JP4107665B2

JP4107665B2 - 歩行訓練装置

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Publication number: JP4107665B2
Application number: JP2004101843A
Authority: JP
Inventors: 好孝沢根
Original assignee: 沢根スプリング株式会社
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2024-03-31
Also published as: JP2005279141A

Description

この本発明は歩行訓練装置に関し、歩行に障害を持つ患者や高齢者等の歩行訓練者が歩行訓練を行う際に使用されるものである。

従来におけるこの種の歩行訓練装置は、一軸の走行レールに走行輪を介して被訓練者支持フレームを移動可能に吊り下げたものであり、歩行訓練者はこの被訓練者支持フレームに身体を固定し、前記走行レールに沿って往復歩行することによって歩行訓練をしていた。

特開平１１−１１３９８６

しかしなながら、かかる従来の歩行訓練装置にあっては、走行レールに走行輪が回転移動可能に設置されていたにすぎないため、歩行訓練者にとって歩行する際に身体に吊り下げの負荷がかかり、この結果、長時間にわたての歩行訓練がしにくく、特に、体力の劣っている訓練者にとってこの不都合は顕著に表れた。

この発明の課題は係る不都合を解消することである。

前記課題達成するために、この発明に係る歩行訓練装置においては、一軸の走行レールに訓練者支持フレームを吊り下げるとともにこの訓練者支持フレームを走行原動輪を介して前記走行レールに沿って移動可能に配置し、前記走行原動輪を走行モータで回転させることによって前記訓練者支持フレームの前進移動をアシストする歩行訓練装置において、前記訓練者支持フレームの向きを方向センサで検知し、その方向に移動アシストするように自動で前記走行モータの回転方向を切り替えるようにしたものである。

この発明に係る歩行訓練装置は、一軸の走行レールに訓練者支持フレームを吊り下げるとともにこの訓練者支持フレームを走行原動輪を介して前記走行レールに沿って移動可能に配置し、前記走行原動輪を走行モータで回転させることによって前記訓練者支持フレームの前進移動をアシストする歩行訓練装置において、前記訓練者支持フレームの向きを方向センサで検知し、その方向に移動アシストするように自動で前記走行モータの回転方向を切り替えるようにしたため、歩行訓練者は前記訓練者支持フレームに身体を固定し前記走行レールに沿って前進する際に、前記走行モータを作動させることによって身体に感じる進行方向への負荷を軽減することができるとともに、進行方向と反対方向へ歩行したい場合にはその方向（訓練者の方向）を転換するのみで前記走行モータの回転方向を反転させることができるものである。

よって、この歩行訓練装置を使用すれば、体力の劣っている訓練者にとっても、往復方向の歩行訓練が長時間にわたって容易にできるものである。

本発明は、訓練者支持フレームの向きをセンサで検知し、その方向に移動アシストするように自動で前記走行モータの回転方向を切り替えるようにすることに最も主要な特徴を有する。歩行訓練者が、直線歩行の訓練をする際に適用しやすいものである。

以下、この発明の実施例を説明する。

図１はこの発明に係る歩行訓練装置の正面図、図２は同右側面図、図３は図１におけるIII 部拡大図、図４は図３におけるIV矢視図、図５は図３における V矢視図、図６は図３におけるVI -VI 断面図（センサ板を除いた状態）、図７は第一センサ板の平面図、図８は第二センサ板の平面図である。

図１及び図２において、Ａはこの発明に係る歩行訓練装置である。また、10,10 は、この歩行訓練装置Ａに使用されている一対の脚フレームであり、一定間隔を介して床面Ｂに立設されている。この脚フレーム10は略二等辺三角形状をしている。11,11 は取付金具であり、前記脚フレーム10の上端部に架設された状態で固定されている。また、12は走行レールであり、前記一対の取付金具11,11 に架け渡された状態で固定されている。この走行レール12は、図４に示すように、コ字状の基礎レール121 とこの基礎レール121 に所定間隔を介して溶接された一対の略Ｃ状の係止レール122,122 とから構成されている。なお、13は前記基礎レール121 に溶接された補助レールであり、その内部に電気コードを収容するためのものである。

