JP4168242B2 - リハビリテーション支援装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、運動機能や脳機能などに傷害を持つ患者を対象とし、リハビリテーションを行っている患者の状態を計測し、訓練内容を評価するリハビリテーション支援装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の肢体駆動装置の制御装置においては、人間の肢体位置を監視しながらそれを動かし、関節に無理な負荷をかけず、装置自体にも安全性を持たせながら治療を行うものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１５４９００号公報
【０００４】
以下、特開平９−１５４９００号公報記載の肢体駆動装置の制御装置について図１４を用いて簡単に説明する。
図１４において、１０１は駆動装置のアーム、１０２は肢体、１０３はスプリント（手先位置）、１０４は力センサ、１０５はモータ、１０６は回転角検出部、１０７はアナログ／デジタル変換器、１０８は変位演算処理部、１０９は逆運動学計算部、１１０ｂは目標位置設定部、１１１は回転角変換回路、１１２はゲイン積分器、１１３はデジタル／アナログ変換器、１１４はサーボアンプ、１１５ｂは肢体位置算出部、１１６はインピーダンス変換部、１１７は関節負荷計測センサである。
以上の構成において、駆動装置のアーム１０１を用いて訓練パターンで肢体１０２を駆動し、力センサ１０４においてスプリント１０３にかかる負荷を計測し、図示しない負荷推定部において装置に取り付けられた肢体への負荷を常に監視し、インピーダンス変換部１１６において肢体への過負荷付近によりインピーダンス定数を変更し、訓練軌道に沿って動作する。
上記のような肢体駆動装置の制御装置において、肢体に装着した装置の動作によって肢体を動かす目的で、装置に取り付けられた力センサまたは位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御し、肢体を訓練軌道に沿って動作させるようになっている。
また、装置に足関節駆動部を備え、肢体の足関節の訓練を行う足関節装置がある。例えば、酒井医療株式会社のアンクルストレッチャーがある。
ここで、第２１回バイオメカニズム学術講演会予稿集（Ｐ４１５〜４１８，２０００年１１月２３、２４日）に基づいて、筋硬度計について説明する。筋硬度を計測し、客観的に評価する研究は多数ある。
これらは、被計測部に対する負荷方法により、動的荷重パターン、静的荷重パターンの２つに大別される。動的荷重パターンは、荷重を周期的に変化させるのが特徴であり、代表例として、筋に振動もしくは衝撃を与え、その周波数応答から硬さを評価する方法が挙げられる。
一方、静的荷重パターンに分類されるものとして、生体にステップ状の負荷をかけたときの応答を利用するもの、触診動作を模倣したものがあげられる。荷重が周期的でないのが特徴で、筋の力学的性質をモデル化することにより硬さを評価するものが多い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の肢体駆動装置の制御装置においては、肢体に装着した装置の動作によって肢体を動かす目的で、装置に取り付けられた力センサまたは位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御し、肢体を訓練軌道に沿って動作させることができるが、歩行周期の位相にあわせて股・膝・足関節駆動部を駆動し、訓練者の下肢の筋硬度を計測するとともに、前記筋硬度に応じて、股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度を変化させながら、歩行周期にあわせて股、膝もしくは足関節を屈曲させることができなかった。
また、従来の足関節装置においては、足関節の底屈・背屈訓練はできるが、歩行周期の位相にあわせて股・膝・足関節駆動部を駆動し、訓練者の下肢の筋硬度を計測するとともに、前記筋硬度に応じて、股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度を変化させながら、歩行周期にあわせて股、膝もしくは足関節を屈曲させることができなかった。
したがって、本発明の目的は、歩行周期にあわせて股・膝・足関節駆動部を駆動し、訓練者の下肢の筋硬度を計測するとともに、前記筋硬度に応じて、股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度を変化させながら、歩行周期にあわせて股、膝もしくは足関節を屈曲させる筋硬度を指標とするリハビリテーション支援装置を提供することである。
また、訓練者の下肢の筋硬度（筋緊張の度合い）が急激に緊張した場合、下肢訓練装置の全自由度方向の動作をフリーにする筋硬度を指標とするリハビリテーション支援装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１記載のリハビリテーション支援装置は、訓練者の肢体に装着した肢体装着装置の動作によって訓練者の肢体を訓練軌道に沿って繰り返し訓練を行うため前記肢体装着装置に取り付けられた力センサまたは位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御する下肢駆動部を備えた下肢訓練装置において、訓練者の下肢を装着する下肢装着部に訓練者の下肢の筋硬度を計測する筋硬度計と、前記下肢駆動部に前記訓練軌道に沿って訓練者の足関節を駆動する足関節駆動部と、コントローラ内に訓練データを記憶する訓練データ記憶部と、前記コントローラ内に訓練者の下肢の筋硬度を計測し前記訓練軌道を生成する訓練結果評価部とを備えたことを特徴とする。
また、請求項２記載の発明によれば、訓練者の肢体に装着した肢体装着装置の動作によって訓練者の肢体を訓練軌道に沿って繰り返し訓練を行うため前記肢体装着装置に取り付けられた力センサまたは位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御する下肢駆動部を備えた下肢訓練装置において、訓練者の下肢を装着する下肢装着部に訓練者の下肢の筋硬度を計測する筋硬度計と、下肢駆動部に訓練者の足関節を駆動する足関節駆動部と、コントローラ内に訓練データを記憶する訓練データ記憶部と、前記コントローラ内に訓練者の下肢の筋硬度を計測し訓練軌道を生成する訓練結果評価部とを備え、前記訓練結果評価部が、Ｘ回前の繰り返し訓練での歩行周期のある位相における訓練者の下肢の筋硬度Ｓｐと、現在の繰り返し訓練での歩行周期の前記ある位相における訓練者の下肢の筋硬度ＳＮと、予め設定した筋硬度の差のしきい値Ｓε １ と、予め設定した筋硬度の差のしきい値Ｓε ２ とを比較して、
Ｓｐ−ＳＮ＞Ｓε１の場合、股関節を前方へ屈曲する方向の股関節最大屈曲角度、膝関節を直立から後方へ屈曲する膝関節最大屈曲角度もしくは足関節を前方へ背屈する方向の足関節最大背屈角度を拡大し、
ＳＮ−Ｓｐ＞Ｓε２の場合、前記股関節最大屈曲角度、前記膝関節最大屈曲角度もしくは前記足関節最大背屈角度を縮小し、
それ以外の場合、Ｘ回前の繰り返し訓練における前記股関節最大屈曲角度、前記膝関節最大屈曲角度もしくは前記足関節最大屈曲角度を維持し、前記コントローラに動作指令を与えることを特徴とする。
さらに、請求項３記載の発明は、訓練者の肢体に装着した肢体装着装置の動作によって訓練者の肢体を訓練軌道に沿って繰り返し訓練を行うため前記肢体装着装置に取り付けられた力センサまたは位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御する下肢駆動部を備えた下肢訓練装置において、訓練者の下肢を装着する下肢装着部に訓練者の下肢の筋硬度を計測する筋硬度計と、下肢駆動部に訓練者の足関節を駆動する足関節駆動部と、コントローラ内に訓練データを記憶する訓練データ記憶部と、前記コントローラ内に訓練者の下肢の筋硬度を計測し訓練軌道を生成する訓練結果評価部とを備え、前記訓練結果評価部が、Ｘ回前の繰り返し訓練での歩行周期のある位相における訓練者の下肢の筋硬度Ｓｐと、現在の繰り返し訓練での歩行周期の前記ある位相における訓練者の下肢の筋硬度ＳＮと、予め設定した筋硬度の差のしきい値Ｓε １ と、予め設定した筋硬度の差のしきい値Ｓε ２ とを比較して、
Ｓｐ−ＳＮ＞Ｓε１の場合、股関節を前方へ屈曲する方向の股関節最大屈曲角度、膝関節を直立から後方へ屈曲する膝関節最大屈曲角度もしくは足関節を前方へ背屈する方向の足関節最大背屈角度を拡大し、
ＳＮ−Ｓｐ＞Ｓε２の場合、前記股関節最大屈曲角度、前記膝関節最大屈曲角度もしくは前記足関節最大背屈角度を縮小し、
それ以外の場合、Ｘ回前の繰り返し訓練における前記股関節最大屈曲角度、前記膝関節最大屈曲角度もしくは前記足関節最大屈曲角度を維持し、前記コントローラに動作指令を与え、前記股関節最大屈曲角度、前記膝関節最大屈曲角度もしくは前記足関節最大屈曲角度が健常者の平均値として設定した値と同等になるまで、歩行周期の位相にあわせて股、膝もしくは足関節を屈曲させることを特徴とする。
以上の請求項１〜３のいずれか１項記載のリハビリテーション支援装置によれば、股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度が健常者の平均値として設定した値と同等になるまで、歩行周期の位相にあわせて股、膝もしくは足関節を屈曲させることが可能となるので、訓練者の下肢の筋硬度（筋緊張の度合い）に応じて、股、膝もしくは足関節を屈曲させることができ、効果的なリハビリ訓練ができるようになる。
【０００７】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載のリハビリテーション支援装置において、下肢の筋硬度を腓腹筋の筋硬度とし、足関節の最大背屈角度が健常者の平均値として設定した値と同等になるまで、歩行周期の位相にあわせて足関節を背屈させることを特徴とする。
上記構成のリハビリテーション支援装置によれば、足関節の最大背屈角度が健常者の平均値として設定した値と同等になるまで、歩行周期の位相にあわせて足関節を背屈させることで、訓練者の腓腹筋の筋硬度（筋緊張の度合い）に応じて、足関節を背屈させることができ、効果的なリハビリ訓練ができるようになる。
請求項５記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載のリハビリテーション支援装置において、下肢の筋硬度をハムストリングスの筋硬度とし、股関節の最大屈曲角度が健常者の平均値として設定した値と同等になるまで、ＳＬＲ（Ｓｔｒａｉｇｈｔ ｌｅｇ ｒａｉｓｉｎｇ）でストレッチ運動訓練を行わせることを特徴とする。
上記構成のリハビリテーション支援装置によれば、股関節の最大屈曲角度が健常者の平均値として設定した値と同等になるまで、ＳＬＲでストレッチ運動訓練を行わせることで、訓練者のハムストリングスの筋硬度（筋緊張の度合い）に応じて、股関節の最大屈曲角度を変化させながらＳＬＲでストレッチ運動訓練ができるようになる。
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項記載のリハビリテーション支援装置において、前記訓練結果評価部が、Ｙ回前の繰り返し訓練でのある肢位における訓練者の下肢の筋硬度Ｓｐ１と、現在の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者の下肢の筋硬度ＳＮとを比較して、予め設定した筋硬度の差のしきい値Ｓε ３ に対し、ＳＮ−Ｓｐ１＞Ｓε３ である場合、もしくは、
Ｚ（＞Ｙ）回前の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者の下肢の筋硬度Ｓｐ２と、現在の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者の下肢の筋硬度ＳＮとを比較して、予め設定した筋硬度の差のしきい値Ｓε ４ に対し、ＳＮ−Ｓｐ２＞Ｓε４ である場合には、
前記コントローラに動作指令を与え、前記下肢訓練装置の全自由度方向の動作をフリーにすることを特徴とする。
上記構成のリハビリテーション支援装置によれば、前記下肢訓練装置の全自由度方向の動作をフリーにすることで、訓練者の下肢の筋硬度（筋緊張の度合い）が急激に硬くなった場合、訓練者の下肢にかかる負荷を低減することができるようになる。
請求項７記載の発明は、請求項６記載のリハビリテーション支援装置において、下肢の筋硬度をハムストリングスの筋硬度とし、前記下肢訓練装置の全自由度方向の動作をフリーにすることを特徴とする。
上記構成のリハビリテーション支援装置によれば、前記下肢訓練装置の全自由度方向の動作をフリーにすることで、訓練者のハムストリングスの筋硬度（筋緊張の度合い）が急激に硬くなった場合、訓練者の下肢にかかる負荷を低減することができるようになる。
請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項記載のリハビリテーション支援装置において、前記足関節駆動部が、回転機構を備え、前記コントローラの動作指令を基に、訓練者の足関節を底屈、背屈させることを特徴とする。
上記構成のリハビリテーション支援装置によれば、前記足関節駆動部が、回転機構を備え、前記コントローラの動作指令を基に、訓練者の足関節を底屈、背屈させることで、歩行周期の位相にあわせて、足関節を底屈、背屈させることができ、効果的なリハビリ訓練ができるようになる。
【０００８】
【発明の実施形態】
本発明の第１の実施の形態の筋硬度を指標とするリハビリテーション支援装置について図１〜図４に基づいて説明する。
図１において、１は下肢訓練装置、２はコントローラ、３は訓練結果評価部、４は訓練データ記憶部、５は力センサ、６は大腿装着部、７は下腿装着部、８は訓練軌道（歩行パターン）、９は訓練者、１０は下肢駆動部、１１は操作パネル、１２は筋硬度計、１３は足関節駆動部である。
図２は、本発明の実施の形態の歩行パターンの実現と、健常者の歩行周期の踵接地、足底接地、立脚中期、踵離地、尖足離地、遊脚初期および遊脚後期の股関節、膝関節および足関節の関節運動と歩行パターンを示す図である。
図３は健常者の歩行周期の股関節、膝関節および足関節の関節運動と歩行パターンを示す図である。
図４は訓練者の履歴で、（ａ）は訓練者の股関節の最大屈曲角度の履歴、（ｂ）は訓練者のハムストリングスの筋硬度の履歴である。
まず、図３の健常者の歩行周期の股関節、膝関節および足関節の関節運動と歩行パターンについて説明する。
踵接地において、股関節は最大屈曲位となり以後伸展していき、膝関節はほぼ完全伸展し以後屈曲していき、足関節は背屈位から底屈していく。
足底接地において、股関節は伸展していき、膝関節は屈曲していき、足関節は底屈位（約１０°）となる。
立脚中期において、股関節は伸展していき、膝関節は立脚期での最大屈曲位（約２０°）となり、足関節は背屈していく。
踵離地において、股関節は最大伸展位（約１０°）となり、膝関節は伸展から屈曲に変わっていき、足関節は最大背屈位（約１０°）となり以後は底屈していく。
足尖離地において、股関節は屈曲に向かい、膝関節は屈曲に向かい、足関節は最大底屈位（約２０°）となる。遊
脚初期において、股関節は加速しながら屈曲していき、膝関節は最大約６０°まで屈曲していき、足関節は背屈していく。
遊脚後期において、股関節は減速しながら屈曲していき、膝関節は伸展していき、足関節は背屈位を保つ。
健常者の歩行時には、上記踵接地、足底接地、立脚中期、踵離地、足尖離地、遊脚初期および遊脚後期が繰り返される。
【０００９】
図２は、訓練結果評価部がコントローラに動作指令を与え、コントローラが下肢駆動部、足関節駆動部を制御し歩行パターンを実現した図である。（ａ）は踵接地、（ｂ）は足底接地、（ｃ）は立脚中期、（ｄ）は踵離地、（ｅ）は足尖離地、（ｆ）は遊脚初期、（ｇ）は遊脚後期を実現した図である。
医師や理学療法士が、操作パネルを用いて、訓練内容（訓練モード、繰り返し回数、硬さ、股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度、訓練軌道（歩行パターン））を入力し、訓練データ記憶部から訓練軌道（歩行パターン）のデータが呼び出される。
そして、コントローラが下肢駆動部、足関節駆動部を制御し、踵接地、足底接地、立脚中期、踵離地、足尖離地、遊脚初期および遊脚後期を１周期とする歩行パターンに沿って、他動運動訓練の動作を繰り返す。
また、力センサにより訓練者の発生する力を検出し、コントローラが下肢駆動部をメカニカルインピーダンス（Ｍ１：慣性、Ｂ１：粘性、Ｋ１：剛性）制御して、訓練者に無理な負荷がかからないようにする。
歩行周期の踵接地の位相において、コントローラが、Ｉ／Ｏポートを介して筋硬度計の内部に備えられたアクチュエータを駆動することで、訓練者の下肢たとえばハムストリングスの筋硬度を計測し、訓練データ記憶部が訓練者のハムストリングスの筋硬度を記憶する。
訓練結果評価部が、Ｘ回前の繰り返し訓練での歩行周期の踵接地の位相における訓練者のハムストリングスの筋硬度Ｓpと、現在の繰り返し訓練での歩行周期の踵接地の位相におけるハムストリングスの筋硬度ＳNとを比較して、（Ｓp−ＳN）としきい値Ｓε1との大小関係を判断する。
訓練結果評価部は、Ｘ回前の繰り返し訓練での歩行周期の踵接地の位相における訓練者のハムストリングスの筋硬度Ｓpと、現在の繰り返し訓練での歩行周期の踵接地の位相におけるハムストリングスの筋硬度ＳNとを比較して、Ｓp−ＳN＞Ｓε1の場合、股関節の屈曲角度をα°拡大し、ＳN−Ｓp＞Ｓε2の場合、股関節の屈曲角度をβ°縮小し、それ以外の場合、Ｘ回前の繰り返し訓練における股関節の最大屈曲角度を維持し、コントローラに動作指令を与え、歩行周期の位相にあわせて下肢駆動部を駆動することで、股関節を屈曲させる。
【００１０】
図４（ａ）に示す訓練者の股関節の最大屈曲角度の履歴、図４（ｂ）に示す訓練者のハムストリングスの筋硬度の履歴について説明する。
１回目から（Ｘ＋１）回目までの繰り返し訓練において、股関節の最大屈曲角度は、医師や理学療法士が設定した角度θとなっている。
