JP7020122B2 - Walking training system - Google Patents

Walking training system Download PDF

Info

Publication number
JP7020122B2
JP7020122B2 JP2018002038A JP2018002038A JP7020122B2 JP 7020122 B2 JP7020122 B2 JP 7020122B2 JP 2018002038 A JP2018002038 A JP 2018002038A JP 2018002038 A JP2018002038 A JP 2018002038A JP 7020122 B2 JP7020122 B2 JP 7020122B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
walking
criteria
abnormal
training
motion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018002038A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2019118706A (en
Inventor
一誠 中島
昌幸 今井田
貴翔 深川
栄一 才藤
哲 平野
茂雄 田辺
広樹 谷川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2018002038A priority Critical patent/JP7020122B2/en
Publication of JP2019118706A publication Critical patent/JP2019118706A/en
Priority to JP2021196231A priority patent/JP7115622B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7020122B2 publication Critical patent/JP7020122B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Rehabilitation Tools (AREA)

Description

本発明は、歩行訓練システムに関する。 The present invention relates to a walking training system.

転倒に対する回避行動を行うために、対象者に運動状態を検出するための多関節構造体を装着して、転倒開始を検出する技術が知られている。(例えば、特許文献1参照)。 A technique for detecting the start of a fall by attaching an articulated structure for detecting a motor state to a subject in order to perform an avoidance action against a fall is known. (See, for example, Patent Document 1).

特開2010-22439号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-22439

脚に麻痺を患う患者がリハビリとして歩行訓練を行う場合に、歩行訓練装置が患者の歩行動作の開始時点で転倒を予測して回避動作を行ってしまうと、患者にとって訓練にならない。そこで、例えば、麻痺患者が完全に転倒しない範囲内でその歩容の動きに自由度を持たせて歩行を複数サイクル継続させながら歩行訓練するようにした場合、その歩容の異常判定は、転倒を予測する場合と異なり、非常に難しくなる。例えば、麻痺患者の歩容は、疾患に応じて多様であり、歩行に関与するある部位の動作量が健常者のものと同様であっても、全体として観察すると異常な歩行と評価されることも多い。 When a patient suffering from leg paralysis performs walking training as rehabilitation, if the walking training device predicts a fall at the start of the patient's walking movement and performs an avoidance movement, the training is not performed for the patient. Therefore, for example, when a paralyzed patient is trained to walk while continuing walking for a plurality of cycles by giving a degree of freedom to the movement of the gait within a range in which the paralyzed patient does not completely fall, the abnormality determination of the gait is determined to be a fall. Unlike the case of predicting, it becomes very difficult. For example, the gait of a paralyzed patient varies depending on the disease, and even if the amount of movement of a certain part involved in walking is similar to that of a healthy person, it is evaluated as abnormal walking when observed as a whole. There are also many.

一方で麻痺患者が体勢を崩さないように完全にアシストすると、実際の歩行動作とはかけ離れたものになってしまうこともあり、患者のリハビリ効果が薄くなる。従来の歩行訓練装置は、患者がバランスを崩して転倒回避動作を行えばその時点で訓練を終了するか、患者がバランスを崩さないように確実にサポートして歩行させるものであった。このような装置では、一連の歩行動作を全体として評価できず、健常者の歩行にどれほど近づいているのか正しく判断できなかった。 On the other hand, if the paralyzed patient is completely assisted so as not to lose his / her posture, it may be far from the actual walking movement, and the rehabilitation effect of the patient is weakened. In the conventional walking training device, if the patient loses his / her balance and performs a fall avoidance motion, the training is terminated at that point, or the patient is surely supported and walked so as not to lose his / her balance. With such a device, a series of walking movements could not be evaluated as a whole, and it was not possible to correctly judge how close the walking movement was to a healthy person.

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、脚に麻痺を患う麻痺患者の歩行訓練において、患者が完全に転倒しない範囲内でその歩容の動きに自由度を持たせて複数サイクルの歩行を継続させつつも、多様な歩容に対して異常歩行を正しく評価できる歩行訓練システムを提供するものである。 The present invention has been made to solve such a problem, and has a degree of freedom in gait movement within a range in which the patient does not completely fall in walking training of a paralyzed patient suffering from leg paralysis. It provides a walking training system that can correctly evaluate abnormal walking for various gaits while continuing walking for multiple cycles.

