JP6798344B2 - 歩行訓練システム - Google Patents

Description

本発明は、歩行訓練システムに関するものである。

訓練者が歩行訓練を行うために用いられる歩行訓練システムが知られている。特許文献１には、訓練者の歩行を補助する歩行補助装置と、訓練者が歩行するためのベルトコンベアとベルトコンベアの両側に位置し補助者が両足の各々を乗せる一対の足置部とを有するトレッドミルと、足置部に配置され、足置部における足の存在を検出するセンサと、訓練者が歩行に失敗してベルトコンベアから足がはみだした異常状態を判定する制御装置と、を備える歩行訓練システムが記載されている。特許文献１にはさらに、制御装置が、センサからの情報に基づいて足置部において３つ以上の足が存在するか否かを判定し、３つ以上の足が存在すると判定した場合には異常状態であると判定し、歩行補助装置の動作の停止、ベルトコンベアの停止、訓練者及び補助者に対して警報を通知する等の制御のうち、少なくとも１つを実施することが記載されている。

特開２０１６−１０６９５１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の歩行訓練システムは、訓練者が歩行に失敗してトレッドミルのベルトコンベアから外れてしまった状況、すなわち、訓練時における異常状態を判定するものであり、訓練者がベルトコンベアから外れてしまうのを抑制し、安全な位置で訓練を継続させるものではなかった。歩行訓練が途中で中断されることが多くなると、訓練者の意欲が失われ、十分なリハビリ効果が得られないという問題がある。

本発明は、訓練者がトレッドミルのベルトコンベアから外れてしまうのを抑制し、安全な位置で訓練を継続することができる歩行訓練システムを提供することを目的とする。

本発明は、訓練者が歩行するための回転可能なベルトコンベアを有し、設定速度で前記ベルトコンベアを回転させるトレッドミルと、前記訓練者の上方かつ進行方向の前方に設けられ、前記訓練者の歩行補助装置を装着した脚部を、第１ワイヤケーブルを介して上方かつ前方に引張する第１引張部と、前記訓練者の上方かつ進行方向の後方に設けられ、前記脚部を、第２ワイヤケーブルを介して上方かつ後方に引張する第２引張部と、前記第１ワイヤケーブルの長さを検出する第１ワイヤケーブル長検出部と、前記第２ワイヤケーブルの長さを検出する第２ワイヤケーブル長検出部と、前記ベルトコンベアの設定速度を補正する制御部と、を備え、前記第１ワイヤケーブルおよび前記第２ワイヤケーブルそれぞれにおける、前記脚部への直接的または間接的な取り付け位置から、前記ベルトコンベアの床面からの所定高さまで、の間隔である第１間隔および第２間隔が、前記訓練者の歩行に応じて変化するように構成された歩行訓練システムにおいて、前記第１ワイヤケーブル及び前記第２ワイヤケーブルの位置または変位を検出する検出手段を更に備え、前記制御部は、前記第２ワイヤケーブル長検出部により検出された前記第２ワイヤケーブルの長さに対する、前記第１ワイヤケーブル長検出部により検出された前記第１ワイヤケーブルの長さ前記検出手段によって検出された前記位置または変位から求まる前記第１間隔および前記第２間隔の比の値に応じて前記ベルトコンベアの設定速度を補正するものである。