１回目の繰り返し訓練での歩行周期の踵接地の位相における訓練者のハムストリングスの筋硬度ＳpがＡ、（Ｘ＋１）回目の繰り返し訓練での歩行周期の踵接地の位相における訓練者のハムストリングスの筋硬度ＳNが（Ａ−２Ｓε1）であり、Ｓp−ＳN＞Ｓε1の場合に相当するため、（Ｘ＋２）回目から（２Ｘ＋１）回目までの繰り返し訓練においては、股関節の最大屈曲角度がα°拡大し、股関節の最大屈曲角度はθ＋α°となっている。
（Ｘ＋１）回目の繰り返し訓練での歩行周期の踵接地の位相における訓練者のハムストリングスの筋硬度Ｓpが（Ａ−２Ｓε1）、（２Ｘ＋１）回目の繰り返し訓練での歩行周期の足尖離地の位相における訓練者の腓腹筋の筋硬度ＳNが（Ａ−２Ｓε1＋１．５Ｓε2）であり、ＳN−Ｓp＞Ｓε2の場合に相当するため、（２Ｘ＋２）回目から（３Ｘ＋１）回目までの繰り返し訓練においては、股関節の屈曲角度をβ°縮小し、股関節の最大屈曲角度はθ＋α°−β°となっている。
（２Ｘ＋１）回目の繰り返し訓練での歩行周期の踵接地の位相における訓練者のハムストリングスの筋硬度Ｓpが（Ａ−２Ｓε1＋１．５Ｓε2）、（３Ｘ＋１）回目の繰り返し訓練での歩行周期の踵接地の位相における訓練者のハムストリングスの筋硬度ＳNが（Ａ−２Ｓε1＋Ｓε2）であり、それ以外の場合に相当するため、（３Ｘ＋２）回目から（４Ｘ＋１）回目までの繰り返し訓練においては、Ｘ回前の繰り返し訓練における股関節の最大屈曲角度を維持し、股関節の最大屈曲角度はθ＋α°−β°となっている。
【００１１】
本発明の実施の形態の筋硬度を指標とするリハビリテーション支援装置は、訓練者９の肢体に装着した装置の動作によって訓練者９の肢体を訓練軌道８に沿って繰り返し訓練を行う目的で、装置に取り付けられた力センサ５または位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御する下肢駆動部１０を備えた下肢訓練装置１において、訓練者９の大腿を装着する大腿装着部６に訓練者９の下肢の筋硬度を計測する筋硬度計１２と、下肢駆動部１０に訓練者９の足関節を駆動する足関節駆動部１３と、コントローラ２内に訓練データを記憶する訓練データ記憶部４と、前記コントローラ２内に訓練者９の下肢の筋硬度を計測し訓練軌道を生成する訓練結果評価部３とを備え、前記訓練結果評価部３が、Ｘ回前の繰り返し訓練での歩行周期のある位相における訓練者９の下肢の筋硬度Ｓpと、現在の繰り返し訓練での歩行周期の前記ある位相における訓練者９の下肢の筋硬度ＳNとを比較して、Ｓp−ＳN＞Ｓε1の場合、股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度をα°拡大し、ＳN−Ｓp＞Ｓε2の場合、股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度をβ°縮小し、それ以外の場合、Ｘ回前の繰り返し訓練における股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度を維持し、前記コントローラ２に動作指令を与え、股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度が健常者の平均値として設定した値と同等になるまで、歩行周期の位相にあわせて股、膝もしくは足関節を屈曲させることである。
【００１２】
本発明の実施の形態によれば、訓練者９の肢体に装着した装置の動作によって訓練者９の肢体を訓練軌道８に沿って繰り返し訓練を行う目的で、装置に取り付けられた力センサ５または位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御する下肢駆動部１０を備えた下肢訓練装置１において、訓練者９の大腿を装着する大腿装着部６に訓練者９の下肢の筋硬度を計測する筋硬度計１２と、下肢駆動部１０に訓練者９の足関節を駆動する足関節駆動部１３と、コントローラ２内に訓練データを記憶する訓練データ記憶部４と、前記コントローラ２内に訓練者９の下肢の筋硬度を計測し訓練軌道を生成する訓練結果評価部３とを備え、前記訓練結果評価部３が、Ｘ回前の繰り返し訓練での歩行周期のある位相における訓練者９の下肢の筋硬度Ｓpと、現在の繰り返し訓練での歩行周期の前記ある位相における訓練者９の下肢の筋硬度ＳNとを比較して、Ｓp−ＳN＞Ｓε1の場合、股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度をα°拡大し、ＳN−Ｓp＞Ｓε2の場合、股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度をβ°縮小し、それ以外の場合、Ｘ回前の繰り返し訓練における股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度を維持し、前記コントローラ２に動作指令を与え、股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度が健常者の平均値として設定した値と同等になるまで、歩行周期の位相にあわせて股、膝もしくは足関節を屈曲させることで、訓練者の下肢の筋硬度（筋緊張の度合い）に応じて、股、膝もしくは足関節を屈曲させることができ、効果的なリハビリ訓練ができる。
【００１３】
本発明の第２の実施の形態の筋硬度を指標とするリハビリテーション支援装置について図５および図６に基づいて説明する。
図５において、１は下肢訓練装置、２はコントローラ、３は訓練結果評価部、４は訓練データ記憶部、５は力センサ、６は大腿装着部、７は下腿装着部、８は訓練軌道（歩行パターン）、９は訓練者、１０は下肢駆動部、１１は操作パネル、１２は筋硬度計、１３は足関節駆動部である。
図５は、本発明の実施の形態の歩行パターンの実現と、健常者の歩行周期の踵接地、足底接地、立脚中期、踵離地、尖足離地、遊脚初期および遊脚後期の股関節、膝関節および足関節の関節運動と歩行パターンを示す図である。
図６（ａ）は訓練者の足関節の最大背屈角度の履歴である。図６（ｂ）は訓練者の腓腹筋の筋硬度の履歴である。
図３の健常者の歩行周期の股関節、膝関節および足関節の関節運動と歩行パターンについて説明する。
踵接地において、股関節は最大屈曲位となり以後伸展していき、膝関節はほぼ完全伸展し以後屈曲していき、足関節は背屈位から底屈していく。
足底接地において、股関節は伸展していき、膝関節は屈曲していき、足関節は底屈位（約１０°）となる。
立脚中期において、股関節は伸展していき、膝関節は立脚期での最大屈曲位（約２０°）となり、足関節は背屈していく。
踵離地において、股関節は最大伸展位（約１０°）となり、膝関節は伸展から屈曲に変わっていき、足関節は最大背屈位（約１０°）となり以後は底屈していく。
足尖離地において、股関節は屈曲に向かい、膝関節は屈曲に向かい、足関節は最大底屈位（約２０°）となる。
遊脚初期において、股関節は加速しながら屈曲していき、膝関節は最大約６０°まで屈曲していき、足関節は背屈していく。
遊脚後期において、股関節は減速しながら屈曲していき、膝関節は伸展していき、足関節は背屈位を保つ。
健常者の歩行時には、上記踵接地、足底接地、立脚中期、踵離地、足尖離地、遊脚初期および遊脚後期が繰り返される。
【００１４】
図２は、訓練結果評価部がコントローラに動作指令を与え、コントローラが下肢駆動部、足関節駆動部を制御し歩行パターンを実現した図である。（ａ）は踵接地、（ｂ）は足底接地、（ｃ）は立脚中期、（ｄ）は踵離地、（ｅ）は足尖離地、（ｆ）は遊脚初期、（ｇ）は遊脚後期を実現した図である。医師や理学療法士が、操作パネルを用いて、訓練内容（訓練モード、繰り返し回数、硬さ、股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度、訓練軌道（歩行パターン））を入力し、訓練データ記憶部から訓練軌道（歩行パターン）のデータが呼び出される。
そして、コントローラが下肢駆動部、足関節駆動部を制御し、踵接地、足底接地、立脚中期、踵離地、足尖離地、遊脚初期および遊脚後期を１周期とする歩行パターンに沿って、他動運動訓練の動作を繰り返す。
また、力センサにより訓練者の発生する力を検出し、コントローラが下肢駆動部をメカニカルインピーダンス（Ｍ１：慣性、Ｂ１：粘性、Ｋ１：剛性）制御して、訓練者に無理な負荷がかからないようにする。
歩行周期の足尖離地の位相において、コントローラが、Ｉ／Ｏポートを介して筋硬度計の内部に備えられたアクチュエータを駆動することで、訓練者の下肢たとえば腓腹筋の筋硬度を計測し、訓練データ記憶部が訓練者の腓腹筋の筋硬度を記憶する。訓練結果評価部が、Ｘ回前の繰り返し訓練での歩行周期の足尖離地の位相における訓練者の腓腹筋の筋硬度Ｓpと、現在の繰り返し訓練での歩行周期の足尖離地の位相における腓腹筋の筋硬度ＳNとを比較して、（Ｓp−ＳN）としきい値Ｓε1との大小関係を判断する。訓練結果評価部は、Ｘ回前の繰り返し訓練での歩行周期の足尖離地の位相における訓練者の腓腹筋の筋硬度Ｓpと、現在の繰り返し訓練での歩行周期の足尖離地の位相における腓腹筋の筋硬度ＳNとを比較して、Ｓp−ＳN＞Ｓε1の場合、足関節の背屈角度をα°拡大し、ＳN−Ｓp＞Ｓε1の場合、足関節の背屈角度をβ°縮小し、それ以外の場合、Ｘ回前の繰り返し訓練における足関節の最大背屈角度を維持し、コントローラに動作指令を与え、歩行周期の位相にあわせて足関節駆動部を駆動することで、足関節を背屈させる。
【００１５】
図６（ａ）に示す訓練者の足関節の最大背屈角度の履歴、図６（ｂ）に示す訓練者の腓腹筋の筋硬度の履歴について説明する。
１回目から（Ｘ＋１）回目までの繰り返し訓練において、足関節の最大背屈角度は、医師や理学療法士が設定した角度θとなっている。１回目の繰り返し訓練での歩行周期の足尖離地の位相における訓練者の腓腹筋の筋硬度ＳpがＡ、（Ｘ＋１）回目の繰り返し訓練での歩行周期の足尖離地の位相における訓練者の腓腹筋の筋硬度ＳNが（Ａ−２Ｓε1）であり、Ｓp−ＳN＞Ｓε1の場合に相当するため、（Ｘ＋２）回目から（２Ｘ＋１）回目までの繰り返し訓練においては、足関節の最大背屈角度がα°拡大し、足関節の最大背屈角度はθ＋α°となっている。
（Ｘ＋１）回目の繰り返し訓練での歩行周期の足尖離地の位相における訓練者の腓腹筋の筋硬度Ｓpが（Ａ−２Ｓε1）、（２Ｘ＋１）回目の繰り返し訓練での歩行周期の足尖離地の位相における訓練者の腓腹筋の筋硬度ＳNが（Ａ−２Ｓε1＋１．５Ｓε2）であり、ＳN−Ｓp＞Ｓε2の場合に相当するため、（２Ｘ＋２）回目から（３Ｘ＋１）回目までの繰り返し訓練においては、足関節の背屈角度をβ°縮小し、足関節の最大背屈角度はθ＋α°−β°となっている。（２Ｘ＋１）回目の繰り返し訓練での歩行周期の足尖離地の位相における訓練者の腓腹筋の筋硬度Ｓpが（Ａ−２Ｓε1＋１．５Ｓε2）、（３Ｘ＋１）回目の繰り返し訓練での歩行周期の足尖離地における訓練者の腓腹筋の筋硬度ＳNが（Ａ−２Ｓε1＋Ｓε2）であり、それ以外の場合に相当するため、（３Ｘ＋２）回目から（４Ｘ＋１）回目までの繰り返し訓練においては、Ｘ回前の繰り返し訓練における足関節の最大背屈角度を維持し、足関節の最大背屈角度はθ＋α°−β°となっている。
【００１６】
本発明の実施の形態の筋硬度を指標とするリハビリテーション支援装置は、訓練者９の肢体に装着した装置の動作によって訓練者９の肢体を訓練軌道８に沿って繰り返し訓練を行う目的で、装置に取り付けられた力センサ５または位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御する下肢駆動部１０を備えた下肢訓練装置１において、訓練者９の下腿を装着する下腿装着部７に訓練者９の下肢の筋硬度を計測する筋硬度計１２と、下肢駆動部１０に訓練者９の足関節を駆動する足関節駆動部１３と、コントローラ２内に訓練データを記憶する訓練データ記憶部４と、前記コントローラ２内に訓練者９の下肢の筋硬度を計測し訓練軌道を生成する訓練結果評価部３とを備え、前記訓練結果評価部３が、Ｘ回前の繰り返し訓練での歩行周期のある位相における訓練者９の腓腹筋の筋硬度Ｓpと、現在の繰り返し訓練での歩行周期の前記ある位相における訓練者９の腓腹筋の筋硬度ＳNとを比較して、Ｓp−ＳN＞Ｓε1の場合、足関節の最大背屈角度をα°拡大し、ＳN−Ｓp＞Ｓε2の場合、足関節の最大背屈角度をβ°縮小し、それ以外の場合、Ｘ回前の繰り返し訓練における足関節の最大背屈角度を維持し、前記コントローラ２に動作指令を与え、足関節の最大背屈角度が健常者の平均値として設定した値と同等になるまで、歩行周期の位相にあわせて足関節を背屈させることである。
【００１７】
本発明の実施の形態によれば、訓練者９の肢体に装着した装置の動作によって訓練者９の肢体を訓練軌道８に沿って繰り返し訓練を行う目的で、装置に取り付けられた力センサ５または位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御する下肢駆動部１０を備えた下肢訓練装置１において、訓練者９の下腿を装着する下腿装着部７に訓練者９の下肢の筋硬度を計測する筋硬度計１２と、下肢駆動部１０に訓練者９の足関節を駆動する足関節駆動部１３と、コントローラ２内に訓練データを記憶する訓練データ記憶部４と、前記コントローラ２内に訓練者９の下肢の筋硬度を計測し訓練軌道を生成する訓練結果評価部３とを備え、前記訓練結果評価部３が、Ｘ回前の繰り返し訓練での歩行周期のある位相における訓練者９の腓腹筋の筋硬度Ｓpと、現在の繰り返し訓練での歩行周期の前記ある位相における訓練者９の腓腹筋の筋硬度ＳNとを比較して、Ｓp−ＳN＞Ｓε1の場合、足関節の最大背屈角度をα°拡大し、ＳN−Ｓp＞Ｓε2の場合、足関節の最大背屈角度をβ°縮小し、それ以外の場合、Ｘ回前の繰り返し訓練における足関節の最大背屈角度を維持し、前記コントローラ２に動作指令を与え、足関節の最大背屈角度が健常者の平均値として設定した値と同等になるまで、歩行周期の位相にあわせて足関節を背屈させることで、訓練者の腓腹筋の筋硬度（筋緊張の度合い）に応じて、足関節を背屈させることができ、効果的なリハビリ訓練ができる。
【００１８】
本発明の第３の実施の形態の筋硬度を指標とするリハビリテーション支援装置について図７および図８に基づいて説明する。
図７において、１は下肢訓練装置、２はコントローラ、３は訓練結果評価部、４は訓練データ記憶部、５は力センサ、６は大腿装着部、７は下腿装着部、９は訓練者、１０は下肢駆動部、１１は操作パネル、１２は筋硬度計、１４は訓練軌道（ＳＬＲ）である。
図８（ａ）は訓練者の股関節の最大屈曲角度の履歴である。図８（ｂ）は訓練者のハムストリングスの筋硬度の履歴である。
医師や理学療法士が、操作パネルを用いて、訓練内容（訓練モード、繰り返し回数、硬さ、股関節の最大屈曲角度、訓練軌道（ＳＬＲ））を入力し、訓練データ記憶部から訓練軌道（ＳＬＲ）のデータが呼び出される。
そして、コントローラが下肢駆動部をメカニカルインピーダンス（Ｍ１：慣性、Ｂ１：粘性、Ｋ１：剛性）制御し、訓練軌道（ＳＬＲ）に沿って動作させることで、訓練者は訓練軌道（ＳＬＲ）に沿ってストレッチ運動訓練を繰り返し行うことができる。
股関節最大屈曲位において、コントローラが、Ｉ／Ｏポートを介して筋硬度計の内部に備えられたアクチュエータを駆動することで、訓練者のハムストリングスの筋硬度を計測し、訓練データ記憶部が訓練者のハムストリングスの筋硬度を記憶する。
訓練結果評価部が、Ｘ回前の繰り返し訓練での股関節最大屈曲位における訓練者のハムストリングスの筋硬度Ｓpと、現在の繰り返し訓練での股関節最大屈曲位における訓練者のハムストリングスの筋硬度ＳNとを比較して、（Ｓp−ＳN）としきい値Ｓε2との大小関係を判断する。
訓練結果評価部は、Ｘ回前の繰り返し訓練での股関節最大屈曲位における訓練者のハムストリングスの筋硬度Ｓpと、現在の繰り返し訓練での股関節最大屈曲位における訓練者のハムストリングスの筋硬度ＳNとを比較して、Ｓp−ＳN＞Ｓε1の場合、股関節の最大屈曲角度をα°拡大し、ＳN−Ｓp＞Ｓε2の場合、股関節の最大屈曲角度をβ°縮小し、それ以外の場合、Ｘ回前の繰り返し訓練における股関節の最大屈曲角度を維持し、コントローラに動作指令を与え、股関節の最大屈曲角度が健常者の平均値として設定した値と同等になるまで、ＳＬＲでストレッチ運動訓練を行わせる。
【００１９】
図８（ａ）に示す訓練者の股関節の最大屈曲角度の履歴、図８（ｂ）に示す訓練者のハムストリングスの筋硬度の履歴について説明する。
１回目から（Ｘ＋１）回目までの繰り返し訓練において、股関節の最大屈曲角度は、医師や理学療法士が設定した角度θとなっている。１回目の繰り返し訓練での股関節最大屈曲位における訓練者のハムストリングスの筋硬度ＳpがＣ、（Ｘ＋１）回目の繰り返し訓練での股関節最大屈曲位における訓練者のハムストリングスの筋硬度ＳNが（Ｃ−２Ｓε2）であり、Ｓp−ＳN＞Ｓε1の場合に相当するため、（Ｘ＋２）回目から（２Ｘ＋１）回目までの繰り返し訓練においては、股関節の最大屈曲角度がα°拡大し、股関節の最大屈曲角度はθ＋α°となっている。
（２Ｘ＋１）回目の繰り返し訓練での股関節最大屈曲位における訓練者のハムストリングスの筋硬度Ｓpが（Ｃ−２Ｓε1）、（２Ｘ＋１）回目の繰り返し訓練での股関節最大屈曲位における訓練者のハムストリングスの筋硬度ＳNが（Ｃ−２Ｓε1＋１．５Ｓε2）であり、ＳN−Ｓp＞Ｓε2の場合に相当するため、（２Ｘ＋２）回目から（３Ｘ＋１）回目までの繰り返し訓練においては、股関節の最大屈曲角度をβ°縮小し、足関節の最大背屈角度はθとなっている。
（２Ｘ＋２）回目の繰り返し訓練での股関節最大屈曲位における訓練者のハムストリングスの筋硬度Ｓpが（Ｃ−２Ｓε1＋１．５Ｓε2）、（３Ｘ＋１）回目の繰り返し訓練での股関節最大屈曲位における訓練者のハムストリングスの筋硬度ＳNが（Ｃ−２Ｓε1＋Ｓε2）であり、それ以外の場合に相当するため、（３Ｘ＋２）回目から（４Ｘ＋１）回目までの繰り返し訓練においては、Ｘ回前の繰り返し訓練における股関節の最大屈曲角度を維持し、股関節の最大屈曲角度はθとなっている。
【００２０】