本発明の一態様における歩行訓練システムは、脚に麻痺を患う麻痺患者の訓練歩行を行う歩行訓練システムであって、麻痺患者が転倒することを防止する転倒防止装置と麻痺を患う脚である患脚を含む麻痺体部の、一歩ごとの歩行動作に伴う動作量を取得する取得部と、取得部によって取得された動作量が、予め定められた異常歩行基準に合致した場合に歩行動作が異常歩行であると評価する評価部と、評価部によって評価された異常歩行の積算数に基づいて一連の歩行訓練に対する訓練結果を算出する算出部とを備える。 The walking training system according to one aspect of the present invention is a walking training system for training a paralyzed patient suffering from leg paralysis, and is a fall prevention device for preventing the paralyzed patient from falling and a patient suffering from paralysis. The walking motion is abnormal when the acquisition unit that acquires the amount of motion associated with the walking motion of each step of the paralyzed body including the leg and the motion volume acquired by the acquisition unit meet the predetermined abnormal walking criteria. It includes an evaluation unit that evaluates walking, and a calculation unit that calculates training results for a series of walking training based on the cumulative number of abnormal walking evaluated by the evaluation unit.

本発明により、脚に麻痺を患う麻痺患者の歩行訓練において、患者が完全に転倒しない範囲内でその歩容の動きに自由度を持たせて複数サイクルの歩行を継続させつつも、多様な歩容に対して異常歩行を正しく評価できる歩行訓練システムを提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, in gait training of a paralyzed patient suffering from leg paralysis, various gait steps are continued while allowing a degree of freedom in the movement of the gait within a range in which the patient does not completely fall and continuing walking in a plurality of cycles. It is possible to provide a gait training system that can correctly evaluate abnormal gait for the body.

本実施形態にかかる歩行訓練装置の概略斜視図である。It is a schematic perspective view of the walking training apparatus which concerns on this embodiment. 歩行補助装置の概略斜視図である。It is a schematic perspective view of a walking assist device. 歩行訓練装置のシステム構成を示す図である。It is a figure which shows the system configuration of the walking training apparatus. 第1の異常歩行基準を説明する図である。It is a figure explaining the 1st abnormal gait standard. 第2の異常歩行基準を説明する図である。It is a figure explaining the 2nd abnormal gait standard. 第3の異常歩行基準を説明する図である。It is a figure explaining the 3rd abnormal gait standard. 第4の異常歩行基準を説明する図である。It is a figure explaining the 4th abnormal gait standard. 第5の異常歩行基準を説明する図である。It is a figure explaining the 5th abnormal gait standard. 第6の異常歩行基準を説明する図である。It is a figure explaining the sixth abnormal gait standard. 第7の異常歩行基準を説明する図である。It is a figure explaining the 7th abnormal gait standard. 歩行訓練装置の処理動作を示すフロー図である。It is a flow chart which shows the processing operation of a walking training apparatus. 判定結果を示す表示例である。This is a display example showing the determination result. 変形例にかかる歩行訓練装置の概略斜視図である。It is a schematic perspective view of the walking training device which concerns on a modification.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲に係る発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the invention according to the claims is not limited to the following embodiments. Moreover, not all of the configurations described in the embodiments are indispensable as means for solving the problem.

図1は、本実施形態にかかる歩行訓練装置100の概略斜視図である。歩行訓練装置100は、一方の脚に麻痺を患う片麻痺患者である訓練者900が、歩行訓練を行うための装置である。歩行訓練装置100は、主に、全体の骨格を成すフレーム130に取り付けられた制御盤133と、訓練者900が歩行するトレッドミル131と、訓練者900の麻痺側の脚部である患脚に装着する歩行補助装置120とを備える。 FIG. 1 is a schematic perspective view of the walking training device 100 according to the present embodiment. The walking training device 100 is a device for a trainer 900, who is a hemiplegic patient suffering from paralysis in one leg, to perform walking training. The walking training device 100 mainly covers the control panel 133 attached to the frame 130 forming the entire skeleton, the treadmill 131 on which the trainer 900 walks, and the affected leg which is the leg on the paralyzed side of the trainer 900. It is provided with a walking assist device 120 to be worn.