本発明によれば、訓練者がトレッドミルのベルトコンベアから外れてしまうのを抑制し、安全な位置で訓練を継続することができる。

本実施形態にかかる歩行訓練システムの概略構成を示す斜視図である。 本実施形態にかかる歩行訓練システムにおける歩行補助装置の概略構成を示す斜視図である。 本実施形態にかかる歩行訓練システムにおいて、訓練者の位置が基準位置にある状態を示す模式図である。 本実施形態にかかる歩行訓練システムにおいて、訓練者の位置が基準位置よりも進行方向後方にある状態を示す模式図である。 本実施形態にかかる歩行訓練システムにおいて、訓練者の位置が基準位置よりも進行方向前方にある状態を示す模式図である。 訓練における、本実施形態にかかる歩行訓練システムの処理の流れを示すフローチャートである。 第２ワイヤケーブルの長さの平均値に対する第１ワイヤケーブルの長さの平均値の比の値ｋ１を含む係数ｋ２と、補正速度Ｖｃとの関係の一例を示すグラフである。 第２ワイヤケーブルの長さの平均値に対する第１ワイヤケーブルの長さの平均値の比の値ｋ１を含む係数ｋ２と、補正速度Ｖｃとの関係の別の例を示すグラフである。 第２ワイヤケーブルの長さの平均値に対する第１ワイヤケーブルの長さの平均値の比の値ｋ１を含む係数ｋ２と、補正速度Ｖｃとの関係のさらに別の例を示すグラフである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る歩行訓練システムの概略構成を示す斜視図である。本実施形態に係る歩行訓練システム１は、例えば、脳卒中片麻痺患者などの訓練者Ｕの歩行訓練を行うためのシステムである。図１に示すように、歩行訓練システム１は、訓練者Ｕの脚部に装着された歩行補助装置２と、訓練者Ｕの歩行訓練を行う訓練装置３と、を備えている。

歩行補助装置２は、例えば、歩行訓練を行う訓練者Ｕの患脚に装着され、訓練者Ｕの歩行を補助する。図２は、歩行補助装置２の概略構成を示す斜視図である。図２に示すように、歩行補助装置２は、上腿フレーム２１と、上腿フレーム２１に膝関節部２２を介して連結された下腿フレーム２３と、下腿フレーム２３に足首関節部２４を介して連結された足平フレーム２５と、膝関節部２２を回転駆動するモータユニット２６と、足首関節部２４の可動範囲を調整する調整機構２７と、を有している。

上腿フレーム２１は、訓練者Ｕの脚部の上腿部に取り付けられ、下腿フレーム２３は訓練者Ｕの脚部の下腿部に取り付けられる。上腿フレーム２１には、例えば、上腿部を固定するための上腿装具２１２が設けられている。上腿装具２１２は、例えば、固定バンドなどを用いて、上腿部に固定される。これにより、歩行補助装置２が訓練者Ｕの脚部から左右方向あるいは上下方向にずれるのを防止できる。

上腿フレーム２１には、後述の第１引張部３３の第１ワイヤケーブル３６を接続するための、左右方向に延在する横長の第１フレーム２１１が設けられている。また、下腿フレーム２３には、後述の第２引張部３４の第２ワイヤケーブル３７を接続するための、左右方向に延在する横長の第２フレーム２３１が設けられている。

モータユニット２６は、訓練者Ｕの歩行動作に応じて膝関節部２２を回転駆動することで訓練者Ｕの歩行を補助する。足首関節部２４においても膝関節部２２と同様に、足首関節部２４を回転駆動するモータユニットが設けられていてもよい。

なお、上述した歩行補助装置２の構成は一例であり、これに限られない。訓練者Ｕの脚部に装着され、その歩行を補助できる任意の歩行補助装置が適用可能である。

再び図１を参照し、訓練装置３は、トレッドミル３１と、フレーム本体３２と、第１引張部３３および第２引張部３４と、検出手段としての第１ワイヤケーブル長検出部４１および第２ワイヤケーブル長検出部４２と、制御装置３５と、を有している。トレッドミル３１は、訓練者Ｕが歩行するための回転可能なリング状のベルトコンベア３１１を有し、設定速度Ｖｓでベルトコンベア３１１を回転させる。訓練者Ｕは、ベルトコンベア３１１上に乗り、ベルトコンベア３１１の移動に応じて歩行を行う。

