑制できる。さらに、使用者が歩行トレーニング装置１１にもたれ掛かった前傾姿勢で歩行することを抑制できる。

また、本実施形態では、認知課題提供部１１０は、関係記憶部１７２に記憶された認知課題の種類とその難易度との関係を用いて、難易度調整部１５０によって調整された難易度の問題を提供する。そのため、所期の難易度で複数の種類の認知課題を提供できる。

また、本実施形態では、認知機能評価部１６０は、正答率、回答時間、歩行速度の推移、および、生理的コスト指標を用いて使用者の認知機能を評価して、認知機能の評価結果を表示部１０４に表示させる。そのため、認知機能が向上したか否かを確認することができる。

Ｂ．第２実施形態：
図１１は、第２実施形態における歩行トレーニング装置１２の概略構成を示す説明図である。第２実施形態では、歩行トレーニング装置１２は、音声入力部１０３への音声入力ではなく、ハンドルユニット７０の操作によって認知課題に対する回答の入力を受け付けることが第１実施形態と異なる。その他の構成については、特に説明しない限り、第１実施形態と同じである。

本実施形態では、出題制御部１０１の回答取得部１２１は、アーム部５０に設けられた位置検出部６５を用いて、アーム部５０に対するハンドルユニット７０の位置および移動速度を取得する。回答取得部１２１は、例えば、右側のハンドルユニット７０が所定時間内に２回連続で引かれた場合には「１」という回答を取得し、左側のハンドルユニット７０が所定時間内に２回連続で引かれた場合には「２」という回答を取得し、右側のハンドルユニット７０が１回引かれる間に左側のハンドルユニット７０が２回引かれた場合には「３」という回答を取得するように構成されてもよい。なお、本実施形態では、コントローラ１００は、音声入力部１０３を備えていなくてもよい。

認知課題提供部１１０は、例えば、「右を２回引き、左を１回引き、右を４回引け」のように、ハンドルユニット７０の操作の順序を使用者に覚えさせて、順序通りにハンドルユニット７０を操作させる認知課題を提供してもよい。認知課題提供部１１０は、例えば、「今日は何曜日ですか。１：月曜日、２：水曜日、３：金曜日」のように、三択形式のクイズを出題してもよい。アーム部５０に対するハンドルユニット７０の位置ごとに音階が割り当てられ、ハンドルユニット７０の位置に応じた音が出力されてもよい。認知課題提供部１１０は、例えば、「ド・レ・ミ・ファ・ソ・ラ・シ・ド」のように、音階を用いてハンドルユニット７０の操作の順序を覚えさせて、順序通りにハンドルユニット７０を操作させる認知課題を提供してもよい。

モータ制御部９０は、認知課題提供部１１０によって認知課題の提供が終了したタイミングから回答取得部１２１によって認知課題に対する回答の取得が終了するタイミングまでの期間に、左右のハンドルユニット７０の中間位置を所定位置よりも後方に移動させなくても、歩行トレーニング装置１２の走行速度を所定の速度まで減少させる。本実施形態では、モータ制御部９０は、歩行トレーニング装置１２の走行速度を所定の目標値まで漸減させる。この目標値は、例えば、１つ目の認知課題の提供が開始される１秒前から認知課題の提供が開始されるタイミングまでの期間における歩行速度の平均値に予め定められた係数を乗じた速度に設定される。この係数は、例えば、０．７に設定される。歩行トレーニング装置１２が上述した目標値まで減速される前に認知課題に対する回答が取得された場合には、モータ制御部９０は、歩行トレーニング装置１２の減速を停止させる。

以上で説明した本実施形態における歩行トレーニング装置１２によれば、ハンドルユニット７０の操作によって使用者に認知課題に対する回答を入力させることができる。そのため、発声機能の低い使用者に、回答を入力させやすくできる。特に、本実施形態では、第１把持部７１あるいは第２把持部７２を把持したまま回答を入力できるので、例えば、第１把持部７１あるいは第２把持部７２を一旦離して押しボタン等を操作させて回答を入力させる形態に比べて、安全に回答を入力できる。