フレーム130は、床面に設置されるトレッドミル131上に立設されている。トレッドミル131は、不図示のモータによりリング状のベルト132を回転させる。トレッドミル131は、訓練者900の歩行を促す装置である。歩行訓練を行う訓練者900は、ベルト132に乗り、ベルト132の移動に合わせて歩行動作を試みる。 The frame 130 is erected on a treadmill 131 installed on the floor. The treadmill 131 rotates the ring-shaped belt 132 by a motor (not shown). The treadmill 131 is a device that encourages the trainee 900 to walk. The trainee 900 who performs walking training rides on the belt 132 and tries a walking motion according to the movement of the belt 132.

フレーム130は、モータやセンサの制御を行う全体制御部210を収容する制御盤133や、訓練の進捗状況等を訓練者900へ呈示する例えば液晶パネルである訓練用モニタ138などを支持している。また、フレーム130は、訓練者900の頭上部前方付近で前側引張部135を、頭上部付近でハーネス引張部112を、頭上部後方付近で後側引張部137支持している。また、フレーム130は、訓練者900が掴むための手摺り130aを含む。 The frame 130 supports a control panel 133 that houses an overall control unit 210 that controls motors and sensors, and a training monitor 138 that is, for example, a liquid crystal panel that presents the progress of training to the trainee 900. .. Further, the frame 130 supports the front tension portion 135 near the front of the upper head of the trainee 900, the harness tension portion 112 near the upper head, and the posterior tension portion 137 near the rear of the upper head. Further, the frame 130 includes a handrail 130a for the trainee 900 to grasp.

カメラ140は、訓練者900の全身を観察するための撮像部としての機能を担う。カメラ140は、訓練用モニタ138の近傍に、訓練者と相対するように設置されている。カメラ140は、訓練者900の全身を捉えられる程度の画角となるような、レンズと撮像素子のセットを含む。撮像素子は、例えばCMOSイメージセンサであり、結像面に結像した光学像を画像信号に変換する。 The camera 140 functions as an image pickup unit for observing the whole body of the trainee 900. The camera 140 is installed in the vicinity of the training monitor 138 so as to face the trainer. The camera 140 includes a set of a lens and an image sensor so that the angle of view is such that the whole body of the trainee 900 can be captured. The image pickup device is, for example, a CMOS image sensor, and converts an optical image formed on an image plane into an image signal.

前側ワイヤ134は、一端が前側引張部135の巻取機構に連結されており、他端が歩行補助装置120に連結されている。前側引張部135の巻取機構は、不図示のモータをオン/オフさせることにより、患脚の動きに応じて前側ワイヤ134を巻き取ったり繰り出したりする。同様に、後側ワイヤ136は、一端が後側引張部137の巻取機構に連結されており、他端が歩行補助装置120に連結されている。後側引張部137の巻取機構は、不図示のモータをオン/オフさせることにより、患脚の動きに応じて後側ワイヤ136を巻き取ったり繰り出したりする。このような前側引張部135と後側引張部137の連携した動作により、歩行補助装置120の荷重が患脚の負担とならないように当該荷重を相殺し、更には、設定の程度に応じて患脚の振り出し動作をアシストする。 One end of the front wire 134 is connected to the winding mechanism of the front tension portion 135, and the other end is connected to the walking assist device 120. The winding mechanism of the front tension portion 135 winds and unwinds the front wire 134 according to the movement of the affected leg by turning on / off a motor (not shown). Similarly, one end of the rear wire 136 is connected to the winding mechanism of the rear tension portion 137, and the other end is connected to the walking assist device 120. The winding mechanism of the rear tension portion 137 winds and unwinds the rear wire 136 according to the movement of the affected leg by turning on / off a motor (not shown). By such a coordinated operation of the front tension portion 135 and the rear tension portion 137, the load of the walking assist device 120 is offset so as not to be a burden on the affected leg, and further, the patient is affected according to the degree of setting. Assists the swinging motion of the legs.