フレーム本体３２は、トレッドミル３１上に立設された２対の柱フレーム３２１と、各柱フレーム３２１に接続され前後方向に延在する一対の前後フレーム３２２と、各前後フレーム３２２に接続され左右方向に延在する前方左右フレーム３２３および後方左右フレーム３２４と、を有している。なお、フレーム本体３２の構成は、これに限られない。フレーム本体３２は、第１引張部３３および第２引張部３４を適切に固定することができれば、任意のフレーム構成であってもよい。

第１引張部３３は、訓練者Ｕの上方かつ進行方向の前方に設けられている。例えば、第１引張部３３は、訓練者Ｕの上方かつ進行方向前方にある前方左右フレーム３２３に設けられている。第１引張部３３は、訓練者Ｕにおける歩行補助装置２を装着した脚部を、第１ワイヤケーブル３６を介して上方かつ前方に引張する。第１引張部３３は、例えば、第１ワイヤケーブル３６を巻取り及び巻き戻すドラム等の巻取り機構、該巻取り機構を駆動するモータ、などから構成されている。

第１ワイヤケーブル３６の一端は、第１引張部３３から垂れ下がっており、訓練者Ｕの脚部に直接的または間接的に取り付けられる。例えば、第１ワイヤケーブル３６の一端は、訓練者Ｕの脚部に装着された歩行補助装置２に取付けられている。第１ワイヤケーブル３６の他端は、第１引張部３３に支持され、巻取り機構に巻きつけられている。モータが巻取り機構を回転駆動させることにより、第１ワイヤケーブル３６の巻き取り又は送り出しが行われる。これにより、第１間隔としての第１ワイヤケーブル３６の長さを調節することができる。ここで、第１間隔としての第１ワイヤケーブル３６の長さは、第１ワイヤケーブル３６における、訓練者Ｕの脚部への直接的または間接的な取り付け位置から、ベルトコンベア３１１の床面からの所定高さまでの間隔である。第１引張部３３は、配線などを介して後述する制御装置３５に接続されている。

第２引張部３４は、訓練者Ｕの上方かつ進行方向の後方に設けられている。例えば、訓練者Ｕの上方かつ進行方向後方にある後方左右フレーム３２４に設けられている。第２引張部３４は、訓練者Ｕにおける歩行補助装置２を装着した脚部を、第２ワイヤケーブル３７を介して上方かつ後方に引張する。第２引張部３４は、例えば、第２ワイヤケーブル３７を巻取り及び巻き戻すドラム等の巻取り機構、該巻取り機構を駆動するモータ、などから構成されている。

第２ワイヤケーブル３７の一端は、第２引張部３４から垂れ下がっており、訓練者Ｕの脚部に直接的または間接的に取り付けられる。例えば、第２ワイヤケーブル３７の一端は、訓練者Ｕの脚部に装着された歩行補助装置２に取付けられている。第２ワイヤケーブル３７の他端は、第２引張部３４に支持され、巻取り機構に巻きつけられている。モータが巻取り機構を回転駆動させることにより、第２ワイヤケーブル３７の巻き取り又は送り出しが行われる。これにより、第２間隔としての第２ワイヤケーブル３７の長さを調節することができる。ここで、第２間隔としての第２ワイヤケーブル３７の長さは、第２ワイヤケーブル３７における、訓練者Ｕの脚部への直接的または間接的な取り付け位置から、ベルトコンベア３１１の床面からの所定高さまでの間隔である。第２引張部３４は、配線などを介して後述する制御装置３５に接続されている。歩行訓練システム１において、第１間隔としての第１ワイヤケーブル３６の長さおよび第２間隔としての第２ワイヤケーブル３７の長さは、訓練者Ｕの歩行に応じて変化するように構成されている。

第１引張部３３による引張力の鉛直上方成分、および、第２引張部３４による引張力の鉛直上方成分により、歩行補助装置２の重さを支える。第１引張部３３による引張力の水平前方成分により、訓練者Ｕにおける歩行補助装置２を装着した脚部の進行方向前方への振出しを補助する。第２引張部３４による引張力の水平後方成分により、訓練者Ｕにおける歩行補助装置２を装着した脚部の進行方向後方への振出しを補助する。これにより、歩行訓練時における訓練者Ｕの歩行負荷を軽減できる。