本発明の実施の形態の筋硬度を指標とするリハビリテーション支援装置は、訓練者９の肢体に装着した装置の動作によって訓練者９の肢体を訓練軌道８に沿って繰り返し訓練を行う目的で、装置に取り付けられた力センサ５または位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御する下肢駆動部１０を備えた下肢訓練装置１において、訓練者９の大腿を装着する大腿装着部６に訓練者９の下肢の筋硬度を計測する筋硬度計１２と、下肢駆動部１０に訓練者９の足関節を駆動する足関節駆動部１３と、コントローラ２内に訓練データを記憶する訓練データ記憶部４と、前記コントローラ２内に訓練者９の下肢の筋硬度を計測し訓練軌道を生成する訓練結果評価部３とを備え、前記訓練結果評価部３が、Ｘ回前の繰り返し訓練での股関節最大屈曲位における訓練者９のハムストリングスの筋硬度Ｓpと、現在の繰り返し訓練での股関節最大屈曲位における訓練者９のハムストリングスの筋硬度ＳNとを比較して、Ｓp−ＳN＞Ｓε1の場合、股関節の最大屈曲角度をα°拡大し、ＳN−Ｓp＞Ｓε2の場合、股関節の最大屈曲角度をβ°縮小し、それ以外の場合、Ｘ回前の繰り返し訓練における股関節の最大屈曲角度を維持し、前記コントローラ２に動作指令を与え、股関節の最大屈曲角度が健常者の平均値として設定した値と同等になるまで、ＳＬＲ（Ｓｔｒａｉｇｈｔ ｌｅｇ ｒａｉｓｉｎｇ）でストレッチ運動訓練を行わせることである。
【００２１】
本発明の実施の形態によれば、訓練者９の肢体に装着した装置の動作によって訓練者９の肢体を訓練軌道８に沿って繰り返し訓練を行う目的で、装置に取り付けられた力センサ５または位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御する下肢駆動部１０を備えた下肢訓練装置１において、訓練者９の大腿を装着する大腿装着部６に訓練者９の下肢の筋硬度を計測する筋硬度計１２と、下肢駆動部１０に訓練者９の足関節を駆動する足関節駆動部１３と、コントローラ２内に訓練データを記憶する訓練データ記憶部４と、前記コントローラ２内に訓練者９の下肢の筋硬度を計測し訓練軌道を生成する訓練結果評価部３とを備え、前記訓練結果評価部３が、Ｘ回前の繰り返し訓練での股関節最大屈曲位における訓練者９のハムストリングスの筋硬度Ｓpと、現在の繰り返し訓練での股関節最大屈曲位における訓練者９のハムストリングスの筋硬度ＳNとを比較して、Ｓp−ＳN＞Ｓε1の場合、股関節の最大屈曲角度をα°拡大し、ＳN−Ｓp＞Ｓε2の場合、股関節の最大屈曲角度をβ°縮小し、それ以外の場合、Ｘ回前の繰り返し訓練における股関節の最大屈曲角度を維持し、前記コントローラ２に動作指令を与え、股関節の最大屈曲角度が健常者の平均値として設定した値と同等になるまで、ＳＬＲ（Ｓｔｒａｉｇｈｔ ｌｅｇ ｒａｉｓｉｎｇ）でストレッチ運動訓練を行わせることで、訓練者のハムストリングスの筋硬度（筋緊張の度合い）に応じて、股関節の最大屈曲角度を変化させながらＳＬＲでストレッチ運動訓練ができる。
【００２２】
本発明の第４の実施の形態の筋硬度を指標とするリハビリテーション支援装置について図９および図１０に基づいて説明する。
図９において、１は下肢訓練装置、２はコントローラ、３は訓練結果評価部、４は訓練データ記憶部、５は力センサ、６は大腿装着部、７は下腿装着部、８は訓練軌道（歩行パターン）、９は訓練者、１０は下肢駆動部、１１は操作パネル、１２は筋硬度計、１３は足関節駆動部である。
図１０（ａ）は訓練者の腓腹筋の筋硬度の履歴１である。図１０（ｂ）は訓練者の腓腹筋の筋硬度の履歴２である。
医師や理学療法士が、操作パネルを用いて、訓練内容（訓練モード、繰り返し回数、硬さ、股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度、訓練軌道（歩行パターン））を入力し、訓練データ記憶部から訓練軌道（歩行パターン）のデータが呼び出される。
そして、コントローラが下肢駆動部をメカニカルインピーダンス（Ｍ１：慣性、Ｂ１：粘性、Ｋ１：剛性）制御し、訓練軌道（歩行パターン）に沿って動作させることで、訓練者は訓練軌道（歩行パターン）に沿って訓練を繰り返し行うことができる。ある肢位において、コントローラが、Ｉ／Ｏポートを介して筋硬度計の内部に備えられたアクチュエータを駆動することで、訓練者の腓腹筋の筋硬度を計測し、訓練データ記憶部が訓練者の腓腹筋の筋硬度を記憶する。
訓練結果評価部が、Ｙ回前の繰り返し訓練でのある肢位における訓練者の腓腹筋の筋硬度Ｓp1と、現在の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者の腓腹筋の筋硬度ＳNとを比較して、（ＳN−Ｓp1）としき値Ｓε3との大小関係を判断する。
訓練結果評価部は、Ｙ回前の繰り返し訓練でのある肢位における訓練者の腓腹筋の筋硬度Ｓp1と、現在の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者の腓腹筋の筋硬度ＳNとを比較して、ＳN−Ｓp1＞Ｓε3の場合、コントローラを介して、メカニカルインピーダンス（Ｍ１：慣性、Ｂ１：粘性、Ｋ１：剛性）の係数の剛性Ｋ１を０（Ｋ１＝０）とすることで、下肢訓練装置の全自由度方向の動作をフリーにする。
図１０（ａ）に示す訓練者の腓腹筋の筋硬度の履歴１について説明する。
（Ｍ−Ｙ）回目の繰り返し訓練でのある肢位における訓練者の腓腹筋の筋硬度Ｓp1がＤ、Ｍ回目の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者の腓腹筋の筋硬度ＳNが（Ｄ＋２Ｓε3）であり、ＳN−Ｓp1＞Ｓε3の場合に相当するため、コントローラを介して、メカニカルインピーダンス（Ｍ１：慣性、Ｂ１：粘性、Ｋ１：剛性）の係数の剛性Ｋ１を０（Ｋ１＝０）とすることで、下肢訓練装置の全自由度方向の動作をフリーにする。
また、訓練結果評価部は、Ｚ（＞Ｙ）回前の繰り返し訓練でのある肢位における訓練者の腓腹筋の筋硬度Ｓp2と、現在の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者の腓腹筋の筋硬度ＳNとを比較して、（ＳN−Ｓp2）としきい値Ｓε4との大小関係を判断する。
訓練結果評価部は、Ｚ回前の繰り返し訓練でのある肢位における訓練者の腓腹筋の筋硬度Ｓp1と、現在の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者の腓腹筋の筋硬度ＳNとを比較して、ＳN−Ｓp2＞Ｓε4の場合、コントローラを介して、メカニカルインピーダンス（Ｍ１：慣性、Ｂ１：粘性、Ｋ１：剛性）の係数の剛性Ｋ１を０（Ｋ１＝０）とすることで、下肢訓練装置の全自由度方向の動作をフリーにする。
【００２３】
図１０（ｂ）に示す訓練者の腓腹筋の筋硬度の履歴２について説明する。
（Ｎ−Ｚ）回目の繰り返し訓練でのある肢位における訓練者の腓腹筋の筋硬度Ｓp2がＥ、Ｎ回目の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者の腓腹筋の筋硬度ＳNが（Ｅ＋２Ｓε4）であり、ＳN−Ｓp2＞Ｓε4の場合に相当するため、コントローラを介して、メカニカルインピーダンス（Ｍ１：慣性、Ｂ１：粘性、Ｋ１：剛性）の係数の剛性Ｋ１を０（Ｋ１＝０）とすることで、下肢訓練装置の全自由度方向の動作をフリーにする。
本発明の実施の形態の筋硬度を指標とするリハビリテーション支援装置は、訓練者９の肢体に装着した装置の動作によって訓練者９の肢体を訓練軌道８に沿って繰り返し訓練を行う目的で、装置に取り付けられた力センサ５または位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御する下肢駆動部１０を備えた下肢訓練装置１において、訓練者９の下腿を装着する下腿装着部７に訓練者９の下肢の筋硬度を計測する筋硬度計１２と、下肢駆動部１０に訓練者９の足関節を駆動する足関節駆動部１３と、コントローラ２内に訓練データを記憶する訓練データ記憶部４と、前記コントローラ２内に訓練者９の下肢の筋硬度を計測し訓練軌道を生成する訓練結果評価部３とを備え、訓練結果評価部３が、Ｙ回前の繰り返し訓練でのある肢位における訓練者９の下肢の筋硬度Ｓp1と、現在の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者９の下肢の筋硬度ＳNとを比較して、ＳN−Ｓp1＞Ｓε3の場合、もしくはＺ（＞Ｙ）回前の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者９の下肢の筋硬度Ｓp2と、現在の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者９の下肢の筋硬度ＳNとを比較して、ＳN−Ｓp2＞Ｓε4の場合、前記コントローラ２に動作指令を与え、前記下肢訓練装置１の全自由度方向の動作をフリーにすることである。
【００２４】
本発明の実施の形態によれば、訓練者９の肢体に装着した装置の動作によって訓練者９の肢体を訓練軌道８に沿って繰り返し訓練を行う目的で、装置に取り付けられた力センサ５または位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御する下肢駆動部１０を備えた下肢訓練装置１において、訓練者９の下腿を装着する下腿装着部７に訓練者９の下肢の筋硬度を計測する筋硬度計１２と、下肢駆動部１０に訓練者９の足関節を駆動する足関節駆動部１３と、コントローラ２内に訓練データを記憶する訓練データ記憶部４と、前記コントローラ２内に訓練者９の下肢の筋硬度を計測し訓練軌道を生成する訓練結果評価部３とを備え、訓練結果評価部３が、Ｙ回前の繰り返し訓練でのある肢位における訓練者９の下肢の筋硬度Ｓp1と、現在の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者９の下肢の筋硬度ＳNとを比較して、ＳN−Ｓp1＞Ｓε3の場合、もしくはＺ（＞Ｙ）回前の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者９の下肢の筋硬度Ｓp2と、現在の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者９の下肢の筋硬度ＳNとを比較して、ＳN−Ｓp2＞Ｓε4の場合、前記コントローラ２に動作指令を与え、前記下肢訓練装置１の全自由度方向の動作をフリーにすることで、訓練者の下肢の筋硬度（筋緊張の度合い）が急激に硬くなった場合、訓練者の下肢にかかる負荷を低減することができる。
【００２５】
本発明の第５の実施の形態の筋硬度を指標とするリハビリテーション支援装置について図１１および図１２に基づいて説明する。
図１１において、１は下肢訓練装置、２はコントローラ、３は訓練結果評価部、４は訓練データ記憶部、５は力センサ、６は大腿装着部、７は下腿装着部、９は訓練者、１０は下肢駆動部、１１は操作パネル、１２は筋硬度計、１４は訓練軌道（ＳＬＲ）である。
図１２は訓練者のハムストリングスの筋硬度の履歴を示す図で、（ａ）は筋硬度の履歴１、（ｂ）は筋硬度の履歴２を示す図である。
医師や理学療法士が、操作パネルを用いて、訓練内容（訓練モード、繰り返し回数、硬さ、股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度、訓練軌道（ＳＬＲなど））を入力し、訓練データ記憶部から訓練軌道（ＳＬＲ）のデータが呼び出される。
そして、コントローラが下肢駆動部をメカニカルインピーダンス（Ｍ１：慣性、Ｂ１：粘性、Ｋ１：剛性）制御し、訓練軌道（ＳＬＲ）に沿って動作させることで、訓練者は訓練軌道（ＳＬＲ）に沿ってストレッチ運動訓練を繰り返し行うことができる。ある肢位において、コントローラが、Ｉ／Ｏポートを介して筋硬度計の内部に備えられたアクチュエータを駆動することで、訓練者のハムストリングスの筋硬度を計測し、訓練データ記憶部が訓練者のハムストリングスの筋硬度を記憶する。
訓練結果評価部が、Ｙ回前の繰り返し訓練でのある肢位における訓練者のハムストリングスの筋硬度Ｓp1と、現在の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者のハムストリングスの筋硬度ＳNとを比較して、（ＳN−Ｓp1）としき値Ｓε3との大小関係を判断する。
訓練結果評価部は、Ｙ回前の繰り返し訓練でのある肢位における訓練者のハムストリングスの筋硬度Ｓp1と、現在の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者のハムストリングスの筋硬度ＳNとを比較して、ＳN−Ｓp1＞Ｓε3の場合、コントローラを介して、メカニカルインピーダンス（Ｍ１：慣性、Ｂ１：粘性、Ｋ１：剛性）の係数の剛性Ｋ１を０（Ｋ１＝０）とすることで、下肢訓練装置の全自由度方向の動作をフリーにする。
【００２６】
図１２（ａ）に示す訓練者のハムストリングスの筋硬度の履歴１について説明する。
（Ｍ−Ｙ）回目の繰り返し訓練でのある肢位における訓練者のハムストリングスの筋硬度Ｓp1がＤ、Ｍ回目の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者のハムストリングスの筋硬度ＳNが（Ｄ＋２Ｓε3）であり、ＳN−Ｓp1＞Ｓε3の場合に相当するため、コントローラを介して、メカニカルインピーダンス（Ｍ１：慣性、Ｂ１：粘性、Ｋ１：剛性）の係数の剛性Ｋ１を０（Ｋ１＝０）とすることで、下肢訓練装置の全自由度方向の動作をフリーにする。
また、訓練結果評価部は、Ｚ（＞Ｙ）回前の繰り返し訓練でのある肢位における訓練者のハムストリングスの筋硬度Ｓp2と、現在の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者のハムストリングスの筋硬度ＳNとを比較して、（ＳN−Ｓp2）としきい値Ｓε4との大小関係を判断する。
訓練結果評価部は、Ｚ回前の繰り返し訓練でのある肢位における訓練者のハムストリングスの筋硬度Ｓp1と、現在の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者のハムストリングスの筋硬度ＳNとを比較して、ＳN−Ｓp2＞Ｓε4の場合、コントローラを介して、メカニカルインピーダンス（Ｍ１：慣性、Ｂ１：粘性、Ｋ１：剛性）の係数の剛性Ｋ１を０（Ｋ１＝０）とすることで、下肢訓練装置の全自由度方向の動作をフリーにする。
【００２７】
図１２（ｂ）に示す訓練者のハムストリングスの筋硬度の履歴２について説明する。
（Ｎ−Ｚ）回目の繰り返し訓練でのある肢位における訓練者のハムストリングスの筋硬度Ｓp2がＥ、Ｎ回目の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者のハムストリングスの筋硬度ＳNが（Ｅ＋２Ｓε4）であり、ＳN−Ｓp2＞Ｓε4の場合に相当するため、コントローラを介して、メカニカルインピーダンス（Ｍ１：慣性、Ｂ１：粘性、Ｋ１：剛性）の係数の剛性Ｋ１を０（Ｋ１＝０）とすることで、下肢訓練装置の全自由度方向の動作をフリーにする。
本発明の実施の形態の筋硬度を指標とするリハビリテーション支援装置は、訓練者９の肢体に装着した装置の動作によって訓練者９の肢体を訓練軌道８に沿って繰り返し訓練を行う目的で、装置に取り付けられた力センサ５または位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御する下肢駆動部１０を備えた下肢訓練装置１において、訓練者９の大腿を装着する大腿装着部６に訓練者９の下肢の筋硬度を計測する筋硬度計１２と、下肢駆動部１０に訓練者９の足関節を駆動する足関節駆動部１３と、コントローラ２内に訓練データを記憶する訓練データ記憶部４と、前記コントローラ２内に訓練者９の下肢の筋硬度を計測し訓練軌道を生成する訓練結果評価部３とを備え、訓練結果評価部３が、Ｙ回前の繰り返し訓練でのある肢位における訓練者９の下肢の筋硬度Ｓp1と、現在の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者９の下肢の筋硬度ＳNとを比較して、ＳN−Ｓp1＞Ｓε3の場合、もしくはＺ（＞Ｙ）回前の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者９の下肢の筋硬度Ｓp2と、現在の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者９の下肢の筋硬度ＳNとを比較して、ＳN−Ｓp2＞Ｓε4の場合、前記コントローラ２に動作指令を与え、前記下肢訓練装置１の全自由度方向の動作をフリーにすることである。
【００２８】
本発明の実施の形態によれば、訓練者９の肢体に装着した装置の動作によって訓練者９の肢体を訓練軌道８に沿って繰り返し訓練を行う目的で、装置に取り付けられた力センサ５または位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御する下肢駆動部１０を備えた下肢訓練装置１において、訓練者９の大腿を装着する大腿装着部６に訓練者９の下肢の筋硬度を計測する筋硬度計１２と、下肢駆動部１０に訓練者９の足関節を駆動する足関節駆動部１３と、コントローラ２内に訓練データを記憶する訓練データ記憶部４と、前記コントローラ２内に訓練者９の下肢の筋硬度を計測し訓練軌道を生成する訓練結果評価部３とを備え、訓練結果評価部３が、Ｙ回前の繰り返し訓練でのある肢位における訓練者９の下肢の筋硬度Ｓp1と、現在の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者９の下肢の筋硬度ＳNとを比較して、ＳN−Ｓp1＞Ｓε3の場合、もしくはＺ（＞Ｙ）回前の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者９の下肢の筋硬度Ｓp2と、現在の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者９の下肢の筋硬度ＳNとを比較して、ＳN−Ｓp2＞Ｓε4の場合、前記コントローラ２に動作指令を与え、前記下肢訓練装置１の全自由度方向の動作をフリーにすることで、訓練者の下肢の筋硬度（筋緊張の度合い）が急激に硬くなった場合、訓練者の下肢にかかる負荷を低減することができる。
【００２９】
本発明の第６の実施の形態の筋硬度を指標とするリハビリテーション支援装置について図１３に基づいて説明する。
図１３（ａ）において、１は下肢訓練装置、２はコントローラ、３は訓練結果評価部、４は訓練データ記憶部、５は力センサ、６は大腿装着部、７は下腿装着部、８は訓練軌道（歩行パターン）、９は訓練者、１０は下肢駆動部、１１は操作パネル、１２は筋硬度計、１３は足関節駆動部、１４は回転機構である。