また、本実施形態では、モータ制御部９０は、認知課題提供部１１０によって認知課題の提供が終了したタイミングから回答取得部１２１によって認知課題に対する回答の取得が終了するタイミングまでの期間に、左右のハンドルユニット７０の中間位置を所定位置よりも後方に移動させなくても、歩行トレーニング装置１２の走行速度を減速させる。そのため、認知課題を提供された使用者の歩行速度が低下した場合に、使用者の歩行速度と歩行トレーニング装置１２の走行速度とが乖離することによって、ハンドルユニット７０が意図せず所定位置よりも後方に引かれて認知課題の回答が誤入力されることを抑制できる。特に、本実施形態では、モータ制御部９０は、１つ目の認知課題の提供が開始される１秒前から認知課題の提供が開始されるタイミングまでの期間における歩行速度の平均値に０．７を乗じた目標値まで漸減させる。そのため、歩行トレーニング装置１２の急激な減速によって使用者の歩行速度が遅くなり過ぎて、歩行トレーニングの効果が得られにくくなることを抑制できる。

Ｃ．第３実施形態：
図１２は、第３実施形態における歩行トレーニング装置１３の概略構成を示す斜視図である。第３実施形態では、歩行トレーニング装置１３は、自走する機能を有しておらず、トレッドミルとして構成されていることが第１実施形態と異なる。その他の構成については、特に説明しない限り、第１実施形態と同じである。

本実施形態では、歩行トレーニング装置１３は、本体部３２０と、一対のアーム部３５０と、一対の把持部３７０と、モータ３８０、モータ制御部３９０と、コントローラ４００とを備えている。

本体部３２０は、フレーム３３０と、車輪３４０と、ベルト３４５とを有している。車輪３４０は、ローラー状に構成されており、フレーム３３０の前端部と後端部とに１つずつ設けられている。各車輪３４０は、フレーム３３０に接続されている。ベルト３４５は、無端ベルトであり、各車輪３４０に掛け渡されている。モータ３８０は、モータ制御部３９０の制御下で、車輪３４０を回転させる。車輪３４０の回転によってベルト３４５は、回転する。回転するベルト３４５上を使用者が歩行する。

アーム部３５０は、フレーム３３０の上端部に固定されている。アーム部３５０は、前後方向に沿って設けられており、アーム部３５０の上面には、溝状のレール部３５１が前後方向に沿って設けられている。把持部３７０は、レール部３５１に沿って前後方向に移動可能にアーム部３５０に接続されている。把持部３７０を把持した状態の使用者は、左右の腕を前後に振りながらベルト３４５上を歩行できる。そのため、歩行トレーニング装置１３は、自然な歩行動作の訓練を使用者に提供することができる。

把持部３７０の前後方向の位置は、アーム部３５０に設けられた図示しないリニアエンコーダによって検出される。左右の把持部３７０の中間位置が所定位置よりも後方に移動した場合には、ベルト３４５の回転が減速され、左右の把持部３７０の中間位置が所定位置よりも前方に移動した場合には、ベルト３４５の回転が加速される。

コントローラ４００は、本体部３２０の上端部に固定されている。コントローラ４００の構成は、第１実施形態のコントローラ１００と同じであるため説明を省略する。コントローラ４００は、図８に示した認知課題提供処理を実行することによって、ベルト３４５上を歩行する使用者に認知課題を提供する。

以上で説明した本実施形態における歩行トレーニング装置１３によれば、スペースの限られた場所でも使用者にデュアルタスクトレーニングを提供できる。

Ｄ．第４実施形態：
図１３は、第４実施形態における歩行トレーニング装置１４の概略構成を示す斜視図である。第４実施形態では、本体部３２０に対して回転可能に接続されたシャフト３６１の先端部に把持部３７０が設けられていることが第３実施形態と異なる。その他の構成については、特に説明しない限り、図１２に示した第３実施形態と同じである。