検出手段は、第１ワイヤケーブル３６および第２ワイヤケーブル３７の位置または変位を検出する。第１間隔としての第１ワイヤケーブル３６の長さおよび第２間隔としての第２ワイヤケーブル３７の長さは、検出手段によって検出された位置または変位から求めることができる。例えば、検出手段は、第１ワイヤケーブル長検出部４１および第２ワイヤケーブル長検出部４２から構成される。第１ワイヤケーブル長検出部４１は、例えば、第１引張部３３の巻取機構の巻回軸に設けられ巻回軸の回転角（変位）を検出するロータリエンコーダなどのセンサである。第１ワイヤケーブル長検出部４１の検出信号から、巻取機構が第１ワイヤケーブル３６を巻き取った長さ（巻取量）を算出し、既知である第１ワイヤケーブル３６の全長から当該巻取量を引くことにより、第１ワイヤケーブル３６の長さを検出する。第１ワイヤケーブル長検出部４１は、配線などを介して後述する制御装置３５に接続されている。

第２ワイヤケーブル長検出部４２は、例えば、第２引張部３４の巻取機構の巻回軸に設けられ巻回軸の回転角（変位）を検出するロータリエンコーダなどのセンサである。第２ワイヤケーブル長検出部４２の検出信号から、巻取機構が第２ワイヤケーブル３７を巻き取った長さ（巻取量）を算出し、既知である第２ワイヤケーブル３７の全長から当該巻取量を引くことにより、第２ワイヤケーブル３７の長さを検出する。第２ワイヤケーブル長検出部４２は、配線などを介して後述する制御装置３５に接続されている。なお、上記検出手段は、第１ワイヤケーブル長検出部４１および第２ワイヤケーブル長検出部４２から構成されるものに限られない。第1ワイヤケーブル３６および第２ワイヤケーブル３７の位置または変位を検出することができるものであれば、どのようなものであってもよい。例えば、ワイヤケーブルの外観情報（位置）を検出するカメラ等の撮像手段であってもよい。

制御部としての制御装置３５は、トレッドミル３１の駆動と、第１引張部３３および第２引張部３４の動作と、歩行補助装置２の動作と、をそれぞれ制御する。制御装置３５は、第１引張部３３における第１ワイヤケーブル３６の長さ、および、第２引張部３４における第２ワイヤケーブル３７の長さが訓練者Ｕの位置に応じて適宜変わるように制御する。制御装置３５は、トレッドミル３１の駆動の制御において、ベルトコンベアの設定速度を補正する。制御装置３５は、例えば、演算処理、制御処理等と行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＣＰＵによって実行される演算プログラム、制御プログラム等が記憶されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、各種のデータなどを記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、外部と信号の入出力を行うインターフェイス部（Ｉ／Ｆ）、などからなるマイクロコンピュータを中心にして、ハードウェア構成されている。ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びインターフェイス部は、データバスなどを介して相互に接続されている。制御装置３５による、ベルトコンベアの設定速度を補正する方法の詳細について後述する。

次に、第１ワイヤケーブル３６の長さと第２ワイヤケーブル３７の長さによって進行方向における訓練者Ｕの位置を把握する方法について説明する。
図３は、歩行訓練システム１において、訓練者Ｕの位置が基準位置にある状態を示す模式図である。図３に示すように、訓練者Ｕの位置が基準位置Ｐｒにある場合、第１ワイヤケーブル３６の長さＬｆと第２ワイヤケーブル３７の長さＬｂは等しくなる（Ｌｆ＝Ｌｂ）。すなわち、第２ワイヤケーブルの長さＬｂに対する第１ワイヤケーブルの長さＬｆの比の値は１である（Ｌｆ／Ｌｂ＝１）。上述したように、第１間隔としての第１ワイヤケーブル３６の長さＬｆは、第１ワイヤケーブル３６における、訓練者Ｕの脚部への直接的または間接的な取り付け位置から、ベルトコンベア３１１の床面からの所定高さまでの間隔である。また、第２間隔としての第２ワイヤケーブル３７の長さＬｂは、第２ワイヤケーブル３７における、訓練者Ｕの脚部への直接的または間接的な取り付け位置から、ベルトコンベア３１１の床面からの所定高さまでの間隔である。なお、本実施の形態にかかる歩行訓練システム１では、所定高さを、例えば、ベルトコンベア３１１の床面（歩行面）から第１引張部３３または第２引張部３４までの高さＨｈとしている。