例えば、訓練補助者であるオペレータは、重度の麻痺を抱える訓練者に対しては、アシストするレベルを大きく設定する。アシストするレベルが大きく設定されると、前側引張部135は、患脚の振り出しタイミングに合わせて、比較的大きな力で前側ワイヤ134を巻き取る。訓練が進み、アシストが必要でなくなったら、オペレータは、アシストするレベルを最小に設定する。アシストするレベルが最小に設定されると、前側引張部135は、患脚の振り出しタイミングに合わせて、歩行補助装置120の自重をキャンセルするだけの力で前側ワイヤ134を巻き取る。 For example, an operator who is a training assistant sets a large level of assistance for a trainer who has severe paralysis. When the assist level is set to a large value, the front tension portion 135 winds up the front wire 134 with a relatively large force in accordance with the swing timing of the affected leg. As the training progresses and assistance is no longer needed, the operator sets the level of assistance to the minimum. When the assist level is set to the minimum, the front tension portion 135 winds up the front wire 134 with a force sufficient to cancel the own weight of the walking assist device 120 in accordance with the swing timing of the affected leg.

歩行訓練装置100は、装具100、ハーネスワイヤ111、ハーネス引張部112を主な構成要素とする、安全装置としての転倒防止ハーネス装置を備える。装具100は、訓練者900の腹部に巻き付けられるベルトであり、例えば面ファスナによって腰部に固定される。装具100は、吊具であるハーネスワイヤ111の一端を連結する連結フック110aを備える。訓練者900は、連結フック110aが後背部に位置するように、装具100を装着する。 The walking training device 100 includes a fall prevention harness device as a safety device whose main components are an orthotic device 100, a harness wire 111, and a harness tension portion 112. The orthotic device 100 is a belt wrapped around the abdomen of the trainee 900 and is fixed to the waist by, for example, a hook-and-loop fastener. The device 100 includes a connecting hook 110a that connects one end of the harness wire 111 that is a hanging tool. The trainee 900 wears the orthotic device 100 so that the connecting hook 110a is located on the back back.

ハーネスワイヤ111は、一端が装具100の連結フック110aに連結されており、他端がハーネス引張部112の巻取機構に連結されている。ハーネス引張部112の巻取機構は、不図示のモータをオン/オフさせることにより、ハーネスワイヤ111を巻き取ったり繰り出したりする。このような構成により、転倒防止ハーネス装置は、訓練者900が転倒しそうになった場合に、その動きを検知した全体制御部210の指示に従ってハーネスワイヤ111を巻き取り、装具100により訓練者900の上体を支えて、訓練者900の転倒を防ぐ。 One end of the harness wire 111 is connected to the connecting hook 110a of the device 100, and the other end is connected to the winding mechanism of the harness tension portion 112. The winding mechanism of the harness tension portion 112 winds up and unwinds the harness wire 111 by turning on / off a motor (not shown). With such a configuration, when the trainee 900 is about to fall, the fall prevention harness device winds up the harness wire 111 according to the instruction of the overall control unit 210 that has detected the movement, and the trainee 900 uses the equipment 100 to wind the harness wire 111. Supports the upper body and prevents the trainer 900 from falling.

装具110は、訓練者900の姿勢を検出するための姿勢センサ217を備える。姿勢センサ217は、例えばジャイロセンサと加速度センサを組み合わせたものであり、装具110が装着された腹部の重力方向に対する傾斜角を出力する。 The equipment 110 includes a posture sensor 217 for detecting the posture of the trainee 900. The posture sensor 217 is, for example, a combination of a gyro sensor and an acceleration sensor, and outputs an inclination angle of the abdomen to which the orthotic device 110 is attached in the direction of gravity.

管理用モニタ139は、フレーム130に取り付けられており、主にオペレータが監視および操作するための表示入力装置である。管理用モニタ139は、例えば液晶パネルであり、その表面にはタッチパネルが設けられている。管理用モニタ139は、訓練設定に関する各種メニュー項目や、訓練時における各種パラメータ値、訓練結果などを呈示する。 The management monitor 139 is attached to the frame 130 and is a display input device mainly for monitoring and operation by the operator. The management monitor 139 is, for example, a liquid crystal panel, and a touch panel is provided on the surface thereof. The management monitor 139 presents various menu items related to training settings, various parameter values at the time of training, training results, and the like.