シャフト３６１は、本体部３２０に対して、左右方向に沿った回転軸ＲＸ１を中心にして回転可能に接続されている。把持部３７０は、シャフト３６１の先端部に固定されている。把持部３７０を把持した状態の使用者は、左右の腕を前後に振りながらベルト３４５上を歩行できる。そのため、歩行トレーニング装置１４は、自然な歩行動作の訓練を使用者に提供することができる。把持部３７０の前後方向の位置は、図示しないロータリーエンコーダによって検出される本体部３２０に対するシャフト３６１の回転角度を用いて検出できる。なお、本実施形態では、アーム部３５０は、設けられていない。

以上で説明した本実施形態における歩行トレーニング装置１４によれば、スペースの限られた場所でも使用者にデュアルタスクトレーニングを提供できる。

Ｅ．第５実施形態：
図１４は、第５実施形態における歩行トレーニング装置１５の概略構成を示す斜視図である。第５実施形態では、把持部３７０がワイヤ３６５によってアーム部３５０に接続されていることが第３実施形態と異なる。その他の構成については、特に説明しない限り、図１２に示した第３実施形態と同じである。

把持部３７０は、ワイヤ３６５を介してアーム部３５０に接続されている。ワイヤ３６５は、アーム部３５０の後端部に設けられた貫通孔３５２に挿通されている。なお、本実施形態では、アーム部３５０には、レール部３５１が設けられていない。

図１５は、巻取り機構３５５の構成を示す説明図である。巻取り機構３５５は、アーム部３５０内に設けられている。巻取り機構３５５は、リール３５６と、渦巻バネ３５７とによって構成されている。リール３５６は、アーム部３５０に対して、左右方向に沿った回転軸ＲＸ２を中心にして回転可能に接続されている。リール３５６にはワイヤ３６５が巻き回されている。リール３５６は、ワイヤ３６５を巻き取る向きに回転するように、渦巻バネ３５７によって付勢されている。把持部３７０が後方に移動した場合には、リール３５６からワイヤ３６５が繰り出される。把持部３７０が前方に移動した場合には、渦巻バネ３５７の付勢力によってリール３５６が回転して、ワイヤ３６５がリール３５６に巻き取られる。把持部３７０を把持した状態の使用者は、左右の腕を前後に振りながらベルト３４５上を歩行できる。そのため、歩行トレーニング装置１５は、自然な歩行動作の訓練を使用者に提供することができる。把持部３７０の前後方向の位置は、ロータリーエンコーダ３５８によって検出されるリール３５６の回転角度を用いて検出できる。

以上で説明した本実施形態における歩行トレーニング装置１５によれば、スペースの限られた場所でも使用者にデュアルタスクトレーニングを提供できる。

Ｆ．第６実施形態：
図１６は、第６実施形態における歩行トレーニングシステム５００の概略構成を示す説明図である。歩行トレーニングシステム５００は、複数の歩行トレーニング装置１１と、情報処理装置５１０とを備えている。各歩行トレーニング装置１１の構成は、第１実施形態の歩行トレーニング装置１１と同じである。なお、歩行トレーニングシステム５００は、歩行トレーニング装置１１に代えて、第２実施形態の歩行トレーニング装置１２、または、第３実施形態の歩行トレーニング装置１３、または、第４実施形態の歩行トレーニング装置１４、または、第５実施形態の歩行トレーニング装置１５を備えてもよい。

情報処理装置５１０は、１つまたは複数のプロセッサと、主記憶装置と、外部との信号の入出力を行う入出力インターフェースとを備えるコンピュータによって構成されている。情報処理装置５１０は、ネットワークを介して、各歩行トレーニング装置１１と通信可能に構成されている。情報処理装置５１０は、各歩行トレーニング装置１１のデータ記憶部１７３に記憶された各種データや、認知課題記憶部１７１に記憶された認知課題や、関係記憶部１７２に記憶された認知課題の種類と難易度との関係を収集する。