図１３（ｂ）は足関節駆動部を示す図である。
図２および図３は、本発明の実施の形態の歩行パターンの実現と、健常者の歩行周期の踵接地、足底接地、立脚中期、踵離地、尖足離地、遊脚初期および遊脚後期の股関節、膝関節および足関節の関節運動と歩行パターンを示す図である。
まず、図３の健常者の歩行周期の股関節、膝関節および足関節の関節運動と歩行パターンについて説明する。
踵接地において、股関節は最大屈曲位となり以後伸展していき、膝関節はほぼ完全伸展し以後屈曲していき、足関節は背屈位から底屈していく。足底接地において、股関節は伸展していき、膝関節は屈曲していき、足関節は底屈位（約１０°）となる。
立脚中期において、股関節は伸展していき、膝関節は立脚期での最大屈曲位（約２０°）となり、足関節は背屈していく。
踵離地において、股関節は最大伸展位（約１０°）となり、膝関節は伸展から屈曲に変わっていき、足関節は最大背屈位（約１０°）となり以後は底屈していく。
足尖離地において、股関節は屈曲に向かい、膝関節は屈曲に向かい、足関節は最大底屈位（約２０°）となる。
遊脚初期において、股関節は加速しながら屈曲していき、膝関節は最大約６０°まで屈曲していき、足関節は背屈していく。遊脚後期において、股関節は減速しながら屈曲していき、膝関節は伸展していき、足関節は背屈位を保つ。
健常者の歩行時には、上記踵接地、足底接地、立脚中期、踵離地、足尖離地、遊脚初期および遊脚後期が繰り返される。
図２は、訓練結果評価部がコントローラに動作指令を与え、コントローラが下肢駆動部、足関節駆動部を制御し歩行パターンを実現した図である。（ａ）は踵接地、（ｂ）は足底接地、（ｃ）は立脚中期、（ｄ）は踵離地、（ｅ）は足尖離地、（ｆ）は遊脚初期、（ｇ）は遊脚後期を実現した図である。医師や理学療法士が、操作パネルを用いて、訓練内容（訓練モード、繰り返し回数、硬さ、股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度、訓練軌道（歩行パターン））を入力し、訓練データ記憶部から訓練軌道（歩行パターン）のデータが呼び出される。
そして、コントローラが下肢駆動部を制御し、踵接地、足底接地、立脚中期、踵離地、足尖離地、遊脚初期および遊脚後期を１周期とする歩行パターンに沿って、股・膝関節の他動運動訓練の動作を繰り返す。
同時に、コントローラは、股・膝関節の他動運動訓練と同期して回転機構を回転させることで足関節駆動部を駆動し、訓練者の足関節を底屈、背屈させる。
また、力センサにより訓練者の発生する力を検出し、コントローラが下肢駆動部をメカニカルインピーダンス（Ｍ１：慣性、Ｂ１：粘性、Ｋ１：剛性）制御して、訓練者に無理な負荷がかからないようにする。
【００３０】
本発明の実施の形態の筋硬度を指標とするリハビリテーション支援装置は、前記足関節駆動部１３が、回転機構を備え、前記コントローラ２の動作指令を基に、訓練者９の足関節を底屈、背屈させることである。
本発明の実施の形態によれば、前記足関節駆動部１３が、回転機構を備え、前記コントローラ２の動作指令を基に、訓練者９の足関節を底屈、背屈させることで、歩行周期の位相にあわせて、足関節を底屈、背屈させることができ、効果的なリハビリ訓練ができる。
なお、足関節駆動部に回転機構を備える代わりにスライド機構を用いて、歩行周期の位相にあわせて足底に圧力を加えてもよく、ワイヤー機構を用いて、歩行周期にあわせて足先を引っ張ってもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載のリハビリテーション支援装置は、訓練者９の肢体に装着した肢体装着装置の動作によって訓練者９の肢体を訓練軌道８に沿って繰り返し訓練を行うため前記肢体装着装置に取り付けられた力センサ５または位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御する下肢駆動部１０を備えた下肢訓練装置１において、訓練者９の下肢を装着する下肢装着部６又は７に訓練者９の下肢の筋硬度を計測する筋硬度計１２と、下肢駆動部１０に訓練者９の足関節を駆動する足関節駆動部１３と、コントローラ２内に訓練データを記憶する訓練データ記憶部４と、前記コントローラ２内に訓練者９の下肢の筋硬度を計測し訓練軌道を生成する訓練結果評価部３とを備えたことを特徴とし、また、請求項２記載の発明は、訓練者９の肢体に装着した肢体装着装置の動作によって訓練者９の肢体を訓練軌道８に沿って繰り返し訓練を行うため前記肢体装着装置に取り付けられた力センサ５または位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御する下肢駆動部１０を備えた請求項１記載の下肢訓練装置１において、訓練者９の下肢を装着する下肢装着部６又は７に訓練者９の下肢の筋硬度を計測する筋硬度計１２と、下肢駆動部１０に訓練者９の足関節を駆動する足関節駆動部１３と、コントローラ２内に訓練データを記憶する訓練データ記憶部４と、前記コントローラ２内に訓練者９の下肢の筋硬度を計測し訓練軌道を生成する訓練結果評価部３とを備え、前記訓練結果評価部３が、Ｘ回前の繰り返し訓練での歩行周期のある位相における訓練者９の下肢の筋硬度Ｓpと、現在の繰り返し訓練での歩行周期の前記ある位相における訓練者９の下肢の筋硬度ＳNとを比較して、Ｓp−ＳN＞Ｓε1の場合、股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度をα°拡大し、ＳN−Ｓp＞Ｓε2の場合、股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度をβ°縮小し、それ以外の場合、Ｘ回前の繰り返し訓練における股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度を維持し、前記コントローラ２に動作指令を与えることを特徴とし、さらに、請求項３記載の発明は、訓練者９の肢体に装着した肢体装着装置の動作によって訓練者９の肢体を訓練軌道８に沿って繰り返し訓練を行うため前記肢体装着装置に取り付けられた力センサ５または位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御する下肢駆動部１０を備えた請求項２記載の下肢訓練装置１において、訓練者９の下肢を装着する下肢装着部６又は７に訓練者９の下肢の筋硬度を計測する筋硬度計１２と、下肢駆動部１０に訓練者９の足関節を駆動する足関節駆動部１３と、コントローラ２内に訓練データを記憶する訓練データ記憶部４と、前記コントローラ２内に訓練者９の下肢の筋硬度を計測し訓練軌道を生成する訓練結果評価部３とを備え、前記訓練結果評価部３が、Ｘ回前の繰り返し訓練での歩行周期のある位相における訓練者９の下肢の筋硬度Ｓpと、現在の繰り返し訓練での歩行周期の前記ある位相における訓練者９の下肢の筋硬度ＳNとを比較して、Ｓp−ＳN＞Ｓε1の場合、股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度をα°拡大し、ＳN−Ｓp＞Ｓε2の場合、股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度をβ°縮小し、それ以外の場合、Ｘ回前の繰り返し訓練における股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度を維持し、前記コントローラ２に動作指令を与え、股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度が健常者の平均値として設定した値と同等になるまで、歩行周期の位相にあわせて股、膝もしくは足関節を屈曲させることを特徴とするので、股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度が健常者の平均値として設定した値と同等になるまで、歩行周期の位相にあわせて股、膝もしくは足関節を屈曲させることが可能となり、したがって訓練者の下肢の筋硬度（筋緊張の度合い）に応じて、股、膝もしくは足関節を屈曲させることができ、効果的なリハビリ訓練ができるようになる。
【００３２】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載のリハビリテーション支援装置において、下肢の筋硬度を腓腹筋の筋硬度とし、足関節の最大背屈角度が健常者の平均値として設定した値と同等になるまで、歩行周期の位相にあわせて足関節を背屈させることを特徴とするので、足関節の最大背屈角度が健常者の平均値として設定した値と同等になるまで、歩行周期の位相にあわせて足関節を背屈させることで、訓練者の腓腹筋の筋硬度（筋緊張の度合い）に応じて、足関節を背屈させることができ、効果的なリハビリ訓練ができるようになる。
請求項５記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載のリハビリテーション支援装置において、下肢の筋硬度をハムストリングスの筋硬度とし、股関節の最大屈曲角度が健常者の平均値として設定した値と同等になるまで、ＳＬＲでストレッチ運動訓練を行わせることを特徴とするので、股関節の最大屈曲角度が健常者の平均値として設定した値と同等になるまで、ＳＬＲでストレッチ運動訓練を行わせることで、訓練者のハムストリングスの筋硬度（筋緊張の度合い）に応じて、股関節の最大屈曲角度を変化させながらＳＬＲでストレッチ運動訓練ができるようになる。
【００３３】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項記載のリハビリテーション支援装置において、前記訓練結果評価部３が、Ｙ回前の繰り返し訓練でのある肢位における訓練者９の下肢の筋硬度Ｓp1と、現在の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者９の下肢の筋硬度ＳNとを比較して、ＳN−Ｓp1＞Ｓε3の場合、もしくはＺ（＞Ｙ）回前の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者９の下肢の筋硬度Ｓp2と、現在の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者９の下肢の筋硬度ＳNとを比較して、ＳN−Ｓp2＞Ｓε4の場合、前記コントローラ２に動作指令を与え、前記下肢訓練装置１の全自由度方向の動作をフリーにすることを特徴とするので、前記下肢訓練装置１の全自由度方向の動作をフリーにすることで、訓練者の下肢の筋硬度（筋緊張の度合い）が急激に硬くなった場合、訓練者の下肢にかかる負荷を低減することができるようになる。
請求項７記載の発明は、請求項６記載のリハビリテーション支援装置において、下肢の筋硬度をハムストリングスの筋硬度とし、前記下肢訓練装置１の全自由度方向の動作をフリーにすることを特徴とするので、前記下肢訓練装置１の全自由度方向の動作をフリーにすることで、訓練者のハムストリングスの筋硬度（筋緊張の度合い）が急激に硬くなった場合、訓練者の下肢にかかる負荷を低減することができるようになる。
請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項記載のリハビリテーション支援装置において、前記足関節駆動部１３が、回転機構を備え、前記コントローラ２の動作指令を基に、訓練者９の足関節を底屈、背屈させることを特徴とするので、前記足関節駆動部１３が、回転機構を備え、前記コントローラ２の動作指令を基に、訓練者９の足関節を底屈、背屈させることで、歩行周期の位相にあわせて、足関節を底屈、背屈させることができ、効果的なリハビリ訓練ができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の筋硬度を指標とするリハビリテーション支援装置のシステム構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の歩行パターンを示す図である。
【図３】健常者の歩行周期の股関節、膝関節および足関節の関節運動と歩行パターンを示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る訓練者の履歴を示す図で、（ａ）は訓練者の股関節の最大屈曲角度の履歴を示す図、（ｂ）は訓練者のハムストリングスの筋硬度の履歴を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態の筋硬度を指標とするリハビリテーション支援装置のシステム構成を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る訓練者の履歴を示す図で、（ａ）は訓練者の足関節の最大背屈角度の履歴を示す図、（ｂ）は訓練者の腓腹筋の筋硬度の履歴を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態の筋硬度を指標とするリハビリテーション支援装置のシステム構成を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る訓練者の履歴を示す図で、（ａ）は訓練者の股関節の最大屈曲角度の履歴を示す図、（ｂ）は訓練者のハムストリングスの筋硬度の履歴を示す図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態の筋硬度を指標とするリハビリテーション支援装置のシステム構成を示す図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態に係る訓練者の履歴を示す図で、（ａ）は腓腹筋の筋硬度の履歴１、（ｂ）は筋硬度の履歴２を示す図である。
【図１１】本発明の第５の実施の形態の筋硬度を指標とするリハビリテーション支援装置のシステム構成を示す図である。
【図１２】本発明の第５の実施の形態の訓練者のハムストリングスの筋硬度の履歴を示す図で、（ａ）は筋硬度の履歴１、（ｂ）は筋硬度の履歴２を示す図である。
【図１３】本発明の第６の実施の形態の筋硬度を指標とするリハビリテーション支援装置で、（ａ）はそのシステム構成図、（ｂ）は足関節駆動部を示す図である。
【図１４】従来の下肢駆動装置のシステム構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 下肢訓練装置
２ コントローラ
３ 訓練結果評価部
４ 訓練データ記憶部
５ 力センサ
６ 大腿装着部
７ 下腿装着部
８ 訓練軌道（歩行パターン）
９ 訓練者
１０ 下肢駆動部
１１ 操作パネル
１２ 筋硬度計
１３ 足関節駆動部
１４ 回転機構
１０１ 駆動装置のアーム
１０２ 肢体
１０３ スプリント（手先位置）
１０４ 力センサ
１０５ モータ
１０６ 回転角検出部
１０７ アナログ／デジタル変換器
１０８ 変位演算処理部
１０９ 逆運動学計算部
１１０ｂ 目標位置設定部
１１１ 回転角変換回路
１１２ ゲイン積分器
１１３ デジタル／アナログ変換器
１１４ サーボアンプ
１１５ｂ 肢体位置算出部
１１６ インピーダンス変換部
１１７ 関節負荷計測センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、運動機能や脳機能などに傷害を持つ患者を対象とし、リハビリテーションを行っている患者の状態を計測し、訓練内容を評価するリハビリテーション支援装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の肢体駆動装置の制御装置においては、人間の肢体位置を監視しながらそれを動かし、関節に無理な負荷をかけず、装置自体にも安全性を持たせながら治療を行うものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１５４９００号公報
【０００４】
以下、特開平９−１５４９００号公報記載の肢体駆動装置の制御装置について図１４を用いて簡単に説明する。
図１４において、１０１は駆動装置のアーム、１０２は肢体、１０３はスプリント（手先位置）、１０４は力センサ、１０５はモータ、１０６は回転角検出部、１０７はアナログ／デジタル変換器、１０８は変位演算処理部、１０９は逆運動学計算部、１１０ｂは目標位置設定部、１１１は回転角変換回路、１１２はゲイン積分器、１１３はデジタル／アナログ変換器、１１４はサーボアンプ、１１５ｂは肢体位置算出部、１１６はインピーダンス変換部、１１７は関節負荷計測センサである。
以上の構成において、駆動装置のアーム１０１を用いて訓練パターンで肢体１０２を駆動し、力センサ１０４においてスプリント１０３にかかる負荷を計測し、図示しない負荷推定部において装置に取り付けられた肢体への負荷を常に監視し、インピーダンス変換部１１６において肢体への過負荷付近によりインピーダンス定数を変更し、訓練軌道に沿って動作する。
上記のような肢体駆動装置の制御装置において、肢体に装着した装置の動作によって肢体を動かす目的で、装置に取り付けられた力センサまたは位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御し、肢体を訓練軌道に沿って動作させるようになっている。
また、装置に足関節駆動部を備え、肢体の足関節の訓練を行う足関節装置がある。例えば、酒井医療株式会社のアンクルストレッチャーがある。
ここで、第２１回バイオメカニズム学術講演会予稿集（Ｐ４１５〜４１８，２０００年１１月２３、２４日）に基づいて、筋硬度計について説明する。筋硬度を計測し、客観的に評価する研究は多数ある。
これらは、被計測部に対する負荷方法により、動的荷重パターン、静的荷重パターンの２つに大別される。動的荷重パターンは、荷重を周期的に変化させるのが特徴であり、代表例として、筋に振動もしくは衝撃を与え、その周波数応答から硬さを評価する方法が挙げられる。