図４は、歩行訓練システム１において、訓練者Ｕの位置が基準位置よりも進行方向後方にある状態を示す模式図である。図４において、訓練者Ｕの位置が基準位置Ｐｒにある状態を仮想線（二点鎖線）で示す。図４に示すように、訓練者Ｕの位置が基準位置Ｐｒよりも進行方向後方（後方位置Ｐｂ）にある場合、第１ワイヤケーブル３６の長さＬｆの方が、第２ワイヤケーブル３７の長さＬｂよりも長くなる（Ｌｆ＞Ｌｂ）。すなわち、第２ワイヤケーブルの長さＬｂに対する第１ワイヤケーブルの長さＬｆの比の値が１より大きければ（Ｌｆ／Ｌｂ＞１）、訓練者Ｕの位置が基準位置Ｐｒよりも進行方向後方にあると判断することができる。

図５は、歩行訓練システム１において、訓練者Ｕの位置が基準位置よりも進行方向前方にある状態を示す模式図である。図５において、訓練者Ｕの位置が基準位置Ｐｒにある状態を仮想線（二点鎖線）で示す。図５に示すように、訓練者Ｕの位置が基準位置Ｐｒよりも進行方向前方（前方位置Ｐｆ）にある場合、第１ワイヤケーブル３６の長さＬｆの方が、第２ワイヤケーブル３７の長さＬｂよりも短くなる（Ｌｆ＜Ｌｂ）。すなわち、第２ワイヤケーブルの長さＬｂに対する第１ワイヤケーブルの長さＬｆの比の値が１より小さければ（Ｌｆ／Ｌｂ＜１）、訓練者Ｕの位置が基準位置Ｐｒよりも進行方向前方にあると判断することができる。

進行方向における訓練者Ｕの位置によって、第２ワイヤケーブルの長さＬｂに対する第１ワイヤケーブルの長さＬｆの比の値（Ｌｆ／Ｌｂ）が変わる。すなわち、訓練者Ｕの位置の基準位置Ｐｒからのずれが進行方向後方に大きくなればなるほど、Ｌｆ／Ｌｂは大きくなり、訓練者Ｕの位置の基準位置Ｐｒからのずれが進行方向前方に大きくなればなるほど、Ｌｆ／Ｌｂは小さくなる。このため、第２ワイヤケーブル長検出部４２により検出された第２ワイヤケーブルの長さＬｂに対する第１ワイヤケーブル長検出部４１により検出された第１ワイヤケーブルの長さＬｆの比の値（Ｌｆ／Ｌｂ）によって、進行方向における訓練者Ｕの位置の基準位置Ｐｒからのずれの程度を把握することができる。