次に、20は走行装置であり、前記走行レール12に沿って走行可能に設置されている。図３〜５に基づいてこの走行装置20について説明する。21はこの走行装置20の水平基盤であり、走行方向に長辺を有する長方形状をしている。また、22,22 は垂直基盤であり、前記水平基盤21の略中心部に所定間隔を介して立設された状態でビス止めされている。この垂直基盤22,22 は窓部23,23 を有し、これらの窓部23,23 は対向している。

なお、241,242 はスペーサであり、前記一対の垂直基盤22,22 の上部に配置され、これらの間隔を維持した状態でビス止めされている。また、243,244 はこれらのスペーサ241,242 の外側にそれぞれ突設された停止スイッチであり、前記走行装置20が走行して前記脚フレーム10に衝突したとき後記走行モータ40を停止させるためのものである。この停止後、この走行モータ40を作動させるには後記したように最初から始動開始する必要がある。

251,251 は前方走行補助輪であり支持軸261 を介して、252,252 は後方走行補助輪であり支持軸262 を介して、それぞれ前記一対の垂直基盤22,22 の上端部に設置されている。これらの走行補助輪251,252 はそれぞれの支持軸261,262 を中心として回動可能である。これらの走行補助輪251,251,252,252 を介して前記走行装置20は前記一対の係止レール（走行レール12の）122,122 に走行可能な状態で自重によって掛け止めされている。

次に、30は揺動基盤であり、前記一対の垂直基盤22,22 の間に配置された状態で、揺動軸31を介して揺動可能に設置されている。そして、この揺動基盤30の後端は引っ張りスプリング32を介して前記スペーサ241 に弾性的に取り付けられている。なお、321 は前記スペーサ241 に螺子止めされたスプリング取り付け具、322 は前記揺動基盤40に螺子止めされたスプリング取り付け具である。

次に、40は走行モータであり、前記揺動基盤30の側面にビス止めされている。このモータ40の回転軸41は前記揺動基盤30を貫通している。43は原動プーリであり、前記走行モータ40の回転軸41に固定されている。

また、44は作動回転軸であり前記揺動基盤30の上端部に設置されている。この作動回転軸44は前記揺動基盤30を貫通しており、自由に回動することができる。45は従動プーリであり、前記作動回転軸44に固定されている。また、451 は伝達ベルトであり、前記原動プーリ43とこの従動プーリ45との間に巻きかけられている。このため、前記原動プーリ43が回転するとこの伝達ベルト451 および従動プーリ45を介して前記作動回転軸44が軸心を中心として回転する。

46,46 は走行原動輪であり、前記作動回転軸44の両側に設置されている。この走行原動輪46,46 は前記揺動基盤30の両側に配置しており、前記引っ張りスプリング32の弾性力によって前記係止レール（走行レール12の）122,122 に下方から圧接している。即ち、この走行原動輪46,46 と前記後方走行補助輪252,252 とによって前記係止レール（走行レール12の）122,122 を挟んだ状態になっている。よって、前記作動回転軸44が軸心を中心として回転するとこの走行原動輪46,46 が回転し、前記走行補助輪251,251,252,252 を逆方向（走行原動輪46,46 の回転方向と逆方向）に回転させながら、前記走行装置20を前記係止レール（走行レール12の）122,122 に沿って走行させることができる。

47は補助アームであり、前記一対の垂直基盤22,22 の間に配置された状態で、揺動軸471 を介して揺動可能に設置されている。この補助アーム47の先端部は前記スプリング取り付け具322 の上面に設置された状態で後端（図３における左側）が下がるように揺動中心を設定している。48は補助基盤であり、前記一対の垂直基盤22,22 の下部にビス止めされている。この補助基盤48は前記水平基盤21の前方（図３における左側）に位置している。481 はナット孔であり、前記補助基盤48に上下方向に形成されている。このナット孔481 は前記補助アーム47の後端部の下方に位置している。