一方、静的荷重パターンに分類されるものとして、生体にステップ状の負荷をかけたときの応答を利用するもの、触診動作を模倣したものがあげられる。荷重が周期的でないのが特徴で、筋の力学的性質をモデル化することにより硬さを評価するものが多い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の肢体駆動装置の制御装置においては、肢体に装着した装置の動作によって肢体を動かす目的で、装置に取り付けられた力センサまたは位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御し、肢体を訓練軌道に沿って動作させることができるが、歩行周期の位相にあわせて股・膝・足関節駆動部を駆動し、訓練者の下肢の筋硬度を計測するとともに、前記筋硬度に応じて、股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度を変化させながら、歩行周期にあわせて股、膝もしくは足関節を屈曲させることができなかった。
また、従来の足関節装置においては、足関節の底屈・背屈訓練はできるが、歩行周期の位相にあわせて股・膝・足関節駆動部を駆動し、訓練者の下肢の筋硬度を計測するとともに、前記筋硬度に応じて、股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度を変化させながら、歩行周期にあわせて股、膝もしくは足関節を屈曲させることができなかった。
したがって、本発明の目的は、歩行周期にあわせて股・膝・足関節駆動部を駆動し、訓練者の下肢の筋硬度を計測するとともに、前記筋硬度に応じて、股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度を変化させながら、歩行周期にあわせて股、膝もしくは足関節を屈曲させる筋硬度を指標とするリハビリテーション支援装置を提供することである。
また、訓練者の下肢の筋硬度（筋緊張の度合い）が急激に緊張した場合、下肢訓練装置の全自由度方向の動作をフリーにする筋硬度を指標とするリハビリテーション支援装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１記載のリハビリテーション支援装置は、訓練者の肢体に装着した肢体装着装置の動作によって訓練者の肢体を訓練軌道に沿って繰り返し訓練を行うため前記肢体装着装置に取り付けられた力センサまたは位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御する下肢駆動部を備えた下肢訓練装置において、訓練者の下肢を装着する下肢装着部に訓練者の下肢の筋硬度を計測する筋硬度計と、前記下肢駆動部に前記訓練軌道に沿って訓練者の足関節を駆動する足関節駆動部と、コントローラ内に訓練データを記憶する訓練データ記憶部と、前記コントローラ内に訓練者の下肢の筋硬度を計測し前記訓練軌道を生成する訓練結果評価部とを備えたことを特徴とする。
また、請求項２記載の発明によれば、訓練者の肢体に装着した肢体装着装置の動作によって訓練者の肢体を訓練軌道に沿って繰り返し訓練を行うため前記肢体装着装置に取り付けられた力センサまたは位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御する下肢駆動部を備えた下肢訓練装置において、訓練者の下肢を装着する下肢装着部に訓練者の下肢の筋硬度を計測する筋硬度計と、下肢駆動部に訓練者の足関節を駆動する足関節駆動部と、コントローラ内に訓練データを記憶する訓練データ記憶部と、前記コントローラ内に訓練者の下肢の筋硬度を計測し訓練軌道を生成する訓練結果評価部とを備え、前記訓練結果評価部が、Ｘ回前の繰り返し訓練での歩行周期のある位相における訓練者の下肢の筋硬度Ｓｐと、現在の繰り返し訓練での歩行周期の前記ある位相における訓練者の下肢の筋硬度ＳＮと、予め設定した筋硬度の差のしきい値Ｓε １ と、予め設定した筋硬度の差のしきい値Ｓε ２ とを比較して、
Ｓｐ−ＳＮ＞Ｓε１の場合、股関節を前方へ屈曲する方向の股関節最大屈曲角度、膝関節を直立から後方へ屈曲する膝関節最大屈曲角度もしくは足関節を前方へ背屈する方向の足関節最大背屈角度を拡大し、
ＳＮ−Ｓｐ＞Ｓε２の場合、前記股関節最大屈曲角度、前記膝関節最大屈曲角度もしくは前記足関節最大背屈角度を縮小し、
それ以外の場合、Ｘ回前の繰り返し訓練における前記股関節最大屈曲角度、前記膝関節最大屈曲角度もしくは前記足関節最大屈曲角度を維持し、前記コントローラに動作指令を与えることを特徴とする。
さらに、請求項３記載の発明は、訓練者の肢体に装着した肢体装着装置の動作によって訓練者の肢体を訓練軌道に沿って繰り返し訓練を行うため前記肢体装着装置に取り付けられた力センサまたは位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御する下肢駆動部を備えた下肢訓練装置において、訓練者の下肢を装着する下肢装着部に訓練者の下肢の筋硬度を計測する筋硬度計と、下肢駆動部に訓練者の足関節を駆動する足関節駆動部と、コントローラ内に訓練データを記憶する訓練データ記憶部と、前記コントローラ内に訓練者の下肢の筋硬度を計測し訓練軌道を生成する訓練結果評価部とを備え、前記訓練結果評価部が、Ｘ回前の繰り返し訓練での歩行周期のある位相における訓練者の下肢の筋硬度Ｓｐと、現在の繰り返し訓練での歩行周期の前記ある位相における訓練者の下肢の筋硬度ＳＮと、予め設定した筋硬度の差のしきい値Ｓε １ と、予め設定した筋硬度の差のしきい値Ｓε ２ とを比較して、
Ｓｐ−ＳＮ＞Ｓε１の場合、股関節を前方へ屈曲する方向の股関節最大屈曲角度、膝関節を直立から後方へ屈曲する膝関節最大屈曲角度もしくは足関節を前方へ背屈する方向の足関節最大背屈角度を拡大し、
ＳＮ−Ｓｐ＞Ｓε２の場合、前記股関節最大屈曲角度、前記膝関節最大屈曲角度もしくは前記足関節最大背屈角度を縮小し、
それ以外の場合、Ｘ回前の繰り返し訓練における前記股関節最大屈曲角度、前記膝関節最大屈曲角度もしくは前記足関節最大屈曲角度を維持し、前記コントローラに動作指令を与え、前記股関節最大屈曲角度、前記膝関節最大屈曲角度もしくは前記足関節最大屈曲角度が健常者の平均値として設定した値と同等になるまで、歩行周期の位相にあわせて股、膝もしくは足関節を屈曲させることを特徴とする。
以上の請求項１〜３のいずれか１項記載のリハビリテーション支援装置によれば、股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度が健常者の平均値として設定した値と同等になるまで、歩行周期の位相にあわせて股、膝もしくは足関節を屈曲させることが可能となるので、訓練者の下肢の筋硬度（筋緊張の度合い）に応じて、股、膝もしくは足関節を屈曲させることができ、効果的なリハビリ訓練ができるようになる。
【０００７】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載のリハビリテーション支援装置において、下肢の筋硬度を腓腹筋の筋硬度とし、足関節の最大背屈角度が健常者の平均値として設定した値と同等になるまで、歩行周期の位相にあわせて足関節を背屈させることを特徴とする。
上記構成のリハビリテーション支援装置によれば、足関節の最大背屈角度が健常者の平均値として設定した値と同等になるまで、歩行周期の位相にあわせて足関節を背屈させることで、訓練者の腓腹筋の筋硬度（筋緊張の度合い）に応じて、足関節を背屈させることができ、効果的なリハビリ訓練ができるようになる。
請求項５記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載のリハビリテーション支援装置において、下肢の筋硬度をハムストリングスの筋硬度とし、股関節の最大屈曲角度が健常者の平均値として設定した値と同等になるまで、ＳＬＲ（Ｓｔｒａｉｇｈｔ ｌｅｇ ｒａｉｓｉｎｇ）でストレッチ運動訓練を行わせることを特徴とする。
上記構成のリハビリテーション支援装置によれば、股関節の最大屈曲角度が健常者の平均値として設定した値と同等になるまで、ＳＬＲでストレッチ運動訓練を行わせることで、訓練者のハムストリングスの筋硬度（筋緊張の度合い）に応じて、股関節の最大屈曲角度を変化させながらＳＬＲでストレッチ運動訓練ができるようになる。
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項記載のリハビリテーション支援装置において、前記訓練結果評価部が、Ｙ回前の繰り返し訓練でのある肢位における訓練者の下肢の筋硬度Ｓｐ１と、現在の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者の下肢の筋硬度ＳＮとを比較して、予め設定した筋硬度の差のしきい値Ｓε ３ に対し、ＳＮ−Ｓｐ１＞Ｓε３ である場合、もしくは、
Ｚ（＞Ｙ）回前の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者の下肢の筋硬度Ｓｐ２と、現在の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者の下肢の筋硬度ＳＮとを比較して、予め設定した筋硬度の差のしきい値Ｓε ４ に対し、ＳＮ−Ｓｐ２＞Ｓε４ である場合には、
前記コントローラに動作指令を与え、前記下肢訓練装置の全自由度方向の動作をフリーにすることを特徴とする。
上記構成のリハビリテーション支援装置によれば、前記下肢訓練装置の全自由度方向の動作をフリーにすることで、訓練者の下肢の筋硬度（筋緊張の度合い）が急激に硬くなった場合、訓練者の下肢にかかる負荷を低減することができるようになる。
請求項７記載の発明は、請求項６記載のリハビリテーション支援装置において、下肢の筋硬度をハムストリングスの筋硬度とし、前記下肢訓練装置の全自由度方向の動作をフリーにすることを特徴とする。
上記構成のリハビリテーション支援装置によれば、前記下肢訓練装置の全自由度方向の動作をフリーにすることで、訓練者のハムストリングスの筋硬度（筋緊張の度合い）が急激に硬くなった場合、訓練者の下肢にかかる負荷を低減することができるようになる。
請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項記載のリハビリテーション支援装置において、前記足関節駆動部が、回転機構を備え、前記コントローラの動作指令を基に、訓練者の足関節を底屈、背屈させることを特徴とする。
上記構成のリハビリテーション支援装置によれば、前記足関節駆動部が、回転機構を備え、前記コントローラの動作指令を基に、訓練者の足関節を底屈、背屈させることで、歩行周期の位相にあわせて、足関節を底屈、背屈させることができ、効果的なリハビリ訓練ができるようになる。
【０００８】
【発明の実施形態】
本発明の第１の実施の形態の筋硬度を指標とするリハビリテーション支援装置について図１〜図４に基づいて説明する。
図１において、１は下肢訓練装置、２はコントローラ、３は訓練結果評価部、４は訓練データ記憶部、５は力センサ、６は大腿装着部、７は下腿装着部、８は訓練軌道（歩行パターン）、９は訓練者、１０は下肢駆動部、１１は操作パネル、１２は筋硬度計、１３は足関節駆動部である。
図２は、本発明の実施の形態の歩行パターンの実現と、健常者の歩行周期の踵接地、足底接地、立脚中期、踵離地、尖足離地、遊脚初期および遊脚後期の股関節、膝関節および足関節の関節運動と歩行パターンを示す図である。
図３は健常者の歩行周期の股関節、膝関節および足関節の関節運動と歩行パターンを示す図である。
図４は訓練者の履歴で、（ａ）は訓練者の股関節の最大屈曲角度の履歴、（ｂ）は訓練者のハムストリングスの筋硬度の履歴である。
まず、図３の健常者の歩行周期の股関節、膝関節および足関節の関節運動と歩行パターンについて説明する。
踵接地において、股関節は最大屈曲位となり以後伸展していき、膝関節はほぼ完全伸展し以後屈曲していき、足関節は背屈位から底屈していく。
足底接地において、股関節は伸展していき、膝関節は屈曲していき、足関節は底屈位（約１０°）となる。
立脚中期において、股関節は伸展していき、膝関節は立脚期での最大屈曲位（約２０°）となり、足関節は背屈していく。
踵離地において、股関節は最大伸展位（約１０°）となり、膝関節は伸展から屈曲に変わっていき、足関節は最大背屈位（約１０°）となり以後は底屈していく。
足尖離地において、股関節は屈曲に向かい、膝関節は屈曲に向かい、足関節は最大底屈位（約２０°）となる。遊
脚初期において、股関節は加速しながら屈曲していき、膝関節は最大約６０°まで屈曲していき、足関節は背屈していく。
遊脚後期において、股関節は減速しながら屈曲していき、膝関節は伸展していき、足関節は背屈位を保つ。
健常者の歩行時には、上記踵接地、足底接地、立脚中期、踵離地、足尖離地、遊脚初期および遊脚後期が繰り返される。
【０００９】
図２は、訓練結果評価部がコントローラに動作指令を与え、コントローラが下肢駆動部、足関節駆動部を制御し歩行パターンを実現した図である。（ａ）は踵接地、（ｂ）は足底接地、（ｃ）は立脚中期、（ｄ）は踵離地、（ｅ）は足尖離地、（ｆ）は遊脚初期、（ｇ）は遊脚後期を実現した図である。
医師や理学療法士が、操作パネルを用いて、訓練内容（訓練モード、繰り返し回数、硬さ、股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度、訓練軌道（歩行パターン））を入力し、訓練データ記憶部から訓練軌道（歩行パターン）のデータが呼び出される。
そして、コントローラが下肢駆動部、足関節駆動部を制御し、踵接地、足底接地、立脚中期、踵離地、足尖離地、遊脚初期および遊脚後期を１周期とする歩行パターンに沿って、他動運動訓練の動作を繰り返す。
また、力センサにより訓練者の発生する力を検出し、コントローラが下肢駆動部をメカニカルインピーダンス（Ｍ１：慣性、Ｂ１：粘性、Ｋ１：剛性）制御して、訓練者に無理な負荷がかからないようにする。
歩行周期の踵接地の位相において、コントローラが、Ｉ／Ｏポートを介して筋硬度計の内部に備えられたアクチュエータを駆動することで、訓練者の下肢たとえばハムストリングスの筋硬度を計測し、訓練データ記憶部が訓練者のハムストリングスの筋硬度を記憶する。
訓練結果評価部が、Ｘ回前の繰り返し訓練での歩行周期の踵接地の位相における訓練者のハムストリングスの筋硬度Ｓpと、現在の繰り返し訓練での歩行周期の踵接地の位相におけるハムストリングスの筋硬度ＳNとを比較して、（Ｓp−ＳN）としきい値Ｓε1との大小関係を判断する。
訓練結果評価部は、Ｘ回前の繰り返し訓練での歩行周期の踵接地の位相における訓練者のハムストリングスの筋硬度Ｓpと、現在の繰り返し訓練での歩行周期の踵接地の位相におけるハムストリングスの筋硬度ＳNとを比較して、Ｓp−ＳN＞Ｓε1の場合、股関節の屈曲角度をα°拡大し、ＳN−Ｓp＞Ｓε2の場合、股関節の屈曲角度をβ°縮小し、それ以外の場合、Ｘ回前の繰り返し訓練における股関節の最大屈曲角度を維持し、コントローラに動作指令を与え、歩行周期の位相にあわせて下肢駆動部を駆動することで、股関節を屈曲させる。
【００１０】
図４（ａ）に示す訓練者の股関節の最大屈曲角度の履歴、図４（ｂ）に示す訓練者のハムストリングスの筋硬度の履歴について説明する。
１回目から（Ｘ＋１）回目までの繰り返し訓練において、股関節の最大屈曲角度は、医師や理学療法士が設定した角度θとなっている。
１回目の繰り返し訓練での歩行周期の踵接地の位相における訓練者のハムストリングスの筋硬度ＳpがＡ、（Ｘ＋１）回目の繰り返し訓練での歩行周期の踵接地の位相における訓練者のハムストリングスの筋硬度ＳNが（Ａ−２Ｓε1）であり、Ｓp−ＳN＞Ｓε1の場合に相当するため、（Ｘ＋２）回目から（２Ｘ＋１）回目までの繰り返し訓練においては、股関節の最大屈曲角度がα°拡大し、股関節の最大屈曲角度はθ＋α°となっている。
（Ｘ＋１）回目の繰り返し訓練での歩行周期の踵接地の位相における訓練者のハムストリングスの筋硬度Ｓpが（Ａ−２Ｓε1）、（２Ｘ＋１）回目の繰り返し訓練での歩行周期の足尖離地の位相における訓練者の腓腹筋の筋硬度ＳNが（Ａ−２Ｓε1＋１．５Ｓε2）であり、ＳN−Ｓp＞Ｓε2の場合に相当するため、（２Ｘ＋２）回目から（３Ｘ＋１）回目までの繰り返し訓練においては、股関節の屈曲角度をβ°縮小し、股関節の最大屈曲角度はθ＋α°−β°となっている。
（２Ｘ＋１）回目の繰り返し訓練での歩行周期の踵接地の位相における訓練者のハムストリングスの筋硬度Ｓpが（Ａ−２Ｓε1＋１．５Ｓε2）、（３Ｘ＋１）回目の繰り返し訓練での歩行周期の踵接地の位相における訓練者のハムストリングスの筋硬度ＳNが（Ａ−２Ｓε1＋Ｓε2）であり、それ以外の場合に相当するため、（３Ｘ＋２）回目から（４Ｘ＋１）回目までの繰り返し訓練においては、Ｘ回前の繰り返し訓練における股関節の最大屈曲角度を維持し、股関節の最大屈曲角度はθ＋α°−β°となっている。
【００１１】
本発明の実施の形態の筋硬度を指標とするリハビリテーション支援装置は、訓練者９の肢体に装着した装置の動作によって訓練者９の肢体を訓練軌道８に沿って繰り返し訓練を行う目的で、装置に取り付けられた力センサ５または位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御する下肢駆動部１０を備えた下肢訓練装置１において、訓練者９の大腿を装着する大腿装着部６に訓練者９の下肢の筋硬度を計測する筋硬度計１２と、下肢駆動部１０に訓練者９の足関節を駆動する足関節駆動部１３と、コントローラ２内に訓練データを記憶する訓練データ記憶部４と、前記コントローラ２内に訓練者９の下肢の筋硬度を計測し訓練軌道を生成する訓練結果評価部３とを備え、前記訓練結果評価部３が、Ｘ回前の繰り返し訓練での歩行周期のある位相における訓練者９の下肢の筋硬度Ｓpと、現在の繰り返し訓練での歩行周期の前記ある位相における訓練者９の下肢の筋硬度ＳNとを比較して、Ｓp−ＳN＞Ｓε1の場合、股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度をα°拡大し、ＳN−Ｓp＞Ｓε2の場合、股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度をβ°縮小し、それ以外の場合、Ｘ回前の繰り返し訓練における股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度を維持し、前記コントローラ２に動作指令を与え、股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度が健常者の平均値として設定した値と同等になるまで、歩行周期の位相にあわせて股、膝もしくは足関節を屈曲させることである。
【００１２】