なお、進行方向における訓練者Ｕの位置の基準位置Ｐｒからのずれの程度をより精度良く把握するためには、第１ワイヤケーブルの長さＬｆおよび第２ワイヤケーブルの長さＬｂについて、一定の期間の平均値を算出するのが好ましい。すなわち、第２ワイヤケーブルの長さＬｂの平均値Ｌｂａｖｅに対する第１ワイヤケーブルの長さＬｆの平均値Ｌｆａｖｅの比の値ｋ１（＝Ｌｆａｖｅ／Ｌｂａｖｅ）により進行方向における訓練者Ｕの位置の基準位置Ｐｒからのずれの程度を把握するのが好ましい。ここで、第１ワイヤケーブルの長さＬｆの平均値Ｌｆａｖｅは、現時点より所定時間Ｔだけ前の時点から現時点までの期間において第１ワイヤケーブル長検出部４１（図３参照）により検出された第１ワイヤケーブルの長さＬｆである。第２ワイヤケーブルの長さＬｂの平均値Ｌｂａｖｅは、現時点より所定時間Ｔだけ前の時点から現時点までの期間において第２ワイヤケーブル長検出部４２（図３参照）により検出された、第２ワイヤケーブルの長さＬｂの平均値である。

次に、制御装置３５による、ベルトコンベア３１１の設定速度を補正する方法について説明する。なお、以下の説明では図３を適宜参照する。上述したように、第２ワイヤケーブルの長さＬｂに対する第１ワイヤケーブルの長さＬｆの比の値（Ｌｆ／Ｌｂ）によって、進行方向における訓練者Ｕの位置の基準位置Ｐｒからのずれの程度を把握することができる。よって、第２ワイヤケーブル長検出部４２により検出された第２ワイヤケーブル３７の長さＬｂに対する、第１ワイヤケーブル長検出部４１により検出された第１ワイヤケーブル３６の長さＬｆの比の値（Ｌｆ／Ｌｂ）に応じてベルトコンベアの設定速度を補正する。好ましくは、第２ワイヤケーブル長検出部４２により検出された第２ワイヤケーブル３７の長さＬｂの平均値Ｌｂａｖｅに対する、第１ワイヤケーブル長検出部４１により検出された第１ワイヤケーブル３６の長さＬｆの平均値Ｌｆａｖｅの比の値（Ｌｆａｖｅ／Ｌｂａｖｅ）に応じてベルトコンベアの設定速度を補正する。

図６は、訓練における、歩行訓練システム１の処理の流れを示すフローチャートである。図６に示すように、まず、補正速度の最大値Ｖｃｍａｘを決定する（ステップＳ１）。補正速度の最大値Ｖｃｍａｘは、訓練者Ｕの過去の訓練状況に関するデータ等から制御装置３５が決定するようにしてもよいし、訓練者Ｕなどが制御装置３５に対して入力するようにしてもよい。次に、設定速度Ｖｓにてベルトコンベア３１１を回転させ、第１ワイヤケーブル３６の長さＬｆおよび第２ワイヤケーブル３７の長さの検出を開始する（ステップＳ２）。すなわち、トレッドミル３１は、制御装置３５からの指令を受けて設定速度Ｖｓにてベルトコンベア３１１を回転させる。また、制御装置３５からの指令を受けて、第１ワイヤケーブル長検出部４１が第１ワイヤケーブル３６の長さＬｆの検出を開始し、第２ワイヤケーブル長検出部４２が第２ワイヤケーブル３７の長さＬｂの検出を開始する。

ステップＳ２に続いて、制御装置３５が、現時点より所定時間Ｔだけ前の時点から現時点までの期間における、第１ワイヤケーブル３６の長さＬｆの平均値Ｌｆａｖｅ、および、第２ワイヤケーブル３７の長さＬｂの平均値Ｌｂａｖｅを算出する（ステップＳ３）。ここで、所定の時間Ｔは、訓練者Ｕが数歩（例えば３、４歩）歩くのに要する時間としてもよい。続いて、制御装置３５が、Ｌｂａｖｅに対するＬｆａｖｅの比の値ｋ１（＝Ｌｆａｖｅ／Ｌｂａｖｅ）を算出する（ステップＳ４）。Ｌｆａｖｅ／Ｌｂａｖｅ＝１の場合には、訓練者Ｕの位置が基準位置にある。Ｌｆａｖｅ／Ｌｂａｖｅ＞１の場合には、訓練者Ｕの位置が基準位置よりも進行方向後方にある。Ｌｆａｖｅ／Ｌｂａｖｅ＜１の場合には、訓練者Ｕの位置が基準位置よりも進行方向前方にある。