歩行補助装置120は、訓練者900の患脚に装着され、患脚の膝関節における伸展および屈曲の負荷を軽減することにより訓練者900の歩行を補助する。図2は、歩行補助装置120の概略斜視図である。歩行補助装置120は、主に、制御ユニット121と、患脚の各部を支える複数のフレームと、足裏に掛かる荷重を検出するための荷重センサ222とを備える。 The walking assist device 120 is attached to the affected leg of the trainee 900 and assists the trainer 900 in walking by reducing the load of extension and flexion at the knee joint of the affected leg. FIG. 2 is a schematic perspective view of the walking assist device 120. The walking assist device 120 mainly includes a control unit 121, a plurality of frames that support each part of the affected leg, and a load sensor 222 for detecting a load applied to the sole of the foot.

制御ユニット121は、歩行補助装置120の制御を行う補助制御部220を含み、また、膝関節の伸展運動および屈曲運動を補助するための駆動力を発生させる不図示のモータを含む。患脚の各部を支えるフレームは、上腿フレーム122と、上腿フレーム122に回動自在に連結された下腿フレーム123と、下腿フレーム123に回動自在に連結された足平フレーム124と、前側ワイヤ134を連結するための前側連結フレーム127と、後側ワイヤ136を連結するための後側連結フレーム128とを含む。 The control unit 121 includes an auxiliary control unit 220 that controls the walking assist device 120, and also includes a motor (not shown) that generates a driving force for assisting the extension movement and the flexion movement of the knee joint. The frames that support each part of the affected leg are the upper leg frame 122, the lower leg frame 123 rotatably connected to the upper leg frame 122, the foot palm frame 124 rotatably connected to the lower leg frame 123, and the anterior side. It includes a front connecting frame 127 for connecting the wires 134 and a rear connecting frame 128 for connecting the rear wires 136.

上腿フレーム122と下腿フレーム123は、図示するヒンジ軸H周りに相対的に回動する。制御ユニット121のモータは、補助制御部220の指示に従って回転して、上腿フレーム122と下腿フレーム123がヒンジ軸H周りに相対的に開くように加勢したり、閉じるように加勢したりする。制御ユニット121に収められた角度センサ223は、例えばロータリエンコーダであり、ヒンジ軸H周りの上腿フレーム122と下腿フレーム123の成す角を検出する。下腿フレーム123と足平フレーム124は、図示するヒンジ軸H周りに相対的に回動する。相対的に回動する角度範囲は、調整機構126によって事前に調整される。 The upper leg frame 122 and the lower leg frame 123 rotate relative to each other around the hinge axis Ha shown in the figure. The motor of the control unit 121 rotates according to the instruction of the auxiliary control unit 220 to force the upper leg frame 122 and the lower leg frame 123 to open relatively around the hinge axis Ha or to close. .. The angle sensor 223 housed in the control unit 121 is, for example, a rotary encoder, and detects the angle formed by the upper leg frame 122 and the lower leg frame 123 around the hinge axis Ha. The lower leg frame 123 and the foot palm frame 124 rotate relative to each other around the hinge axis Hb shown in the figure. The relative rotating angle range is pre-adjusted by the adjusting mechanism 126.

前側連結フレーム127は、上腿の前側を左右方向に伸延し、両端で上腿フレーム122に接続するように設けられている。また、前側連結フレーム127には、前側ワイヤ134を連結するための連結フック127aが、左右方向の中央付近に設けられている。後側連結フレーム128は、下腿の後側を左右方向に伸延し、両端でそれぞれ上下に伸延する下腿フレーム123に接続するように設けられている。また、後側連結フレーム128には、後側ワイヤ136を連結するための連結フック128aが、左右方向の中央付近に設けられている。 The front side connecting frame 127 is provided so as to extend the front side of the upper thigh in the left-right direction and connect to the upper thigh frame 122 at both ends. Further, the front connecting frame 127 is provided with a connecting hook 127a for connecting the front wires 134 near the center in the left-right direction. The rear connecting frame 128 is provided so as to extend the rear side of the lower leg in the left-right direction and connect to the lower leg frame 123 extending vertically at both ends. Further, the rear connecting frame 128 is provided with a connecting hook 128a for connecting the rear wires 136 near the center in the left-right direction.