本発明の実施の形態によれば、訓練者９の肢体に装着した装置の動作によって訓練者９の肢体を訓練軌道８に沿って繰り返し訓練を行う目的で、装置に取り付けられた力センサ５または位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御する下肢駆動部１０を備えた下肢訓練装置１において、訓練者９の大腿を装着する大腿装着部６に訓練者９の下肢の筋硬度を計測する筋硬度計１２と、下肢駆動部１０に訓練者９の足関節を駆動する足関節駆動部１３と、コントローラ２内に訓練データを記憶する訓練データ記憶部４と、前記コントローラ２内に訓練者９の下肢の筋硬度を計測し訓練軌道を生成する訓練結果評価部３とを備え、前記訓練結果評価部３が、Ｘ回前の繰り返し訓練での歩行周期のある位相における訓練者９の下肢の筋硬度Ｓpと、現在の繰り返し訓練での歩行周期の前記ある位相における訓練者９の下肢の筋硬度ＳNとを比較して、Ｓp−ＳN＞Ｓε1の場合、股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度をα°拡大し、ＳN−Ｓp＞Ｓε2の場合、股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度をβ°縮小し、それ以外の場合、Ｘ回前の繰り返し訓練における股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度を維持し、前記コントローラ２に動作指令を与え、股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度が健常者の平均値として設定した値と同等になるまで、歩行周期の位相にあわせて股、膝もしくは足関節を屈曲させることで、訓練者の下肢の筋硬度（筋緊張の度合い）に応じて、股、膝もしくは足関節を屈曲させることができ、効果的なリハビリ訓練ができる。
【００１３】
本発明の第２の実施の形態の筋硬度を指標とするリハビリテーション支援装置について図５および図６に基づいて説明する。
図５において、１は下肢訓練装置、２はコントローラ、３は訓練結果評価部、４は訓練データ記憶部、５は力センサ、６は大腿装着部、７は下腿装着部、８は訓練軌道（歩行パターン）、９は訓練者、１０は下肢駆動部、１１は操作パネル、１２は筋硬度計、１３は足関節駆動部である。
図５は、本発明の実施の形態の歩行パターンの実現と、健常者の歩行周期の踵接地、足底接地、立脚中期、踵離地、尖足離地、遊脚初期および遊脚後期の股関節、膝関節および足関節の関節運動と歩行パターンを示す図である。
図６（ａ）は訓練者の足関節の最大背屈角度の履歴である。図６（ｂ）は訓練者の腓腹筋の筋硬度の履歴である。
図３の健常者の歩行周期の股関節、膝関節および足関節の関節運動と歩行パターンについて説明する。
踵接地において、股関節は最大屈曲位となり以後伸展していき、膝関節はほぼ完全伸展し以後屈曲していき、足関節は背屈位から底屈していく。
足底接地において、股関節は伸展していき、膝関節は屈曲していき、足関節は底屈位（約１０°）となる。
立脚中期において、股関節は伸展していき、膝関節は立脚期での最大屈曲位（約２０°）となり、足関節は背屈していく。
踵離地において、股関節は最大伸展位（約１０°）となり、膝関節は伸展から屈曲に変わっていき、足関節は最大背屈位（約１０°）となり以後は底屈していく。
足尖離地において、股関節は屈曲に向かい、膝関節は屈曲に向かい、足関節は最大底屈位（約２０°）となる。
遊脚初期において、股関節は加速しながら屈曲していき、膝関節は最大約６０°まで屈曲していき、足関節は背屈していく。
遊脚後期において、股関節は減速しながら屈曲していき、膝関節は伸展していき、足関節は背屈位を保つ。
健常者の歩行時には、上記踵接地、足底接地、立脚中期、踵離地、足尖離地、遊脚初期および遊脚後期が繰り返される。
【００１４】
図２は、訓練結果評価部がコントローラに動作指令を与え、コントローラが下肢駆動部、足関節駆動部を制御し歩行パターンを実現した図である。（ａ）は踵接地、（ｂ）は足底接地、（ｃ）は立脚中期、（ｄ）は踵離地、（ｅ）は足尖離地、（ｆ）は遊脚初期、（ｇ）は遊脚後期を実現した図である。医師や理学療法士が、操作パネルを用いて、訓練内容（訓練モード、繰り返し回数、硬さ、股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度、訓練軌道（歩行パターン））を入力し、訓練データ記憶部から訓練軌道（歩行パターン）のデータが呼び出される。
そして、コントローラが下肢駆動部、足関節駆動部を制御し、踵接地、足底接地、立脚中期、踵離地、足尖離地、遊脚初期および遊脚後期を１周期とする歩行パターンに沿って、他動運動訓練の動作を繰り返す。
また、力センサにより訓練者の発生する力を検出し、コントローラが下肢駆動部をメカニカルインピーダンス（Ｍ１：慣性、Ｂ１：粘性、Ｋ１：剛性）制御して、訓練者に無理な負荷がかからないようにする。
歩行周期の足尖離地の位相において、コントローラが、Ｉ／Ｏポートを介して筋硬度計の内部に備えられたアクチュエータを駆動することで、訓練者の下肢たとえば腓腹筋の筋硬度を計測し、訓練データ記憶部が訓練者の腓腹筋の筋硬度を記憶する。訓練結果評価部が、Ｘ回前の繰り返し訓練での歩行周期の足尖離地の位相における訓練者の腓腹筋の筋硬度Ｓpと、現在の繰り返し訓練での歩行周期の足尖離地の位相における腓腹筋の筋硬度ＳNとを比較して、（Ｓp−ＳN）としきい値Ｓε1との大小関係を判断する。訓練結果評価部は、Ｘ回前の繰り返し訓練での歩行周期の足尖離地の位相における訓練者の腓腹筋の筋硬度Ｓpと、現在の繰り返し訓練での歩行周期の足尖離地の位相における腓腹筋の筋硬度ＳNとを比較して、Ｓp−ＳN＞Ｓε1の場合、足関節の背屈角度をα°拡大し、ＳN−Ｓp＞Ｓε1の場合、足関節の背屈角度をβ°縮小し、それ以外の場合、Ｘ回前の繰り返し訓練における足関節の最大背屈角度を維持し、コントローラに動作指令を与え、歩行周期の位相にあわせて足関節駆動部を駆動することで、足関節を背屈させる。
【００１５】
図６（ａ）に示す訓練者の足関節の最大背屈角度の履歴、図６（ｂ）に示す訓練者の腓腹筋の筋硬度の履歴について説明する。
１回目から（Ｘ＋１）回目までの繰り返し訓練において、足関節の最大背屈角度は、医師や理学療法士が設定した角度θとなっている。１回目の繰り返し訓練での歩行周期の足尖離地の位相における訓練者の腓腹筋の筋硬度ＳpがＡ、（Ｘ＋１）回目の繰り返し訓練での歩行周期の足尖離地の位相における訓練者の腓腹筋の筋硬度ＳNが（Ａ−２Ｓε1）であり、Ｓp−ＳN＞Ｓε1の場合に相当するため、（Ｘ＋２）回目から（２Ｘ＋１）回目までの繰り返し訓練においては、足関節の最大背屈角度がα°拡大し、足関節の最大背屈角度はθ＋α°となっている。
（Ｘ＋１）回目の繰り返し訓練での歩行周期の足尖離地の位相における訓練者の腓腹筋の筋硬度Ｓpが（Ａ−２Ｓε1）、（２Ｘ＋１）回目の繰り返し訓練での歩行周期の足尖離地の位相における訓練者の腓腹筋の筋硬度ＳNが（Ａ−２Ｓε1＋１．５Ｓε2）であり、ＳN−Ｓp＞Ｓε2の場合に相当するため、（２Ｘ＋２）回目から（３Ｘ＋１）回目までの繰り返し訓練においては、足関節の背屈角度をβ°縮小し、足関節の最大背屈角度はθ＋α°−β°となっている。（２Ｘ＋１）回目の繰り返し訓練での歩行周期の足尖離地の位相における訓練者の腓腹筋の筋硬度Ｓpが（Ａ−２Ｓε1＋１．５Ｓε2）、（３Ｘ＋１）回目の繰り返し訓練での歩行周期の足尖離地における訓練者の腓腹筋の筋硬度ＳNが（Ａ−２Ｓε1＋Ｓε2）であり、それ以外の場合に相当するため、（３Ｘ＋２）回目から（４Ｘ＋１）回目までの繰り返し訓練においては、Ｘ回前の繰り返し訓練における足関節の最大背屈角度を維持し、足関節の最大背屈角度はθ＋α°−β°となっている。
【００１６】
本発明の実施の形態の筋硬度を指標とするリハビリテーション支援装置は、訓練者９の肢体に装着した装置の動作によって訓練者９の肢体を訓練軌道８に沿って繰り返し訓練を行う目的で、装置に取り付けられた力センサ５または位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御する下肢駆動部１０を備えた下肢訓練装置１において、訓練者９の下腿を装着する下腿装着部７に訓練者９の下肢の筋硬度を計測する筋硬度計１２と、下肢駆動部１０に訓練者９の足関節を駆動する足関節駆動部１３と、コントローラ２内に訓練データを記憶する訓練データ記憶部４と、前記コントローラ２内に訓練者９の下肢の筋硬度を計測し訓練軌道を生成する訓練結果評価部３とを備え、前記訓練結果評価部３が、Ｘ回前の繰り返し訓練での歩行周期のある位相における訓練者９の腓腹筋の筋硬度Ｓpと、現在の繰り返し訓練での歩行周期の前記ある位相における訓練者９の腓腹筋の筋硬度ＳNとを比較して、Ｓp−ＳN＞Ｓε1の場合、足関節の最大背屈角度をα°拡大し、ＳN−Ｓp＞Ｓε2の場合、足関節の最大背屈角度をβ°縮小し、それ以外の場合、Ｘ回前の繰り返し訓練における足関節の最大背屈角度を維持し、前記コントローラ２に動作指令を与え、足関節の最大背屈角度が健常者の平均値として設定した値と同等になるまで、歩行周期の位相にあわせて足関節を背屈させることである。
【００１７】
本発明の実施の形態によれば、訓練者９の肢体に装着した装置の動作によって訓練者９の肢体を訓練軌道８に沿って繰り返し訓練を行う目的で、装置に取り付けられた力センサ５または位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御する下肢駆動部１０を備えた下肢訓練装置１において、訓練者９の下腿を装着する下腿装着部７に訓練者９の下肢の筋硬度を計測する筋硬度計１２と、下肢駆動部１０に訓練者９の足関節を駆動する足関節駆動部１３と、コントローラ２内に訓練データを記憶する訓練データ記憶部４と、前記コントローラ２内に訓練者９の下肢の筋硬度を計測し訓練軌道を生成する訓練結果評価部３とを備え、前記訓練結果評価部３が、Ｘ回前の繰り返し訓練での歩行周期のある位相における訓練者９の腓腹筋の筋硬度Ｓpと、現在の繰り返し訓練での歩行周期の前記ある位相における訓練者９の腓腹筋の筋硬度ＳNとを比較して、Ｓp−ＳN＞Ｓε1の場合、足関節の最大背屈角度をα°拡大し、ＳN−Ｓp＞Ｓε2の場合、足関節の最大背屈角度をβ°縮小し、それ以外の場合、Ｘ回前の繰り返し訓練における足関節の最大背屈角度を維持し、前記コントローラ２に動作指令を与え、足関節の最大背屈角度が健常者の平均値として設定した値と同等になるまで、歩行周期の位相にあわせて足関節を背屈させることで、訓練者の腓腹筋の筋硬度（筋緊張の度合い）に応じて、足関節を背屈させることができ、効果的なリハビリ訓練ができる。
【００１８】
本発明の第３の実施の形態の筋硬度を指標とするリハビリテーション支援装置について図７および図８に基づいて説明する。
図７において、１は下肢訓練装置、２はコントローラ、３は訓練結果評価部、４は訓練データ記憶部、５は力センサ、６は大腿装着部、７は下腿装着部、９は訓練者、１０は下肢駆動部、１１は操作パネル、１２は筋硬度計、１４は訓練軌道（ＳＬＲ）である。
図８（ａ）は訓練者の股関節の最大屈曲角度の履歴である。図８（ｂ）は訓練者のハムストリングスの筋硬度の履歴である。
医師や理学療法士が、操作パネルを用いて、訓練内容（訓練モード、繰り返し回数、硬さ、股関節の最大屈曲角度、訓練軌道（ＳＬＲ））を入力し、訓練データ記憶部から訓練軌道（ＳＬＲ）のデータが呼び出される。
そして、コントローラが下肢駆動部をメカニカルインピーダンス（Ｍ１：慣性、Ｂ１：粘性、Ｋ１：剛性）制御し、訓練軌道（ＳＬＲ）に沿って動作させることで、訓練者は訓練軌道（ＳＬＲ）に沿ってストレッチ運動訓練を繰り返し行うことができる。
股関節最大屈曲位において、コントローラが、Ｉ／Ｏポートを介して筋硬度計の内部に備えられたアクチュエータを駆動することで、訓練者のハムストリングスの筋硬度を計測し、訓練データ記憶部が訓練者のハムストリングスの筋硬度を記憶する。
訓練結果評価部が、Ｘ回前の繰り返し訓練での股関節最大屈曲位における訓練者のハムストリングスの筋硬度Ｓpと、現在の繰り返し訓練での股関節最大屈曲位における訓練者のハムストリングスの筋硬度ＳNとを比較して、（Ｓp−ＳN）としきい値Ｓε2との大小関係を判断する。
訓練結果評価部は、Ｘ回前の繰り返し訓練での股関節最大屈曲位における訓練者のハムストリングスの筋硬度Ｓpと、現在の繰り返し訓練での股関節最大屈曲位における訓練者のハムストリングスの筋硬度ＳNとを比較して、Ｓp−ＳN＞Ｓε1の場合、股関節の最大屈曲角度をα°拡大し、ＳN−Ｓp＞Ｓε2の場合、股関節の最大屈曲角度をβ°縮小し、それ以外の場合、Ｘ回前の繰り返し訓練における股関節の最大屈曲角度を維持し、コントローラに動作指令を与え、股関節の最大屈曲角度が健常者の平均値として設定した値と同等になるまで、ＳＬＲでストレッチ運動訓練を行わせる。
【００１９】
図８（ａ）に示す訓練者の股関節の最大屈曲角度の履歴、図８（ｂ）に示す訓練者のハムストリングスの筋硬度の履歴について説明する。
１回目から（Ｘ＋１）回目までの繰り返し訓練において、股関節の最大屈曲角度は、医師や理学療法士が設定した角度θとなっている。１回目の繰り返し訓練での股関節最大屈曲位における訓練者のハムストリングスの筋硬度ＳpがＣ、（Ｘ＋１）回目の繰り返し訓練での股関節最大屈曲位における訓練者のハムストリングスの筋硬度ＳNが（Ｃ−２Ｓε2）であり、Ｓp−ＳN＞Ｓε1の場合に相当するため、（Ｘ＋２）回目から（２Ｘ＋１）回目までの繰り返し訓練においては、股関節の最大屈曲角度がα°拡大し、股関節の最大屈曲角度はθ＋α°となっている。
（２Ｘ＋１）回目の繰り返し訓練での股関節最大屈曲位における訓練者のハムストリングスの筋硬度Ｓpが（Ｃ−２Ｓε1）、（２Ｘ＋１）回目の繰り返し訓練での股関節最大屈曲位における訓練者のハムストリングスの筋硬度ＳNが（Ｃ−２Ｓε1＋１．５Ｓε2）であり、ＳN−Ｓp＞Ｓε2の場合に相当するため、（２Ｘ＋２）回目から（３Ｘ＋１）回目までの繰り返し訓練においては、股関節の最大屈曲角度をβ°縮小し、足関節の最大背屈角度はθとなっている。
（２Ｘ＋２）回目の繰り返し訓練での股関節最大屈曲位における訓練者のハムストリングスの筋硬度Ｓpが（Ｃ−２Ｓε1＋１．５Ｓε2）、（３Ｘ＋１）回目の繰り返し訓練での股関節最大屈曲位における訓練者のハムストリングスの筋硬度ＳNが（Ｃ−２Ｓε1＋Ｓε2）であり、それ以外の場合に相当するため、（３Ｘ＋２）回目から（４Ｘ＋１）回目までの繰り返し訓練においては、Ｘ回前の繰り返し訓練における股関節の最大屈曲角度を維持し、股関節の最大屈曲角度はθとなっている。
【００２０】
本発明の実施の形態の筋硬度を指標とするリハビリテーション支援装置は、訓練者９の肢体に装着した装置の動作によって訓練者９の肢体を訓練軌道８に沿って繰り返し訓練を行う目的で、装置に取り付けられた力センサ５または位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御する下肢駆動部１０を備えた下肢訓練装置１において、訓練者９の大腿を装着する大腿装着部６に訓練者９の下肢の筋硬度を計測する筋硬度計１２と、下肢駆動部１０に訓練者９の足関節を駆動する足関節駆動部１３と、コントローラ２内に訓練データを記憶する訓練データ記憶部４と、前記コントローラ２内に訓練者９の下肢の筋硬度を計測し訓練軌道を生成する訓練結果評価部３とを備え、前記訓練結果評価部３が、Ｘ回前の繰り返し訓練での股関節最大屈曲位における訓練者９のハムストリングスの筋硬度Ｓpと、現在の繰り返し訓練での股関節最大屈曲位における訓練者９のハムストリングスの筋硬度ＳNとを比較して、Ｓp−ＳN＞Ｓε1の場合、股関節の最大屈曲角度をα°拡大し、ＳN−Ｓp＞Ｓε2の場合、股関節の最大屈曲角度をβ°縮小し、それ以外の場合、Ｘ回前の繰り返し訓練における股関節の最大屈曲角度を維持し、前記コントローラ２に動作指令を与え、股関節の最大屈曲角度が健常者の平均値として設定した値と同等になるまで、ＳＬＲ（Ｓｔｒａｉｇｈｔ ｌｅｇ ｒａｉｓｉｎｇ）でストレッチ運動訓練を行わせることである。
【００２１】
本発明の実施の形態によれば、訓練者９の肢体に装着した装置の動作によって訓練者９の肢体を訓練軌道８に沿って繰り返し訓練を行う目的で、装置に取り付けられた力センサ５または位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御する下肢駆動部１０を備えた下肢訓練装置１において、訓練者９の大腿を装着する大腿装着部６に訓練者９の下肢の筋硬度を計測する筋硬度計１２と、下肢駆動部１０に訓練者９の足関節を駆動する足関節駆動部１３と、コントローラ２内に訓練データを記憶する訓練データ記憶部４と、前記コントローラ２内に訓練者９の下肢の筋硬度を計測し訓練軌道を生成する訓練結果評価部３とを備え、前記訓練結果評価部３が、Ｘ回前の繰り返し訓練での股関節最大屈曲位における訓練者９のハムストリングスの筋硬度Ｓpと、現在の繰り返し訓練での股関節最大屈曲位における訓練者９のハムストリングスの筋硬度ＳNとを比較して、Ｓp−ＳN＞Ｓε1の場合、股関節の最大屈曲角度をα°拡大し、ＳN−Ｓp＞Ｓε2の場合、股関節の最大屈曲角度をβ°縮小し、それ以外の場合、Ｘ回前の繰り返し訓練における股関節の最大屈曲角度を維持し、前記コントローラ２に動作指令を与え、股関節の最大屈曲角度が健常者の平均値として設定した値と同等になるまで、ＳＬＲ（Ｓｔｒａｉｇｈｔ ｌｅｇ ｒａｉｓｉｎｇ）でストレッチ運動訓練を行わせることで、訓練者のハムストリングスの筋硬度（筋緊張の度合い）に応じて、股関節の最大屈曲角度を変化させながらＳＬＲでストレッチ運動訓練ができる。
【００２２】
本発明の第４の実施の形態の筋硬度を指標とするリハビリテーション支援装置について図９および図１０に基づいて説明する。
図９において、１は下肢訓練装置、２はコントローラ、３は訓練結果評価部、４は訓練データ記憶部、５は力センサ、６は大腿装着部、７は下腿装着部、８は訓練軌道（歩行パターン）、９は訓練者、１０は下肢駆動部、１１は操作パネル、１２は筋硬度計、１３は足関節駆動部である。
図１０（ａ）は訓練者の腓腹筋の筋硬度の履歴１である。図１０（ｂ）は訓練者の腓腹筋の筋硬度の履歴２である。