ステップＳ４に続いて、第２ワイヤケーブル３７の長さＬｂの平均値Ｌｂａｖｅに対する第１ワイヤケーブル３６の長さＬｆの平均値Ｌｆａｖｅの比の値ｋ１に基づいて補正速度Ｖｃを算出する（ステップＳ５）。補正速度Ｖｃは、具体的には、ｋ２＝ｋ１／（１＋ｋ１）−０．５、Ｖｃ＝Ｖｃｍａｘ×ｋ２、を算出する。

図７は、第２ワイヤケーブル３７の長さＬｂの平均値Ｌｂａｖｅに対する第１ワイヤケーブル３６の長さＬｆの平均値Ｌｆａｖｅの比の値ｋ１を含む係数ｋ２と、補正速度Ｖｃとの関係の一例を示すグラフである。図７に示すように、係数ｋ２が正（ｋ２＞０）、すなわち、Ｌｆａｖｅ＞Ｌｂａｖｅ（ｋ１＞１）の場合には、補正速度Ｖｃは正（Ｖｃ＞０）になる。また、係数ｋ２が負（ｋ２＜０）、すなわち、Ｌｆａｖｅ＜Ｌｂａｖｅ（ｋ１＜１）の場合にはＶｃは負（Ｖｃ＜０）になる。つまり、設定速度Ｖｓは、Ｌｆａｖｅ＞Ｌｂａｖｅの場合には速くなるように補正され、Ｌｆａｖｅ＜Ｌｂａｖｅの場合には遅くなるように補正される。Ｌｆａｖｅ＝Ｌｂａｖｅの場合には、設定速度Ｖｓは補正されない。

再び図６を参照し、ステップＳ５に続いて、訓練が終了したか否かを判断する（ステップＳ６）。ステップＳ６において、訓練が終了したと判断された場合（ＹＥＳの場合）は処理を終了する。ステップＳ６において、訓練が終了していないと判断された場合（ＮＯの場合）は処理をステップＳ３に戻す。

以上より、制御装置３５は、Ｌｆａｖｅ＞Ｌｂａｖｅの場合、すなわち、訓練者Ｕの位置が基準位置よりも進行方向後方にある場合には、トレッドミル３１のベルトコンベア３１１の速度が速くなるように設定速度Ｖｓを補正する。Ｌｆａｖｅ＜Ｌｂａｖｅの場合、すなわち、訓練者Ｕの位置が基準位置よりも進行方向前方にある場合には、トレッドミル３１のベルトコンベア３１１の速度が遅くなるように設定速度Ｖｓを補正する。このようにすることで、訓練中に、訓練者Ｕの位置が基準位置よりも進行方向後方または前方にずれた場合にも、訓練者の位置を基準位置に戻すことができる。これにより、訓練者Ｕがトレッドミル３１のベルトコンベア３１１からから外れてしまうのを抑制し、安全な位置で訓練を継続することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、第２ワイヤケーブル３７の長さＬｂの平均値Ｌｂａｖｅに対する第１ワイヤケーブル３６の長さＬｆの平均値Ｌｆａｖｅの比の値ｋ１を含む係数ｋ２と、補正速度Ｖｃとの関係は、図７に示すものに限られない。

図８は、第２ワイヤケーブル３７の長さＬｂの平均値Ｌｂａｖｅに対する第１ワイヤケーブル３６の長さＬｆの平均値Ｌｆａｖｅの比の値ｋ１を含む係数ｋ２と、補正速度Ｖｃとの関係の別の例を示すグラフである。図８に示すように、｜ｋ２｜≦Ｌｔである場合は、補正速度Ｖｃはゼロ（Ｖｃ＝０）である。すなわち、｜ｋ２｜≦Ｌｔである場合は設定速度Ｖｓの補正は行わないようにしてもよい。ｋ２＞Ｌｔである場合、補正速度Ｖｃを線形的に増加させる。ｋ２＜−Ｌｔである場合、補正速度Ｖｃを線形的に減少させる。