本実施形態では、情報処理装置５１０は、機械学習によって、各歩行トレーニング装置１１から収集した各種データを学習して、各使用者に対して適正な認知課題の難易度を決定する。機械学習のアルゴリズムは、教師あり学習でもよいし、教師なし学習でもよいし、強化学習でもよい。情報処理装置５１０は、例えば、各歩行トレーニング装置１１から収集した各使用者の認知機能のスコアを解析して、各使用者の認知機能を相対評価で評価する。情報処理装置５１０は、認知機能のスコアに応じて各使用者をグループ分けして、グループごとに適正な認知課題の難易度を決定する。各使用者は、使用者を識別するＩＤを歩行トレーニング装置１１に入力することによって、情報処理装置５１０によって決定された難易度を取得し、情報処理装置５１０によって調整された難易度で認知課題の提供を受けることができる。なお、情報処理装置５１０は、例えば、各使用者に提供された認知課題の難易度と、各使用者の認知機能のスコアの推移との関係を学習させることによって、使用者に対してどの難易度の認知課題を提供すれば当該使用者の認知機能の向上度合いが最大化されるかを予測し、認知機能の向上度合いが最大化されると予測された難易度を、当該使用者に提供する認知課題の難易度に決定してもよい。

以上で説明した本実施形態における歩行トレーニングシステム５００によれば、情報処理装置５１０は、各歩行トレーニング装置１１から収集したデータを解析して、各使用者に対して適正な難易度を算出するので、使用者に対して、より適正な難易度で認知課題を提供できる。

Ｇ．他の実施形態：
（Ｇ１）上述した第１実施形態および第２実施形態の歩行トレーニング装置１１，１２は、動作モードとして、アシストモード、腕振り歩行トレーニングモード、および、負荷トレーニングモードとを有している。これに対して、歩行トレーニング装置１１，１２は、動作モードとして、アシストモードと腕振り歩行トレーニングモードと負荷トレーニングモードとのうちのいずれか１つを有しなくてもよい。例えば、歩行トレーニング装置１１，１２は、負荷トレーニングモードを有しなくてもよい。負荷トレーニングモードを有しない場合には、モータ８０は、回生モードを有しなくてもよい。また、歩行トレーニング装置１１，１２は、動作モードとして、アシストモードと腕振り歩行トレーニングモードと負荷トレーニングモードとのうちのいずれか１つのみを有してもよい。例えば、歩行トレーニング装置１１，１２は、アシストモードのみを有してもよい。腕振り歩行トレーニングモードを有しない場合には、ハンドルユニット７０に第２把持部７２が設けられていなくてもよい。

（Ｇ２）上述した第１実施形態および第２実施形態の歩行トレーニング装置１１，１２において、ハンドルユニット７０は、ハンドル移動部６０によって、アーム部５０に対して移動可能に接続されている。これに対して、ハンドルユニット７０は、アーム部５０に固定されてもよい。

（Ｇ３）上述した各実施形態の歩行トレーニング装置１１～１５において、適正度評価部１４０は、歩行速度の変化を用いて難易度の適正度を評価している。これに対して、適正度評価部１４０は、歩行速度の変化を用いずに、回答の正否を用いて難易度を評価してもよいし、回答時間を用いて難易度を評価してもよいし、回答の正否と回答時間とを用いて難易度を評価してもよい。

（Ｇ４）上述した各実施形態の歩行トレーニング装置１１～１５において、身体状態取得部１３０は、脳血流計測器によって計測される使用者の脳血流を取得する脳血流取得部を備えてもよい。脳血流計測器は、例えば、使用者の頭部に装着され、近赤外光を用いて使用者の脳血流を計測する。脳血流取得部は、例えば、脳血流計測器から無線通信によって脳血流を取得する。脳血流取得部によって取得された脳血流は、適正度評価部１４０による適正度の評価に用いられてもよいし、認知機能評価部１６０による認知機能の評価に用いられてもよい。