医師や理学療法士が、操作パネルを用いて、訓練内容（訓練モード、繰り返し回数、硬さ、股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度、訓練軌道（歩行パターン））を入力し、訓練データ記憶部から訓練軌道（歩行パターン）のデータが呼び出される。
そして、コントローラが下肢駆動部をメカニカルインピーダンス（Ｍ１：慣性、Ｂ１：粘性、Ｋ１：剛性）制御し、訓練軌道（歩行パターン）に沿って動作させることで、訓練者は訓練軌道（歩行パターン）に沿って訓練を繰り返し行うことができる。ある肢位において、コントローラが、Ｉ／Ｏポートを介して筋硬度計の内部に備えられたアクチュエータを駆動することで、訓練者の腓腹筋の筋硬度を計測し、訓練データ記憶部が訓練者の腓腹筋の筋硬度を記憶する。
訓練結果評価部が、Ｙ回前の繰り返し訓練でのある肢位における訓練者の腓腹筋の筋硬度Ｓp1と、現在の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者の腓腹筋の筋硬度ＳNとを比較して、（ＳN−Ｓp1）としき値Ｓε3との大小関係を判断する。
訓練結果評価部は、Ｙ回前の繰り返し訓練でのある肢位における訓練者の腓腹筋の筋硬度Ｓp1と、現在の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者の腓腹筋の筋硬度ＳNとを比較して、ＳN−Ｓp1＞Ｓε3の場合、コントローラを介して、メカニカルインピーダンス（Ｍ１：慣性、Ｂ１：粘性、Ｋ１：剛性）の係数の剛性Ｋ１を０（Ｋ１＝０）とすることで、下肢訓練装置の全自由度方向の動作をフリーにする。
図１０（ａ）に示す訓練者の腓腹筋の筋硬度の履歴１について説明する。
（Ｍ−Ｙ）回目の繰り返し訓練でのある肢位における訓練者の腓腹筋の筋硬度Ｓp1がＤ、Ｍ回目の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者の腓腹筋の筋硬度ＳNが（Ｄ＋２Ｓε3）であり、ＳN−Ｓp1＞Ｓε3の場合に相当するため、コントローラを介して、メカニカルインピーダンス（Ｍ１：慣性、Ｂ１：粘性、Ｋ１：剛性）の係数の剛性Ｋ１を０（Ｋ１＝０）とすることで、下肢訓練装置の全自由度方向の動作をフリーにする。
また、訓練結果評価部は、Ｚ（＞Ｙ）回前の繰り返し訓練でのある肢位における訓練者の腓腹筋の筋硬度Ｓp2と、現在の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者の腓腹筋の筋硬度ＳNとを比較して、（ＳN−Ｓp2）としきい値Ｓε4との大小関係を判断する。
訓練結果評価部は、Ｚ回前の繰り返し訓練でのある肢位における訓練者の腓腹筋の筋硬度Ｓp1と、現在の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者の腓腹筋の筋硬度ＳNとを比較して、ＳN−Ｓp2＞Ｓε4の場合、コントローラを介して、メカニカルインピーダンス（Ｍ１：慣性、Ｂ１：粘性、Ｋ１：剛性）の係数の剛性Ｋ１を０（Ｋ１＝０）とすることで、下肢訓練装置の全自由度方向の動作をフリーにする。
【００２３】
図１０（ｂ）に示す訓練者の腓腹筋の筋硬度の履歴２について説明する。
（Ｎ−Ｚ）回目の繰り返し訓練でのある肢位における訓練者の腓腹筋の筋硬度Ｓp2がＥ、Ｎ回目の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者の腓腹筋の筋硬度ＳNが（Ｅ＋２Ｓε4）であり、ＳN−Ｓp2＞Ｓε4の場合に相当するため、コントローラを介して、メカニカルインピーダンス（Ｍ１：慣性、Ｂ１：粘性、Ｋ１：剛性）の係数の剛性Ｋ１を０（Ｋ１＝０）とすることで、下肢訓練装置の全自由度方向の動作をフリーにする。
本発明の実施の形態の筋硬度を指標とするリハビリテーション支援装置は、訓練者９の肢体に装着した装置の動作によって訓練者９の肢体を訓練軌道８に沿って繰り返し訓練を行う目的で、装置に取り付けられた力センサ５または位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御する下肢駆動部１０を備えた下肢訓練装置１において、訓練者９の下腿を装着する下腿装着部７に訓練者９の下肢の筋硬度を計測する筋硬度計１２と、下肢駆動部１０に訓練者９の足関節を駆動する足関節駆動部１３と、コントローラ２内に訓練データを記憶する訓練データ記憶部４と、前記コントローラ２内に訓練者９の下肢の筋硬度を計測し訓練軌道を生成する訓練結果評価部３とを備え、訓練結果評価部３が、Ｙ回前の繰り返し訓練でのある肢位における訓練者９の下肢の筋硬度Ｓp1と、現在の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者９の下肢の筋硬度ＳNとを比較して、ＳN−Ｓp1＞Ｓε3の場合、もしくはＺ（＞Ｙ）回前の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者９の下肢の筋硬度Ｓp2と、現在の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者９の下肢の筋硬度ＳNとを比較して、ＳN−Ｓp2＞Ｓε4の場合、前記コントローラ２に動作指令を与え、前記下肢訓練装置１の全自由度方向の動作をフリーにすることである。
【００２４】
本発明の実施の形態によれば、訓練者９の肢体に装着した装置の動作によって訓練者９の肢体を訓練軌道８に沿って繰り返し訓練を行う目的で、装置に取り付けられた力センサ５または位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御する下肢駆動部１０を備えた下肢訓練装置１において、訓練者９の下腿を装着する下腿装着部７に訓練者９の下肢の筋硬度を計測する筋硬度計１２と、下肢駆動部１０に訓練者９の足関節を駆動する足関節駆動部１３と、コントローラ２内に訓練データを記憶する訓練データ記憶部４と、前記コントローラ２内に訓練者９の下肢の筋硬度を計測し訓練軌道を生成する訓練結果評価部３とを備え、訓練結果評価部３が、Ｙ回前の繰り返し訓練でのある肢位における訓練者９の下肢の筋硬度Ｓp1と、現在の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者９の下肢の筋硬度ＳNとを比較して、ＳN−Ｓp1＞Ｓε3の場合、もしくはＺ（＞Ｙ）回前の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者９の下肢の筋硬度Ｓp2と、現在の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者９の下肢の筋硬度ＳNとを比較して、ＳN−Ｓp2＞Ｓε4の場合、前記コントローラ２に動作指令を与え、前記下肢訓練装置１の全自由度方向の動作をフリーにすることで、訓練者の下肢の筋硬度（筋緊張の度合い）が急激に硬くなった場合、訓練者の下肢にかかる負荷を低減することができる。
【００２５】
本発明の第５の実施の形態の筋硬度を指標とするリハビリテーション支援装置について図１１および図１２に基づいて説明する。
図１１において、１は下肢訓練装置、２はコントローラ、３は訓練結果評価部、４は訓練データ記憶部、５は力センサ、６は大腿装着部、７は下腿装着部、９は訓練者、１０は下肢駆動部、１１は操作パネル、１２は筋硬度計、１４は訓練軌道（ＳＬＲ）である。
図１２は訓練者のハムストリングスの筋硬度の履歴を示す図で、（ａ）は筋硬度の履歴１、（ｂ）は筋硬度の履歴２を示す図である。
医師や理学療法士が、操作パネルを用いて、訓練内容（訓練モード、繰り返し回数、硬さ、股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度、訓練軌道（ＳＬＲなど））を入力し、訓練データ記憶部から訓練軌道（ＳＬＲ）のデータが呼び出される。
そして、コントローラが下肢駆動部をメカニカルインピーダンス（Ｍ１：慣性、Ｂ１：粘性、Ｋ１：剛性）制御し、訓練軌道（ＳＬＲ）に沿って動作させることで、訓練者は訓練軌道（ＳＬＲ）に沿ってストレッチ運動訓練を繰り返し行うことができる。ある肢位において、コントローラが、Ｉ／Ｏポートを介して筋硬度計の内部に備えられたアクチュエータを駆動することで、訓練者のハムストリングスの筋硬度を計測し、訓練データ記憶部が訓練者のハムストリングスの筋硬度を記憶する。
訓練結果評価部が、Ｙ回前の繰り返し訓練でのある肢位における訓練者のハムストリングスの筋硬度Ｓp1と、現在の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者のハムストリングスの筋硬度ＳNとを比較して、（ＳN−Ｓp1）としき値Ｓε3との大小関係を判断する。
訓練結果評価部は、Ｙ回前の繰り返し訓練でのある肢位における訓練者のハムストリングスの筋硬度Ｓp1と、現在の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者のハムストリングスの筋硬度ＳNとを比較して、ＳN−Ｓp1＞Ｓε3の場合、コントローラを介して、メカニカルインピーダンス（Ｍ１：慣性、Ｂ１：粘性、Ｋ１：剛性）の係数の剛性Ｋ１を０（Ｋ１＝０）とすることで、下肢訓練装置の全自由度方向の動作をフリーにする。
【００２６】
図１２（ａ）に示す訓練者のハムストリングスの筋硬度の履歴１について説明する。
（Ｍ−Ｙ）回目の繰り返し訓練でのある肢位における訓練者のハムストリングスの筋硬度Ｓp1がＤ、Ｍ回目の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者のハムストリングスの筋硬度ＳNが（Ｄ＋２Ｓε3）であり、ＳN−Ｓp1＞Ｓε3の場合に相当するため、コントローラを介して、メカニカルインピーダンス（Ｍ１：慣性、Ｂ１：粘性、Ｋ１：剛性）の係数の剛性Ｋ１を０（Ｋ１＝０）とすることで、下肢訓練装置の全自由度方向の動作をフリーにする。
また、訓練結果評価部は、Ｚ（＞Ｙ）回前の繰り返し訓練でのある肢位における訓練者のハムストリングスの筋硬度Ｓp2と、現在の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者のハムストリングスの筋硬度ＳNとを比較して、（ＳN−Ｓp2）としきい値Ｓε4との大小関係を判断する。
訓練結果評価部は、Ｚ回前の繰り返し訓練でのある肢位における訓練者のハムストリングスの筋硬度Ｓp1と、現在の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者のハムストリングスの筋硬度ＳNとを比較して、ＳN−Ｓp2＞Ｓε4の場合、コントローラを介して、メカニカルインピーダンス（Ｍ１：慣性、Ｂ１：粘性、Ｋ１：剛性）の係数の剛性Ｋ１を０（Ｋ１＝０）とすることで、下肢訓練装置の全自由度方向の動作をフリーにする。
【００２７】
図１２（ｂ）に示す訓練者のハムストリングスの筋硬度の履歴２について説明する。
（Ｎ−Ｚ）回目の繰り返し訓練でのある肢位における訓練者のハムストリングスの筋硬度Ｓp2がＥ、Ｎ回目の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者のハムストリングスの筋硬度ＳNが（Ｅ＋２Ｓε4）であり、ＳN−Ｓp2＞Ｓε4の場合に相当するため、コントローラを介して、メカニカルインピーダンス（Ｍ１：慣性、Ｂ１：粘性、Ｋ１：剛性）の係数の剛性Ｋ１を０（Ｋ１＝０）とすることで、下肢訓練装置の全自由度方向の動作をフリーにする。
本発明の実施の形態の筋硬度を指標とするリハビリテーション支援装置は、訓練者９の肢体に装着した装置の動作によって訓練者９の肢体を訓練軌道８に沿って繰り返し訓練を行う目的で、装置に取り付けられた力センサ５または位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御する下肢駆動部１０を備えた下肢訓練装置１において、訓練者９の大腿を装着する大腿装着部６に訓練者９の下肢の筋硬度を計測する筋硬度計１２と、下肢駆動部１０に訓練者９の足関節を駆動する足関節駆動部１３と、コントローラ２内に訓練データを記憶する訓練データ記憶部４と、前記コントローラ２内に訓練者９の下肢の筋硬度を計測し訓練軌道を生成する訓練結果評価部３とを備え、訓練結果評価部３が、Ｙ回前の繰り返し訓練でのある肢位における訓練者９の下肢の筋硬度Ｓp1と、現在の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者９の下肢の筋硬度ＳNとを比較して、ＳN−Ｓp1＞Ｓε3の場合、もしくはＺ（＞Ｙ）回前の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者９の下肢の筋硬度Ｓp2と、現在の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者９の下肢の筋硬度ＳNとを比較して、ＳN−Ｓp2＞Ｓε4の場合、前記コントローラ２に動作指令を与え、前記下肢訓練装置１の全自由度方向の動作をフリーにすることである。
【００２８】
本発明の実施の形態によれば、訓練者９の肢体に装着した装置の動作によって訓練者９の肢体を訓練軌道８に沿って繰り返し訓練を行う目的で、装置に取り付けられた力センサ５または位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御する下肢駆動部１０を備えた下肢訓練装置１において、訓練者９の大腿を装着する大腿装着部６に訓練者９の下肢の筋硬度を計測する筋硬度計１２と、下肢駆動部１０に訓練者９の足関節を駆動する足関節駆動部１３と、コントローラ２内に訓練データを記憶する訓練データ記憶部４と、前記コントローラ２内に訓練者９の下肢の筋硬度を計測し訓練軌道を生成する訓練結果評価部３とを備え、訓練結果評価部３が、Ｙ回前の繰り返し訓練でのある肢位における訓練者９の下肢の筋硬度Ｓp1と、現在の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者９の下肢の筋硬度ＳNとを比較して、ＳN−Ｓp1＞Ｓε3の場合、もしくはＺ（＞Ｙ）回前の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者９の下肢の筋硬度Ｓp2と、現在の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者９の下肢の筋硬度ＳNとを比較して、ＳN−Ｓp2＞Ｓε4の場合、前記コントローラ２に動作指令を与え、前記下肢訓練装置１の全自由度方向の動作をフリーにすることで、訓練者の下肢の筋硬度（筋緊張の度合い）が急激に硬くなった場合、訓練者の下肢にかかる負荷を低減することができる。
【００２９】
本発明の第６の実施の形態の筋硬度を指標とするリハビリテーション支援装置について図１３に基づいて説明する。
図１３（ａ）において、１は下肢訓練装置、２はコントローラ、３は訓練結果評価部、４は訓練データ記憶部、５は力センサ、６は大腿装着部、７は下腿装着部、８は訓練軌道（歩行パターン）、９は訓練者、１０は下肢駆動部、１１は操作パネル、１２は筋硬度計、１３は足関節駆動部、１４は回転機構である。
図１３（ｂ）は足関節駆動部を示す図である。
図２および図３は、本発明の実施の形態の歩行パターンの実現と、健常者の歩行周期の踵接地、足底接地、立脚中期、踵離地、尖足離地、遊脚初期および遊脚後期の股関節、膝関節および足関節の関節運動と歩行パターンを示す図である。
まず、図３の健常者の歩行周期の股関節、膝関節および足関節の関節運動と歩行パターンについて説明する。
踵接地において、股関節は最大屈曲位となり以後伸展していき、膝関節はほぼ完全伸展し以後屈曲していき、足関節は背屈位から底屈していく。足底接地において、股関節は伸展していき、膝関節は屈曲していき、足関節は底屈位（約１０°）となる。
立脚中期において、股関節は伸展していき、膝関節は立脚期での最大屈曲位（約２０°）となり、足関節は背屈していく。
踵離地において、股関節は最大伸展位（約１０°）となり、膝関節は伸展から屈曲に変わっていき、足関節は最大背屈位（約１０°）となり以後は底屈していく。
足尖離地において、股関節は屈曲に向かい、膝関節は屈曲に向かい、足関節は最大底屈位（約２０°）となる。
遊脚初期において、股関節は加速しながら屈曲していき、膝関節は最大約６０°まで屈曲していき、足関節は背屈していく。遊脚後期において、股関節は減速しながら屈曲していき、膝関節は伸展していき、足関節は背屈位を保つ。
健常者の歩行時には、上記踵接地、足底接地、立脚中期、踵離地、足尖離地、遊脚初期および遊脚後期が繰り返される。
図２は、訓練結果評価部がコントローラに動作指令を与え、コントローラが下肢駆動部、足関節駆動部を制御し歩行パターンを実現した図である。（ａ）は踵接地、（ｂ）は足底接地、（ｃ）は立脚中期、（ｄ）は踵離地、（ｅ）は足尖離地、（ｆ）は遊脚初期、（ｇ）は遊脚後期を実現した図である。医師や理学療法士が、操作パネルを用いて、訓練内容（訓練モード、繰り返し回数、硬さ、股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度、訓練軌道（歩行パターン））を入力し、訓練データ記憶部から訓練軌道（歩行パターン）のデータが呼び出される。
そして、コントローラが下肢駆動部を制御し、踵接地、足底接地、立脚中期、踵離地、足尖離地、遊脚初期および遊脚後期を１周期とする歩行パターンに沿って、股・膝関節の他動運動訓練の動作を繰り返す。
同時に、コントローラは、股・膝関節の他動運動訓練と同期して回転機構を回転させることで足関節駆動部を駆動し、訓練者の足関節を底屈、背屈させる。
また、力センサにより訓練者の発生する力を検出し、コントローラが下肢駆動部をメカニカルインピーダンス（Ｍ１：慣性、Ｂ１：粘性、Ｋ１：剛性）制御して、訓練者に無理な負荷がかからないようにする。
【００３０】
本発明の実施の形態の筋硬度を指標とするリハビリテーション支援装置は、前記足関節駆動部１３が、回転機構を備え、前記コントローラ２の動作指令を基に、訓練者９の足関節を底屈、背屈させることである。
本発明の実施の形態によれば、前記足関節駆動部１３が、回転機構を備え、前記コントローラ２の動作指令を基に、訓練者９の足関節を底屈、背屈させることで、歩行周期の位相にあわせて、足関節を底屈、背屈させることができ、効果的なリハビリ訓練ができる。