図９は、第２ワイヤケーブル３７の長さＬｂの平均値Ｌｂａｖｅに対する第１ワイヤケーブル３６の長さＬｆの平均値Ｌｆａｖｅの比の値ｋ１を含む係数ｋ２と、補正速度Ｖｃとの関係のさらに別の例を示すグラフである。図９に示すように、｜ｋ２｜≦Ｌｔである場合は、補正速度Ｖｃはゼロ（Ｖｃ＝０）である。ｋ２＞Ｌｔである場合、補正速度Ｖｃを２次関数的に増加させる。ｋ２＜−Ｌｔである場合、補正速度Ｖｃを２次関数的に減少させる。

上記実施の形態にかかる歩行訓練システム１では、訓練者Ｕの位置が基準位置であるときに、第１ワイヤケーブル３６の長さＬｆと第２ワイヤケーブル３７の長さＬｂが等しくなる（Ｌｆ＝Ｌｂ）としたが、これに限るものではない。訓練者Ｕの位置が基準位置であるときにＬｆ≠Ｌｂであっても、訓練者Ｕの位置が基準位置であるときのＬｆ／Ｌｂが予め得られていれば、第２ワイヤケーブルの長さに対する第１ワイヤケーブルの長さの比の値に応じてベルトコンベアの設定速度を補正することができる。

１ 歩行訓練システム
２ 歩行補助装置
３ 訓練装置
２１ 上腿フレーム
２２ 膝関節部
２３ 下腿フレーム
２４ 足首関節部
２５ 足平フレーム
２６ モータユニット
２７ 調整機構
３１ トレッドミル
３２ フレーム本体
３３ 第１引張部
３４ 第２引張部
３５ 制御装置
３６ 第１ワイヤケーブル
３７ 第２ワイヤケーブル
４１ 第１ワイヤケーブル長検出部
４２ 第２ワイヤケーブル長検出部
２１１ 第１フレーム
２１２ 上腿装具
２３１ 第２フレーム
３１１ ベルトコンベア
３２１ 柱フレーム
３２２ 前後フレーム
３２３ 前方左右フレーム
３２４ 後方左右フレーム
Ｕ 訓練者

Claims (1)

1. 訓練者が歩行するための回転可能なベルトコンベアを有し、設定速度で前記ベルトコンベアを回転させるトレッドミルと、
   前記訓練者の上方かつ進行方向の前方に設けられ、前記訓練者の歩行補助装置を装着した脚部を、第１ワイヤケーブルを介して上方かつ前方に引張する第１引張部と、
   前記訓練者の上方かつ進行方向の後方に設けられ、前記脚部を、第２ワイヤケーブルを介して上方かつ後方に引張する第２引張部と、
   前記ベルトコンベアの設定速度を補正する制御部と、を備え、
   前記第１ワイヤケーブルにおける前記脚部への直接的または間接的な取り付け位置から前記第１ワイヤケーブルにおける前記ベルトコンベアの床面からの所定高さまでの前記第１ワイヤケーブルに沿った方向の間隔である第１間隔、および前記第２ワイヤケーブルにおける前記脚部への直接的または間接的な取り付け位置から前記第２ワイヤケーブルにおける前記ベルトコンベアの床面からの所定高さまでの前記第２ワイヤケーブルに沿った方向の間隔である第２間隔が、前記訓練者の歩行に応じて変化するように構成された歩行訓練システムにおいて、
   前記第１ワイヤケーブルおよび前記第２ワイヤケーブルの位置または変位を検出する検出手段を更に備え、
   前記制御部は、前記検出手段によって検出された前記位置または変位から求まる前記第１間隔および前記第２間隔の比の値に応じて前記ベルトコンベアの設定速度を補正する、歩行訓練システム。

Images