上腿フレーム122は、上腿ベルト129を備える。上腿ベルト129は、上腿フレームに一体的に設けられたベルトであり、患脚の上腿部に巻き付けて上腿フレーム122を上腿部に固定する。これにより、歩行補助装置120の全体が訓練者900の脚部に対してずれることを防止している。 The upper thigh frame 122 includes an upper thigh belt 129. The upper thigh belt 129 is a belt integrally provided on the upper thigh frame, and is wrapped around the upper thigh of the affected leg to fix the upper thigh frame 122 to the upper thigh. This prevents the entire walking assist device 120 from shifting with respect to the legs of the trainee 900.

荷重センサ222は、足平フレーム124に埋め込まれた荷重センサである。荷重センサ222は、訓練者900の足裏が受ける垂直荷重の大きさと分布を検出する。荷重センサ222は、例えば、電極がマトリックス状に配置された抵抗変化検出型の荷重検出シートである。 The load sensor 222 is a load sensor embedded in the foot flat frame 124. The load sensor 222 detects the magnitude and distribution of the vertical load received by the sole of the trainee 900. The load sensor 222 is, for example, a resistance change detection type load detection sheet in which electrodes are arranged in a matrix.

次に歩行訓練装置100のシステム構成について説明する。図3は、歩行訓練装置100のシステム構成図である。全体制御部210は、例えばMPUであり、システムメモリから読み込んだ制御プログラムを実行することにより、装置全体の制御を実行する。トレッドミル駆動部211は、ベルト132を回転させるモータとその駆動回路を含む。全体制御部210は、トレッドミル駆動部211へ駆動信号を送ることにより、ベルト132の回転制御を実行する。例えば、オペレータによって設定された歩行速度に応じて、ベルト132の回転速度を調整する。 Next, the system configuration of the walking training device 100 will be described. FIG. 3 is a system configuration diagram of the walking training device 100. The overall control unit 210 is, for example, an MPU, and executes control of the entire device by executing a control program read from the system memory. The treadmill drive unit 211 includes a motor for rotating the belt 132 and a drive circuit thereof. The overall control unit 210 executes rotation control of the belt 132 by sending a drive signal to the treadmill drive unit 211. For example, the rotation speed of the belt 132 is adjusted according to the walking speed set by the operator.

操作受付部212は、訓練者900やオペレータからの入力操作を受け付けて、操作信号を全体制御部210へ送信する。訓練者900やオペレータは、操作受付部212を構成する、装置に設けられた操作ボタンや管理用モニタ139に重畳されたタッチパネル、付属するリモコン等を操作して、電源のオン/オフやトレーニングの開始の指示を与えたり、設定に関する数値の入力やメニュー項目の選択を行ったりする。 The operation reception unit 212 receives input operations from the trainee 900 and the operator, and transmits an operation signal to the overall control unit 210. The trainee 900 and the operator operate the operation buttons provided on the device, the touch panel superimposed on the management monitor 139, the attached remote controller, etc., which constitute the operation reception unit 212, to turn the power on / off and to perform training. It gives instructions to start, inputs numerical values related to settings, and selects menu items.

表示制御部213は、全体制御部210からの表示信号を受け取って表示画面を生成し、訓練用モニタ138または管理用モニタ139に表示する。表示制御部213は、表示信号に従って、トレーニングの進捗を示す画面や、カメラ140で撮影したリアルタイム映像を生成する。 The display control unit 213 receives the display signal from the overall control unit 210, generates a display screen, and displays it on the training monitor 138 or the management monitor 139. The display control unit 213 generates a screen showing the progress of training and a real-time image taken by the camera 140 according to the display signal.

引張駆動部214は、前側引張部135を構成する、前側ワイヤ134を引張するためのモータとその駆動回路と、後側引張部137を構成する、後側ワイヤ136を引張するためのモータとその駆動回路とを含む。全体制御部210は、引張駆動部214へ駆動信号を送ることにより、前側ワイヤ134の巻き取りと後側ワイヤ136の巻き取りをそれぞれ制御する。また、巻き取り動作に限らず、モータの駆動トルクを制御することにより、各ワイヤの引張力を制御する。全体制御部210は、例えば、荷重センサ222の検出結果から患脚が立脚状態から遊脚状態に切り替わるタイミングを同定し、そのタイミングに同期して各ワイヤの引張力を増減させることにより、患脚の振り出し動作をアシストする。 The tension drive unit 214 includes a motor for pulling the front side wire 134 and its drive circuit constituting the front side tension portion 135, and a motor for pulling the rear side wire 136 constituting the rear side tension portion 137 and the motor thereof. Includes drive circuit. The overall control unit 210 controls the winding of the front wire 134 and the winding of the rear wire 136 by sending a drive signal to the tension drive unit 214, respectively. Further, not limited to the winding operation, the tensile force of each wire is controlled by controlling the driving torque of the motor. For example, the overall control unit 210 identifies the timing at which the affected leg switches from the standing state to the swinging state from the detection result of the load sensor 222, and increases or decreases the tensile force of each wire in synchronization with the timing, thereby increasing or decreasing the tensile force of the affected leg. Assists the swinging motion of.