49は操作杆であり、その先端ボルト部491 を介して前記補助基盤48のナット孔481 に螺合している。この操作杆49の先端は前記補助基盤48の貫通し、その先端面には前記補助アーム47の先端部が載置している。このため、この操作杆49を前記補助基盤48に対して螺動しその先端を前進させると（上方向に進めると）、補助アーム47の後端が押し上げられる。すると、補助アーム47の前端によって前記揺動基盤30が前記引っ張りスプリング32の弾性力に抗して押し下げられる（図３において反時計方向に揺動する）ため、前記走行原動補助輪46,46 は前記前記係止レール（走行レール12の）122,122 からの接触が解除される結果、前記走行モータ40が駆動しているにもかかわらず走行装置20の走行は停止される。緊急停止の場合に役に立つものである。

また、27は空気圧によるピストン・シリンダ機構であり、前記水平基盤21の上面に固定されている。このピストン・シリンダ機構27は加圧空気によってピストンロッド271 が進退する。28は貫通長孔であり、前記水平基盤21に形成されている。また、29はつめ部材であり、貫通長孔28の内壁面に軸291 を介して揺動可能に設置されている。このつめ部材29はその後端が前記ピストンロッド271 の先端に揺動可能に連結されているため、前記ピストン・シリンダ機構27の進退作動によって軸291 を中心として揺動することができる。なお、前記つめ部材29の機能は後記する。

次に、図３〜９に基づいて、吊り下げ装置50および連結装置60について説明する。

図４において、51,52 は支持盤であり、前記水平基盤21の下面に設置されている。これらの支持盤51,52 は前記水平基盤21の両側端縁にそれぞれ下方に突出した状態でビス止めされている。53は巻き取り軸であり、前記支持盤51,52 の間に回転可能に設置されている。この巻き取り軸53には吊り下げベルト54を上端が固定され、回転することにより巻き上げたり、巻き上げを解除したりしてその長さ（後記連結装置60までの長さ）を調節することができる。55はトルクモータであり、前記支持盤52に固定されている。このトルクモータ55の回転軸は前記巻き取り軸53に一体的に繋がれており、その回転トルクをそのまま伝達する。なお、このトルクモータ55はその回転トルクを自由に調節できる。

また、56はつめ車であり、前記巻き取り軸53の外側に固定され、巻き取り軸53と一体的に回転する。このつめ車56は前記つめ部材29と一対になって所謂ラチェット機構を構成している。常時は、前記ピストンロッド271 が後退しているため、つめ部材29はつめ車56に係止していない結果、前記前記巻き取り軸53はトルクモータ55の作動に従って自由に回転できるが、停電等によってこのトルクモータ55の作動が停止した場合には、この停電等を検知して、前記ピストン・シリンダ機構27が作動して前記ピストンロッド271 が前進させ、前記つめ部材29をつめ車36に係止させて、前記前記巻き取り軸53の回転（吊り下げベルト54を開放する方向への回転）を停止させるものである。停電時において、当該吊り下げベルト54ガその荷重によって下方へ開放するのを防止している。

57,57 は取り付け金具であり、前記支持盤51,52 の前端および後端にそれぞれビス止めされている。この取り付け金具57,57 の機能は後記する。

次に、前記連結装置60は、前記吊り下げ装置50の下方に位置している。この連結装置60は連結基部61とこの連結基部61に対して回動可能に設置された連結回動部62とから構成される。また、前記連結基部61は基盤611 とこの基盤611 にビス止めされた枠部612 とから構成される。前記連結装置60はこの連結基部61における枠部612 の上部が前記吊り下げベルト54の下端に固定されている。また、63,63 は板バネ巻き取り部であり、前記連結基部61における枠部612 の両端に設置されている。この板バネ巻き取り部63,63 と前記取り付け金具57,57 との間には帯状のコンスタント板バネ571,571 が設置され、前記連結装置60が一気に下方に落下するのを防止している。なお、吊り下げベルト54の長さに応じて、このコンスタント板バネ571,581 の長さは調節されるが余った部分はそのバネの性質によって前記板バネ巻き取り部63,63 に巻き付けられる。

