JP4058317B2 - 歩行運動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二足直立姿勢の歩行運動を行う歩行運動装置に関し、特に、老人や足の不自由な人の歩行運動のリハビリを行うのに適した歩行運動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の歩行運動装置は、リハビリ歩行用として、数多く開発、商品化されている。そして、それらは、「他動（パッシブ）運動用」か、「自動（アクティブ）運動用」に分けられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の歩行運動装置は、他動運動用と自動運動用では、対象となる利用者が異なり、「早期リハビリテーション」から、「機能維持訓練」及び「健康増進」へと、一貫したトレーニングプログラムを組もうとした場合には、それぞれの機能を担う複数台の装置が必要となり、施設側での装置やスペースに無駄があった。
また、他動・自動運動用を問わず、きめ細かく運動速度を選べるものがなく、リハビリの段階によっては、装置に乗るのに、恐怖感をいだいてしまう、という問題があった。
【０００４】
本発明の課題は、利用者の範囲が広く、利用者の身体の状態や、リハビリの段階に合わせた運動プログラムを組むことができる歩行運動装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１の発明は、上下前後に可動であるペダル部に足を置くことにより二足直立姿勢の歩行が可能な下肢運動装置と、前記ペダル部に設けられ、左右の足の踏力を計測する圧力センサーと、前記圧力センサーの計測結果に基づいて、その計測データを所定期間記憶蓄積する記憶部と、前記記憶部に記憶された計測データ毎に、計測データを比較する比較部と、前記比較部で比較したデータの差異に基づいて、下肢運動の速度を変化させる制御部と、前記制御部からの信号を受け、前記下肢運動装置を駆動する駆動部と、を備え、前記圧力センサーは、前記ペダルのつま先側の左右に設けられたつま先側センサーと、前記ペダルのかかと側の左右に設けられたかかと側センサーとを備え、前記制御部は、前記つま先側センサー及びかかと側センサーの出力に基づいて、前記ペダル部を上下前後に駆動することにより歩行の軌跡を再現し、前記つま先側センサーの出力が大きい場合には、加速するように、前記かかと側センサーの出力が大きい場合には、減速するように、速度を変化させることを特徴とする歩行運動装置である。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の歩行運動装置において、前記制御部は、前記圧力センサーの検出タイミングに所定のズレが生じた場合には、減速するように、速度を変化させることを特徴とする歩行運動装置である。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の歩行運動装置において、前記制御部は、他動運動モードと自動運動モードとを選択可能であることを特徴とする歩行運動装置である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面などを参照しながら、本発明の実施の形態をあげて、さらに詳しく説明する。
図１〜図５は、本発明による歩行運動装置の実施形態を示す図であって、図１は、ブロック図、図２は、フローチャート、図３は、ペダル部を示す図、図４は、歩行機構部を示す図、図５は、歩行運動軌跡を示す図である。
本実施形態の歩行運動装置１０は、図１に示すように、操作部１１と、歩行機構部を含む下肢運動装置１２と、ＰＣ（パソコン）１５と、制御部１８と、駆動部１９等とを備えている。
【００１０】
操作部１１は、タッチパネルの画面が用いられており、運動モード、運動スピードや、歩幅などを設定することができる。
【００１１】
下肢運動装置１２は、二足直立姿勢の歩行が可能な装置であって、左右の足の踏力を計測する圧力センサー１３、１４が設けられている。
圧力センサー１３、１４は、ロードセル等を使用することができ、図３に示すように、左右のペダル部（足置部）１３０、１４０に、つま先側の右左にセンサーＳ１，Ｓ２が、センターにセンサーＳ３が、かかと側の右左にセンサーＳ４，Ｓ５が、それぞれ５個ずつ設けられている。
【００１２】
ＰＣ１５は、計測データを所定時間記憶蓄積する記憶部１６と、記憶された計測データ毎に計測データを比較する比較部１７を備えている。
制御部１８は、比較部１７で比較したデータの差異に基づいて、下肢運動の速度を変化させる部分である。
駆動部１９は、制御部１８からの信号を受け、下肢運動装置１２を駆動する部分である。
【００１３】
次に、図３のフローチャートを参照しながら、本実施形態による歩行運動装置の動作を説明する。
操作部１１のスタートＳＷをオンすると、この装置１０がスタートし（Ｓ１００）、操作部１１によって、運動モード、運動スピードや歩幅の設定を行う（Ｓ１０１）。
運動モードは、「等速モード」（＝パッシブ）、「手動加速モード」（＝パッシブ）、「自動加速モード」（＝アクティブ）の設定を行うことができる。運動スピードは、「大（速）」、「中」、「小（遅）」から選択することができる。歩幅は、「大（広）」、「中」、「小（狭）」から選択することができる。
【００１４】
運動が開始されてから（Ｓ１０２）、一定時間経過したのちに、計測を開始する（Ｓ１０３）。計測したデータは、記憶部１６に記憶する。
装置乗込み時に、体重を計測し、センサーをリセットする。一定時間経過したのちに、計測を開始する。この理由は、運動開始直後の測定誤差をなくし、システムを安定させるためである。センサーのドリフトなどの他に、歩行者のふらつきもある。
【００１５】
そして、比較部１７は、記憶部１６に記憶された計測データに基づいて、データの比較を行う（Ｓ１０４）。
【００１６】
ここで、図４、図５を参照しながら、本実施形態による歩行運動装置の歩行運動軌跡について説明する。
下肢運動装置１２は、図４に示すように、ペダル部１３０（１４０）と、固定レール１３１（１４１）と、固定レール１３１（１４１）の軸に回転自在に設けられ、ペダル部１３０（１４０）を載せた可動レール１３２（１４２）とを備えており、可動レール１３２（１４２）を「上下」に駆動する動作（矢印Ａ）と、ペダル部１３０（１４０）を「前後」に駆動する動作（矢印Ｂ，Ｃ）との組み合せによって、歩行の軌跡を再現するようにしてある。
【００１７】
歩行時には、図５に示すように、かかとから着地し（Ｆ６，Ｐ６の状態）、つま先によって地面を斜め下後方に蹴る（Ｆ２，Ｐ２の状態）ことにより、推進力を得る。
【００１８】
比較部１７は、ペダル部１３０，１４０のセンサーＳ（Ｓ１〜Ｓ５）が踏む力を記憶したデータに基づいて、その力の大きさ，タイミング，方向を比較・判断し（Ｓ１０４）、制御部１８は、そのデータとの差によって、駆動部１９のＡＣサーボモータへの加減速の指示信号を出力する（Ｓ１０５）。
【００１９】
具体的には、制御部１８は、つま先側のセンサーＳ１，Ｓ２の出力が大きく、つま先での蹴りが強いと判断された場合には、加速するように、駆動部１９に指示信号を出力する（Ｓ１０６）。
一方、かかと側のセンサーＳ４，Ｓ５の出力が大きく、着地時にかかとに力を入れていると判断された場合、又は、センサーＳ（Ｓ１〜Ｓ５）の検出タイミングに所定のズレが生じた（タイミングが不当な）場合には、減速するように、駆動部１９に指示信号を出力する（Ｓ１０７）。
【００２０】
このように、本実施形態によれば、他動運動モードか、自動運動モードを選択できると共に、歩行状態に応じて、歩行運動の速度を加減速できるので、二足直立姿勢の保持が可能であるが歩行に不安を覚える者から、虚弱高齢者を対象として、装置側が歩行運動を誘導する他動（パッシブ）運動から、利用者の運動内容に応じて自動（アクティブ）運動へと切り替わるよう動作する。
このため、「早期リハビリテーション」から「機能維持訓練」及び「健康増進」へと、利用者の状態に合わせた、一貫したトレーニングプログラムの提供が可能となり、他動運動が有効である座位姿勢保持可能者から、健康者まで、利用できる範囲が広くなった。
また、利用者の状態に応じて機器をそれぞれ用意する必要がなく、施設側のコストダウンを図ることができる。
【００２１】
（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
例えば、利用者の「氏名」などをＩＤ登録し、利用時にＩＤ入力（ＩＤカードの使用を含む）を行うことにより、ＩＤ毎に測定値を記録して、カルテの機能を盛り込むことができる。
また、利用者をＩＤ管理し、過去の測定値を自由に取り出し、比較、効果の検証が行えるようにしてもよい。
さらに、訓練（運動）内容から、歩数，運動時間，歩行距離，平均速度，消費カロリー，重心動揺量（バランス）等を記録し、過去の運動結果と比較を行うことにより、訓練の効果検証を行うことも可能である。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、歩行状態に応じて、加減速できるので、利用者の状態に合わせた、一貫したトレーニングプログラムの提供が可能となると共に、利用者の状態に応じて機器をそれぞれ用意する必要がなく、施設側のコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による歩行運動装置の実施形態を示すブロック図である。
【図２】本実施形態による歩行運動装置の動作を説明するフローチャートである。
【図３】本実施形態による歩行運動装置のペダル部を示す図ある。
【図４】本実施形態による歩行運動装置の歩行機構部を示す図である。
【図５】本実施形態による歩行運動装置の歩行運動軌跡を示す図である。
【符号の説明】
１０ 歩行運動装置
１１ 操作部
１２ 下肢運動装置
１３、１４ 圧力センサー
１５ ＰＣ（パソコン）
１６ 記憶部
１７ 比較部
１８ 制御部
１９ 駆動部