なお、足関節駆動部に回転機構を備える代わりにスライド機構を用いて、歩行周期の位相にあわせて足底に圧力を加えてもよく、ワイヤー機構を用いて、歩行周期にあわせて足先を引っ張ってもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載のリハビリテーション支援装置は、訓練者９の肢体に装着した肢体装着装置の動作によって訓練者９の肢体を訓練軌道８に沿って繰り返し訓練を行うため前記肢体装着装置に取り付けられた力センサ５または位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御する下肢駆動部１０を備えた下肢訓練装置１において、訓練者９の下肢を装着する下肢装着部６又は７に訓練者９の下肢の筋硬度を計測する筋硬度計１２と、下肢駆動部１０に訓練者９の足関節を駆動する足関節駆動部１３と、コントローラ２内に訓練データを記憶する訓練データ記憶部４と、前記コントローラ２内に訓練者９の下肢の筋硬度を計測し訓練軌道を生成する訓練結果評価部３とを備えたことを特徴とし、また、請求項２記載の発明は、訓練者９の肢体に装着した肢体装着装置の動作によって訓練者９の肢体を訓練軌道８に沿って繰り返し訓練を行うため前記肢体装着装置に取り付けられた力センサ５または位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御する下肢駆動部１０を備えた請求項１記載の下肢訓練装置１において、訓練者９の下肢を装着する下肢装着部６又は７に訓練者９の下肢の筋硬度を計測する筋硬度計１２と、下肢駆動部１０に訓練者９の足関節を駆動する足関節駆動部１３と、コントローラ２内に訓練データを記憶する訓練データ記憶部４と、前記コントローラ２内に訓練者９の下肢の筋硬度を計測し訓練軌道を生成する訓練結果評価部３とを備え、前記訓練結果評価部３が、Ｘ回前の繰り返し訓練での歩行周期のある位相における訓練者９の下肢の筋硬度Ｓpと、現在の繰り返し訓練での歩行周期の前記ある位相における訓練者９の下肢の筋硬度ＳNとを比較して、Ｓp−ＳN＞Ｓε1の場合、股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度をα°拡大し、ＳN−Ｓp＞Ｓε2の場合、股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度をβ°縮小し、それ以外の場合、Ｘ回前の繰り返し訓練における股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度を維持し、前記コントローラ２に動作指令を与えることを特徴とし、さらに、請求項３記載の発明は、訓練者９の肢体に装着した肢体装着装置の動作によって訓練者９の肢体を訓練軌道８に沿って繰り返し訓練を行うため前記肢体装着装置に取り付けられた力センサ５または位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御する下肢駆動部１０を備えた請求項２記載の下肢訓練装置１において、訓練者９の下肢を装着する下肢装着部６又は７に訓練者９の下肢の筋硬度を計測する筋硬度計１２と、下肢駆動部１０に訓練者９の足関節を駆動する足関節駆動部１３と、コントローラ２内に訓練データを記憶する訓練データ記憶部４と、前記コントローラ２内に訓練者９の下肢の筋硬度を計測し訓練軌道を生成する訓練結果評価部３とを備え、前記訓練結果評価部３が、Ｘ回前の繰り返し訓練での歩行周期のある位相における訓練者９の下肢の筋硬度Ｓpと、現在の繰り返し訓練での歩行周期の前記ある位相における訓練者９の下肢の筋硬度ＳNとを比較して、Ｓp−ＳN＞Ｓε1の場合、股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度をα°拡大し、ＳN−Ｓp＞Ｓε2の場合、股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度をβ°縮小し、それ以外の場合、Ｘ回前の繰り返し訓練における股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度を維持し、前記コントローラ２に動作指令を与え、股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度が健常者の平均値として設定した値と同等になるまで、歩行周期の位相にあわせて股、膝もしくは足関節を屈曲させることを特徴とするので、股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度が健常者の平均値として設定した値と同等になるまで、歩行周期の位相にあわせて股、膝もしくは足関節を屈曲させることが可能となり、したがって訓練者の下肢の筋硬度（筋緊張の度合い）に応じて、股、膝もしくは足関節を屈曲させることができ、効果的なリハビリ訓練ができるようになる。
【００３２】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載のリハビリテーション支援装置において、下肢の筋硬度を腓腹筋の筋硬度とし、足関節の最大背屈角度が健常者の平均値として設定した値と同等になるまで、歩行周期の位相にあわせて足関節を背屈させることを特徴とするので、足関節の最大背屈角度が健常者の平均値として設定した値と同等になるまで、歩行周期の位相にあわせて足関節を背屈させることで、訓練者の腓腹筋の筋硬度（筋緊張の度合い）に応じて、足関節を背屈させることができ、効果的なリハビリ訓練ができるようになる。
請求項５記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載のリハビリテーション支援装置において、下肢の筋硬度をハムストリングスの筋硬度とし、股関節の最大屈曲角度が健常者の平均値として設定した値と同等になるまで、ＳＬＲでストレッチ運動訓練を行わせることを特徴とするので、股関節の最大屈曲角度が健常者の平均値として設定した値と同等になるまで、ＳＬＲでストレッチ運動訓練を行わせることで、訓練者のハムストリングスの筋硬度（筋緊張の度合い）に応じて、股関節の最大屈曲角度を変化させながらＳＬＲでストレッチ運動訓練ができるようになる。
【００３３】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項記載のリハビリテーション支援装置において、前記訓練結果評価部３が、Ｙ回前の繰り返し訓練でのある肢位における訓練者９の下肢の筋硬度Ｓp1と、現在の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者９の下肢の筋硬度ＳNとを比較して、ＳN−Ｓp1＞Ｓε3の場合、もしくはＺ（＞Ｙ）回前の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者９の下肢の筋硬度Ｓp2と、現在の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者９の下肢の筋硬度ＳNとを比較して、ＳN−Ｓp2＞Ｓε4の場合、前記コントローラ２に動作指令を与え、前記下肢訓練装置１の全自由度方向の動作をフリーにすることを特徴とするので、前記下肢訓練装置１の全自由度方向の動作をフリーにすることで、訓練者の下肢の筋硬度（筋緊張の度合い）が急激に硬くなった場合、訓練者の下肢にかかる負荷を低減することができるようになる。
請求項７記載の発明は、請求項６記載のリハビリテーション支援装置において、下肢の筋硬度をハムストリングスの筋硬度とし、前記下肢訓練装置１の全自由度方向の動作をフリーにすることを特徴とするので、前記下肢訓練装置１の全自由度方向の動作をフリーにすることで、訓練者のハムストリングスの筋硬度（筋緊張の度合い）が急激に硬くなった場合、訓練者の下肢にかかる負荷を低減することができるようになる。
請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項記載のリハビリテーション支援装置において、前記足関節駆動部１３が、回転機構を備え、前記コントローラ２の動作指令を基に、訓練者９の足関節を底屈、背屈させることを特徴とするので、前記足関節駆動部１３が、回転機構を備え、前記コントローラ２の動作指令を基に、訓練者９の足関節を底屈、背屈させることで、歩行周期の位相にあわせて、足関節を底屈、背屈させることができ、効果的なリハビリ訓練ができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の筋硬度を指標とするリハビリテーション支援装置のシステム構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の歩行パターンを示す図である。
【図３】健常者の歩行周期の股関節、膝関節および足関節の関節運動と歩行パターンを示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る訓練者の履歴を示す図で、（ａ）は訓練者の股関節の最大屈曲角度の履歴を示す図、（ｂ）は訓練者のハムストリングスの筋硬度の履歴を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態の筋硬度を指標とするリハビリテーション支援装置のシステム構成を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る訓練者の履歴を示す図で、（ａ）は訓練者の足関節の最大背屈角度の履歴を示す図、（ｂ）は訓練者の腓腹筋の筋硬度の履歴を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態の筋硬度を指標とするリハビリテーション支援装置のシステム構成を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る訓練者の履歴を示す図で、（ａ）は訓練者の股関節の最大屈曲角度の履歴を示す図、（ｂ）は訓練者のハムストリングスの筋硬度の履歴を示す図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態の筋硬度を指標とするリハビリテーション支援装置のシステム構成を示す図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態に係る訓練者の履歴を示す図で、（ａ）は腓腹筋の筋硬度の履歴１、（ｂ）は筋硬度の履歴２を示す図である。
【図１１】本発明の第５の実施の形態の筋硬度を指標とするリハビリテーション支援装置のシステム構成を示す図である。
【図１２】本発明の第５の実施の形態の訓練者のハムストリングスの筋硬度の履歴を示す図で、（ａ）は筋硬度の履歴１、（ｂ）は筋硬度の履歴２を示す図である。
【図１３】本発明の第６の実施の形態の筋硬度を指標とするリハビリテーション支援装置で、（ａ）はそのシステム構成図、（ｂ）は足関節駆動部を示す図である。
【図１４】従来の下肢駆動装置のシステム構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 下肢訓練装置
２ コントローラ
３ 訓練結果評価部
４ 訓練データ記憶部
５ 力センサ
６ 大腿装着部
７ 下腿装着部
８ 訓練軌道（歩行パターン）
９ 訓練者
１０ 下肢駆動部
１１ 操作パネル
１２ 筋硬度計
１３ 足関節駆動部
１４ 回転機構
１０１ 駆動装置のアーム
１０２ 肢体
１０３ スプリント（手先位置）
１０４ 力センサ
１０５ モータ
１０６ 回転角検出部
１０７ アナログ／デジタル変換器
１０８ 変位演算処理部
１０９ 逆運動学計算部
１１０ｂ 目標位置設定部
１１１ 回転角変換回路
１１２ ゲイン積分器
１１３ デジタル／アナログ変換器
１１４ サーボアンプ
１１５ｂ 肢体位置算出部
１１６ インピーダンス変換部
１１７ 関節負荷計測センサ
Claims (8)
- 訓練者の肢体に装着した肢体装着装置の動作によって訓練者の肢体を訓練軌道に沿って繰り返し訓練を行うため前記肢体装着装置に取り付けられた力センサまたは位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御する下肢駆動部を備えた下肢訓練装置において、
訓練者の下肢を装着する下肢装着部に訓練者の下肢の筋硬度を計測する筋硬度計と、
前記下肢駆動部に前記訓練軌道に沿って訓練者の足関節を駆動する足関節駆動部と、
コントローラ内に訓練データを記憶する訓練データ記憶部と、
前記コントローラ内に訓練者の下肢の筋硬度を計測し前記訓練軌道を生成する訓練結果評価部とを備えた
ことを特徴とするリハビリテーション支援装置。 - 訓練者の肢体に装着した肢体装着装置の動作によって訓練者の肢体を訓練軌道に沿って繰り返し訓練を行うため前記肢体装着装置に取り付けられた力センサまたは位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御する下肢駆動部を備えた下肢訓練装置において、
訓練者の下肢を装着する下肢装着部に訓練者の下肢の筋硬度を計測する筋硬度計と、下肢駆動部に訓練者の足関節を駆動する足関節駆動部と、コントローラ内に訓練データを記憶する訓練データ記憶部と、前記コントローラ内に訓練者の下肢の筋硬度を計測し訓練軌道を生成する訓練結果評価部とを備え、
前記訓練結果評価部が、Ｘ回前の繰り返し訓練での歩行周期のある位相における訓練者の下肢の筋硬度Ｓｐと、現在の繰り返し訓練での歩行周期の前記ある位相における訓練者の下肢の筋硬度ＳＮと、予め設定した筋硬度の差のしきい値Ｓε １ と、予め設定した筋硬度の差のしきい値Ｓε ２ とを比較して、
Ｓｐ−ＳＮ＞Ｓε１の場合、股関節を前方へ屈曲する方向の股関節最大屈曲角度、膝関節を直立から後方へ屈曲する膝関節最大屈曲角度もしくは足関節を前方へ背屈する方向の足関節最大背屈角度を拡大し、
ＳＮ−Ｓｐ＞Ｓε２の場合、前記股関節最大屈曲角度、前記膝関節最大屈曲角度もしくは前記足関節最大背屈角度を縮小し、
それ以外の場合、Ｘ回前の繰り返し訓練における前記股関節最大屈曲角度、前記膝関節最大屈曲角度もしくは前記足関節最大屈曲角度を維持し、前記コントローラに動作指令を与える
ことを特徴とするリハビリテーション支援装置。 - 訓練者の肢体に装着した肢体装着装置の動作によって訓練者の肢体を訓練軌道に沿って繰り返し訓練を行うため前記肢体装着装置に取り付けられた力センサまたは位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御する下肢駆動部を備えた下肢訓練装置において、
訓練者の下肢を装着する下肢装着部に訓練者の下肢の筋硬度を計測する筋硬度計と、下肢駆動部に訓練者の足関節を駆動する足関節駆動部と、コントローラ内に訓練データを記憶する訓練データ記憶部と、前記コントローラ内に訓練者の下肢の筋硬度を計測し訓練軌道を生成する訓練結果評価部とを備え、
前記訓練結果評価部が、Ｘ回前の繰り返し訓練での歩行周期のある位相における訓練者の下肢の筋硬度Ｓｐと、現在の繰り返し訓練での歩行周期の前記ある位相における訓練者の下肢の筋硬度ＳＮと、予め設定した筋硬度の差のしきい値Ｓε １ と、予め設定した筋硬度の差のしきい値Ｓε ２ とを比較して、
Ｓｐ−ＳＮ＞Ｓε１の場合、股関節を前方へ屈曲する方向の股関節最大屈曲角度、膝関節を直立から後方へ屈曲する膝関節最大屈曲角度膝もしくは足関節を前方へ背屈する方向の足関節最大背屈角度を拡大し、
ＳＮ−Ｓｐ＞Ｓε２の場合、前記股関節最大屈曲角度、前記膝関節最大屈曲角度もしくは前記足関節最大背屈角度を縮小し、
それ以外の場合、Ｘ回前の繰り返し訓練における前記股関節最大屈曲角度、前記膝関節最大屈曲角度もしくは前記足関節最大屈曲角度を維持し、前記コントローラに動作指令を与え、前記股関節最大屈曲角度、前記膝関節最大屈曲角度もしくは前記足関節最大屈曲角度が健常者の平均値として設定した値と同等になるまで、歩行周期の位相にあわせて股、膝もしくは足関節を屈曲させることを特徴とするリハビリテーション支援装置。 - 下肢の筋硬度を腓腹筋の筋硬度とし、足関節の最大背屈角度が健常者の平均値として設定した値と同等になるまで、歩行周期の位相にあわせて足関節を背屈させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のリハビリテーション支援装置。
- 下肢の筋硬度をハムストリングスの筋硬度とし、股関節の最大屈曲角度が健常者の平均値として設定した値と同等になるまで、ＳＬＲ（Ｓｔｒａｉｇｈｔ ｌｅｇ ｒａｉｓｉｎｇ）でストレッチ運動訓練を行わせることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のリハビリテーション支援装置。
- 前記訓練結果評価部が、Ｙ回前の繰り返し訓練でのある肢位における訓練者の下肢の筋硬度Ｓｐ１と、現在の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者の下肢の筋硬度ＳＮとを比較して、予め設定した筋硬度の差のしきい値Ｓε３に対し、ＳＮ−Ｓｐ１＞Ｓε３ である場合、もしくは、
Ｚ（＞Ｙ）回前の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者の下肢の筋硬度Ｓｐ２と、現在の繰り返し訓練での前記ある肢位における訓練者の下肢の筋硬度ＳＮとを比較して、予め設定した筋硬度の差のしきい値Ｓε ４ に対し、ＳＮ−Ｓｐ２＞Ｓε４ である場合には、
前記コントローラに動作指令を与え、前記下肢訓練装置の全自由度方向の動作をフリーにする
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のリハビリテーション支援装置。 - 下肢の筋硬度をハムストリングスの筋硬度とし、前記下肢訓練装置の全自由度方向の動作をフリーにすることを特徴とする請求項６記載のリハビリテーション支援装置。
- 前記足関節駆動部が、回転機構を備え、前記コントローラの動作指令を基に、訓練者の足関節を底屈、背屈させることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載のリハビリテーション支援装置。
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