次に、64は前記連結回動部62の回転軸であり、軸受641 を介して前記連結基部61の基盤611 に回動可能に設置されている。この回転軸64の上部には回転軸64よりも大径の環状部65が一体的に連設されている。この環状部65はこの回転軸64の抜け落ちを防止している。

71は第一調節円板、72は第二調節円板であり、スペーサ73を介して前記環状部65の上端面にビス止めされている（図３を参照のこと）。なお、図６はこの調節板71,72 を設置する前の環状部65を平面から見た図である。

また、74は第一リミットスイッチ、75は第二リミットスイッチであり、重ねられた状態で前記連結基部61の基盤611 に固定されている。第一リミットスイッチ74は前記第一調節円板71との関係で作動するリミットスイッチであり、第二リミットスイッチ75は前記第二調節円板72との関係で作動するリミットスイッチである。

図７に示すように、前記第一調節板71は半円周ごとに小径円部711 と大径円部712 とに分かれている。そして、前記回転軸64が左又は右に９０°回転すると、小径部711 側に前記第一リミットスイッチ74が位置している場合には、この大径部712 が接触して作動し、また、大径部712 側に第一リミットスイッチ74が位置している場合には、第一リミットスイッチ74はこの大径部712 の接触を解除されて、前記走行モータ40の回転がをそれぞれ現状態の回転とは逆回転させる状態に切り替わるようにコントロール装置（図示せず）にセットされている。

また、前記第二調節板72は円部721 における前部と後部に蒲鉾状の切り欠き部722,722 が設けられている。そして、走行モータ40が駆動中のときは、前記第二リミットスイッチ75は、前記第二調節板72の切り欠き部722 の位置に接触していない状態で存在している。そして、前記回転軸64が左又は右に回転して第二リミットスイッチ74にこの円部721 が接触すると、この第二リミットスイッチ75が作動して、前記走行モータ40の回転を停止させる。

また、更に、同じ方向に回転を続け、第二リミットスイッチ75に対向する位置（第二調節板72の位置）が、円部721 を過ぎて反対側の切り欠き部722 に達した場合には、前記走行モータ40が再度回転するようにコントロール装置（図示せず）にセットされている。なお、第第二リミットスイッチ75が作動する場合の、回転軸64の回転角度を、前記第一リミットスイッチ73の作動する角度よりも小さくすれば（大体、例えば、左および右に各々３０°位）、走行モータ40を停止させてから、その回転方向を現状態の回転方向と逆回転させることができ、訓練者Ｍの歩行をしやすくすることができる。

なお、81はスリップリングであり、前記環状部65に内嵌めされている。このスリップリング81は回転において通電の役目をしている。

また、82はスプリングプランジャであり、前記連結基部61の基盤611 に固定されている。このスプリングプランジャ82は前記連結回動部62の環状部65の外周面に弾性的に接触しており、その前側および後側の凹部（図示せず）に嵌挿することによって機械的な位置決めを図っている。

次に、図１及び図２に戻って、90は訓練者支持フレームであり、前記連結装置60における前記連結回動部72の下面に固定されている（図３を参照のこと）。この訓練者支持フレーム90は一対のＬ字金具91,91 を略平行に配置し、天板92によってその上部を連結するとともに背面連結具93によってその背面部を連結したものである。そして、この天板92を前記連結回動部62の下面に固定することによって前記訓練者支持フレーム90は前記連結回動部62に固定されている。

94は操作具であり、取り付け杆941 を介して片側のＬ字金具91に固定されている。この操作具94は訓練者支持フレーム90の前方へ突設している。この操作具94には、前記走行モータ50のコントロールする走行モータコントローラー942 と前記トルクモータ65をコントロールするトルクモータコントローラー943 と走行用ステック944 が設置されている。

走行モータコントローラー942 は前記走行モータ40のをＯＮ・ＯＦＦの切替えとその回転スピードを調節するためのものである。また、トルクモータコントローラー943 は前記トルクモータ55をＯＮ・ＯＦＦさせるとともにその回転トルクを調節するためのものである。また、前記走行用ステック944 は弾性に抗して前に倒すことにより、前記走行モータ40が前進方向（訓練者Ｍの）に回転するように設定されている。