Claims (3)

1. 上下前後に可動であるペダル部に足を置くことにより二足直立姿勢の歩行が可能な下肢運動装置と、
   前記ペダル部に設けられ、左右の足の踏力を計測する圧力センサーと、
   前記圧力センサーの計測結果に基づいて、その計測データを所定期間記憶蓄積する記憶部と、
   前記記憶部に記憶された計測データ毎に、計測データを比較する比較部と、
   前記比較部で比較したデータの差異に基づいて、下肢運動の速度を変化させる制御部と、
   前記制御部からの信号を受け、前記下肢運動装置を駆動する駆動部と、を備え、
   前記圧力センサーは、前記ペダルのつま先側の左右に設けられたつま先側センサーと、前記ペダルのかかと側の左右に設けられたかかと側センサーとを備え、
   前記制御部は、
   前記つま先側センサー及びかかと側センサーの出力に基づいて、前記ペダル部を上下前後に駆動することにより歩行の軌跡を再現し、
   前記つま先側センサーの出力が大きい場合には、加速するように、前記かかと側センサーの出力が大きい場合には、減速するように、速度を変化させること
   を特徴とする歩行運動装置。
2. 請求項１に記載の歩行運動装置において、
   前記制御部は、前記圧力センサーの検出タイミングに所定のズレが生じた場合には、減速するように、速度を変化させること
   を特徴とする歩行運動装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の歩行運動装置において、
   前記制御部は、他動運動モードと自動運動モードとを選択可能であること
   を特徴とする歩行運動装置。

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