（Ｇ５）上述した各実施形態の歩行トレーニング装置１１～１５は、回答取得部１２１を備えている。これに対して、歩行トレーニング装置１１～１５は、回答取得部１２１を備えていなくてもよい。この場合であっても、歩行速度取得部１３１によって取得される歩行速度を用いて、認知課題の難易度の適正度を評価することができる。

（Ｇ６）上述した各実施形態の歩行トレーニング装置１１～１５は、認知課題の種類と難易度との関係を記憶する関係記憶部１７２を備えている。これに対して、歩行トレーニング装置１１～１５は、関係記憶部１７２を備えていなくてもよい。この場合、認知課題記憶部１７１には、認知課題の種類ごとではなく、認知課題の１つ１つに難易度が紐付けられて記憶されてもよい。

（Ｇ７）上述した第１実施形態および第２実施形態の歩行トレーニング装置１１，１２は、モータ８０とモータ制御部９０とを備えている。これに対して、歩行トレーニング装置１１，１２は、モータ８０とモータ制御部９０とを備えていなくてもよい。この場合であっても、使用者に押されることによって歩行トレーニング装置１１，１２は走行でき、歩行トレーニング装置１１，１２を押しながら歩行する使用者に歩行トレーニングを提供できる。

（Ｇ８）上述した第２実施形態の歩行トレーニング装置１２において、モータ制御部９０は、認知課題提供部１１０によって認知課題の提供が終了したタイミングから回答取得部１２１によって認知課題に対する回答の取得が終了するタイミングまでの期間に、左右のハンドルユニット７０の中間位置を所定位置よりも後方に移動させなくても、歩行トレーニング装置１２の走行速度を減速させる。これに対して、モータ制御部９０は、上述した期間に、歩行トレーニング装置１２の走行速度を減速させなくてもよい。

（Ｇ９）上述した第１実施形態の歩行トレーニング装置１１において、モータ制御部９０は、第２実施形態のように、認知課題提供部１１０によって認知課題の提供が終了したタイミングから回答取得部１２１によって認知課題に対する回答の取得が終了するタイミングまでの期間に、左右のハンドルユニット７０の中間位置を所定位置よりも後方に移動させなくても、歩行トレーニング装置１２の走行速度を減速させてもよい。

（Ｇ１０）上述した各実施形態の歩行トレーニング装置１１～１５は、認知機能評価部１６０を備えている。これに対して、歩行トレーニング装置１１～１５は、認知機能評価部１６０を備えていなくてもよい。

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１１～１５…歩行トレーニング装置、２０…本体部、３０…フレーム、４０…車輪、５０…アーム部、６０…ハンドル移動部、７０…ハンドルユニット、７１…第１把持部、７２…第２把持部、７３…ブレーキレバー、８０…モータ、９０…モータ制御部、１００…コントローラ、１０１…出題制御部、１０２…音声出力部、１０３…音声入力部、１０４…表示部、１０５…通信部、１０９…固定部材、１１０…認知課題提供部、１２１…回答取得部、１２２…正否判定部、１２３…回答時間取得部、１３０…身体状態取得部、１３１…歩行速度取得部、１３２…心拍数取得部、１４０…適正度評価部、１５０…難易度調整部、１６０…認知機能評価部、１７１…認知課題記憶部、１７２…関係記憶部、１７３…データ記憶部、２００…心拍数計測器、５００…歩行トレーニングシステム、５１０…情報処理装置

Claims (12)