又、96,96 は把手であり、前記Ｌ字金具91,91 における前記操作具94よりも上方に設置されている。この把手96,96 も前方へ突出している。97,97 は係止用ブラケットであり、前記把手96,96 の下面に固定されている。この係止用ブラケット97には係止孔971 が形成されている。

次に、98は吊り下げシートであり、前記係止金具981,981 を前記係止用ブラケット97の係止孔971 に掛け止めすることによって、前記訓練者支持フレーム90の内側（前側）に設置されている。この吊り下げシート98は訓練者Ｍを吊り下げ固定するためのものである。この吊り下げシート98は、腰ベルト982 とこの腰ベルト982 に繋がれたＵ字状の肩ベルト983 および股ベルト984 とから構成されている。なお、前記係止金具981,981 はこの腰ベルト982 の両側に取り付けられている。また、前記股ベルト984 には連結ベルト985 が取り付けられ、その先端は連結具によって前記Ｕ字状の肩ベルト983 に設置に着脱可能に連結できる。

このように構成される吊り下げシート98を使用する場合には、訓練者Ｍは、まず、吊り下げシート98を訓練者支持フレーム90から取り外す。その状態で、腰ベルト982 を腰の周りに締め付け固定する。そして、肩ベルト983 を背面上方へ廻し頭部を超えて胸部の位置まで持ってくる。その後、股ベルト984 を臀部下方へ廻し股の間を通過させて、下腹部の位置まで持ってくる。そして、前記股ベルト984 の連結ベルト985 を前記肩ベルト983 に弾性式に接続係止する。この状態で、前記腰ベルト982 の係止金具981,981 を前記係止用ブラケット97の係止孔971 に掛け止めすることによって、訓練者Ｍは前記訓練者支持フレーム90に固定される。このとき、前記把手96,96 は訓練者Ｍの脇の下に位置するようになっている。

次に、この歩行訓練装置Ａの使用方法を説明する。

訓練者Ｍは上記したように吊り下げシート98を身体に締め付け固定した後、係止金具981,981 を前記係止用ブラケット97の係止孔971 に掛け止めすることによってその身体を前記訓練者支持フレーム90に固定する。

その後、前記操作具94におけるトルクモータコントローラー943 を操作して前記トルクモータ55をＯＮにして作動させ前記訓練者支持フレーム90を上下動させることによって自己の背の高さに合うように調節するとともに、その回転トルクを調節して吊り上げ荷重を一定のアシスト荷重になるように適宜調節する。

その後、走行モータコントローラー942 を操作して前記走行モータ40のスピードを調節することにより、自己の求めている歩行速度に対し一定のアシスト荷重になるように適宜調節する。

その後、走行用ステック944 を弾性に抗して前方向に倒すことより、走行モータ40を回転させて、訓練者Ｍはその歩行アシストによって前方向（図１において左方向）に歩行を開始する。

歩行中に、訓練者Ｍの向きが左右に揺動した場合には、前記第二調節板72が回動して第二リミットスイッチ75にその円部721 が接触して作動させ、前記走行モータ40の回転を停止させる。これは、訓練者Ｍの向きが歩行アシスト方向からズレタ場合に、歩行アシストを停止させて訓練者Ｍの安全を確保するためのものである。

また、歩行中に、訓練者Ｍが方向転換したい場合には、まず、走行用ステック944 を原状態に戻して前記走行用モータ40の回転を停止させる。この状態で、向きを、左又は右に９０°回転すると第一リミットスイッチ74にその大径部 (第一調節板71の)812が接触して作動し、この結果前記走行モータ40の回転が現状態の回転とは逆回転する状態に切り替わる。なお、第一リミットスイッチ74の作動するための訓練者Ｍの回転角度は何度でも良いが、向きの関係上９０°以上であることが望ましい。

そして、訓練者Ｍは方向転換をした後、走行用ステック944 を倒すことによって前記走行用モータ40を回転させれば、走行用モータ40は現状態とは逆回転を開始するため、そのまま、訓練者Ｍは逆方向への歩行アシストを確保した状態で、自動的に現状態と反対方向（図１において右方向）へ歩行を開始することができる。

以上の操作を繰り返すことによって往復歩行の訓練をすることができる。

また、訓練者Ｍが方向転換したい場合、次のような方法も考えられる。この方法は、走行用ステック944 を倒したまま、即ち、走行用モータ40を作動させたままの状態で方向転換しようとする場合である。この場合、訓練者Ｍの進退の回転によって、第二リミットスイッチ75が第一リミットスイッチ74よりも速く作動するように第二調節板72の切り欠き部722 および第一調節板71の大径部812 が構成されている。

まず、訓練者Ｍが、走行用ステック944 を倒したまま方向転換をしようとして身体を回転させると、まず、前記第二調節板72が回転して第二リミットスイッチ75にその円部721 が接触して作動し、前記走行モータ40の回転を停止させる。

この状態で、訓練者Ｍが、更に、同じ方向に回転を続け、左又は右に９０°回転すると第一リミットスイッチ74にその大径部 (第一調節板71の)812が接触して作動し、この結果前記走行モータ40の回転が現状態の回転とは逆回転する状態に切り替わる。

そして、訓練者Ｍが、更に、回転を続けると、記第二調節板72が更に同じ方向に回転して第二リミットスイッチ75がその円部721 の接触から開放されて反対側の切り欠き部722 に達し、前記走行モータ40は現状態の回転とは逆方向への回転を開始する。このため、訓練者Ｍは歩行アシストを確保した状態で、自動的に現状態と反対方向（図１において右方向）へ歩行を開始することができる。

なお、訓練者Ｍが右方向に進んだ後、走行用ステック944 を倒したまま方向転換をしようとして身体を回転させると、まず、前記第二調節板72が回転して第二リミットスイッチ75にその円部721 が接触して作動し、前記走行モータ40の回転は停止する。

この状態で、訓練者が、更に、同じ方向に回転を続け、左又は右に９０°回転すると第一リミットスイッチ71はこの大径部712 の接触を解除されて作動し、その結果、前記走行モータ40の回転が現状態と逆回転する状態に切り替わる。

そして、訓練者Ｍが、更に、同方向に回転を続けると、記第二調節板72が更に同じ方向に回転して第二リミットスイッチ75がその円部721 の接触から開放されて反対側の切り欠き部722 に達し、前記走行モータ40は現状態とは逆方向へ再度回転を開始する。このため、訓練者Ｍは歩行アシストを確保した状態で、自動的に反対方向（図１において、左方向へ）へ歩行を開始することができる。

以上の操作を繰り返すことによって、訓練者Ｍは、走行用ステック944 を倒したまま往復歩行の訓練をすることができる。

リハビリ治療の一つとして、歩行障害者が歩行訓練を行う装置として病院や老人施設等において利用できる。

図１はこの発明に係る歩行訓練装置の正面図である。図２は同右側面図である。図３は図１におけるIII 部拡大図である。図４は図３におけるIV矢視図である。図５は図３における V矢視図である。図６は図３におけるVI -VI 断面図（センサ板を除いた状態）である。図７は第一センサ板の平面図である。図８は第二センサ板の平面図である。

符号の説明

Ａ … 歩行訓練装置。
12 … 走行レール
46 … 走行原動輪
40 … 走行モータ
71 … 第一調節板（方向センサ）
74 … 第一リミットスイッチ（方向センサ）
90 … 訓練者支持フレーム

Claims

一軸の走行レールに訓練者支持フレームを吊り下げるとともにこの訓練者支持フレームを走行原動輪を介して前記走行レールに沿って移動可能に配置し、前記走行原動輪を走行モータで回転させることによって前記訓練者支持フレームの前進移動をアシストする歩行訓練装置において、前記訓練者支持フレームの向きを方向センサで検知し、その方向に移動アシストするように自動で前記走行モータの回転方向を切り替えることを特徴とする歩行訓練装置。