1. 歩行トレーニング装置であって、
   本体部と、
   前記本体部に接続された把持部と、
   前記把持部を把持しながら歩行する使用者に認知課題を提供する認知課題提供部と、
   前記使用者の身体状態を取得する身体状態取得部と、
   前記認知課題の提供前後での前記身体状態取得部によって取得される前記身体状態の変化に応じて、前記使用者に対する前記認知課題の難易度についての適正度を評価する適正度評価部と、
   前記適正度評価部による前記適正度の評価結果に応じて、前記使用者に提供される前記認知課題の難易度を調整する難易度調整部と、
   を備える歩行トレーニング装置。
2. 請求項１に記載の歩行トレーニング装置であって、
   前記身体状態取得部は、前記使用者の歩行速度を取得する歩行速度取得部を有し、
   前記適正度評価部は、前記認知課題の提供前後での前記歩行速度取得部によって取得される前記歩行速度の変化を前記適正度の評価に用いる、歩行トレーニング装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の歩行トレーニング装置であって、
   前記身体状態取得部は、前記使用者の心拍数を取得する心拍数取得部を有し、
   前記適正度評価部は、前記認知課題の提供前後での前記心拍数取得部によって取得される前記心拍数の変化を前記適正度の評価に用いる、歩行トレーニング装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の歩行トレーニング装置であって、
   前記認知課題提供部によって提供された前記認知課題に対する回答を取得する回答取得部と、
   前記回答取得部によって取得された前記回答の正否を判定する正否判定部と、を備え、
   前記適正度評価部は、前記正否判定部によって判定される前記回答の正否を前記適正度の評価に用いる、歩行トレーニング装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の歩行トレーニング装置であって、
   前記認知課題提供部によって提供された前記認知課題に対する回答を取得する回答取得部と、
   前記認知課題提供部によって前記認知課題が提供されてから前記回答取得部によって前記認知課題に対する回答が取得されるまでの回答時間を取得する回答時間取得部と、を備え、
   前記適正度評価部は、前記回答時間取得部によって取得される前記回答時間を前記適正度の評価に用いる、歩行トレーニング装置。
6. 請求項４または請求項５に記載の歩行トレーニング装置であって、
   前記把持部は、前記本体部に対して、前記歩行トレーニング装置の前後方向に沿って移動可能に設けられ、
   前記回答取得部は、前記本体部に対する前記把持部の移動によって前記回答を取得する、歩行トレーニング装置。
7. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の歩行トレーニング装置であって、
   前記把持部は、前記本体部に対して、前記歩行トレーニング装置の前後方向に沿って移動可能に設けられる、歩行トレーニング装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の歩行トレーニング装置であって、
   前記認知課題の種類と前記認知課題の難易度との関係を記憶した関係記憶部を備え、
   前記難易度調整部は、前記適正度評価部による前記適正度の評価結果と前記関係記憶部に記憶された前記関係を用いて、前記認知課題の難易度を調整する、歩行トレーニング装置。
9. 請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の歩行トレーニング装置であって、
   前記本体部の下端部に接続された車輪と、
   前記車輪を回転させるモータと、
   前記モータを制御するモータ制御部と、
   を備え、
   前記モータ制御部は、前記認知課題提供部によって前記認知課題の提供が開始されるタイミングから前記回答取得部によって前記認知課題に対する回答の取得が終了するタイミングまでの期間に、前記モータを制御することによって前記車輪の回転速度を減少させる、歩行トレーニング装置。
10. 請求項９に記載の歩行トレーニング装置であって、
    前記モータ制御部は、前記認知課題提供部によって前記認知課題の提供が開始されるタイミングから前記回答取得部によって前記認知課題に対する回答の取得が終了するタイミングまでの期間に、予め定められた係数を前記車輪の回転速度の目標値に乗じることによって前記車輪の回転速度を漸減させる、歩行トレーニング装置。
11. 請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の歩行トレーニング装置であって、
    前記認知課題に対する前記使用者の反応に応じて、前記使用者の認知機能を評価する認知機能評価部を備える、歩行トレーニング装置。
12. 請求項１１に記載の歩行トレーニング装置であって、
    前記認知機能評価部は、前記使用者の前記認知機能を他の使用者との相対評価で評価する、歩行トレーニング装置。

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