ハーネス駆動部215は、ハーネス引張部112を構成する、ハーネスワイヤ111を引張するためのモータとその駆動回路を含む。全体制御部210は、ハーネス駆動部215へ駆動信号を送ることにより、ハーネスワイヤ111の巻き取りと、ハーネスワイヤ111の引張力を制御する。全体制御部210は、例えば、訓練者900の転倒を予測した場合に、ハーネスワイヤ111を一定量巻き取って、訓練者の転倒を防止する。 The harness drive unit 215 includes a motor for pulling the harness wire 111 and a drive circuit thereof, which constitutes the harness tension unit 112. The overall control unit 210 controls the winding of the harness wire 111 and the tensile force of the harness wire 111 by sending a drive signal to the harness drive unit 215. For example, when the trainer 900 is predicted to fall, the overall control unit 210 winds a certain amount of the harness wire 111 to prevent the trainer from falling.

画像処理部216は、全体制御部210からの指示に従って、カメラ140から受け取った画像信号を画像処理して画像データを生成する。また、画像処理部135は、全体制御部210からの指示に従って、カメラ140から受け取った画像信号に画像処理を施して、特定の画像解析を実行することもできる。例えば、画像処理部135は、トレッドミル131に接する患脚の足の位置(立脚位置)を、画像解析により検出する。具体的には、例えば、足平フレーム124の先端近傍の画像領域を抽出し、当該先端部と重なるベルト132上に描かれた識別マーカを解析することにより、立脚位置を演算する。 The image processing unit 216 performs image processing on the image signal received from the camera 140 in accordance with the instruction from the overall control unit 210 to generate image data. Further, the image processing unit 135 may perform image processing on the image signal received from the camera 140 in accordance with an instruction from the overall control unit 210 to perform a specific image analysis. For example, the image processing unit 135 detects the position of the foot (standing position) of the affected leg in contact with the treadmill 131 by image analysis. Specifically, for example, the stance position is calculated by extracting an image region near the tip of the foot flat frame 124 and analyzing the identification marker drawn on the belt 132 overlapping the tip.

姿勢センサ217は、上述の通り訓練者900の腹部の重力方向に対する傾斜角を検出して、検出信号を補助制御部220へ送信する。全体制御部210は、姿勢センサ217からの検出信号を用いて、訓練者900の姿勢、具体的には体幹の傾斜角を演算する。なお、全体制御部210と姿勢センサ217は、有線で接続されていても良いし、近距離無線通信で接続されていても良い。 As described above, the posture sensor 217 detects the tilt angle of the abdomen of the trainer 900 with respect to the gravity direction, and transmits the detection signal to the auxiliary control unit 220. The overall control unit 210 calculates the posture of the trainee 900, specifically, the inclination angle of the trunk, using the detection signal from the posture sensor 217. The overall control unit 210 and the attitude sensor 217 may be connected by wire or by short-range wireless communication.

全体制御部210は、制御に関わる様々な演算や制御を実行する機能実行部としての役割も担う。歩行評価部210aは、取得した各種センサ情報を用いて、訓練者900の歩行動作が異常歩行であるか否かを評価する。訓練判定部210bは、歩行評価部210aが評価した異常歩行の積算数に基づいて、一連の歩行訓練に対する訓練結果を判定する。具体的な処理については後述する。 The overall control unit 210 also plays a role as a function execution unit that executes various operations and controls related to control. The gait evaluation unit 210a evaluates whether or not the walking motion of the trainee 900 is abnormal walking by using the acquired various sensor information. The training determination unit 210b determines the training result for a series of walking trainings based on the cumulative number of abnormal gaits evaluated by the gait evaluation unit 210a. The specific processing will be described later.

上述のように、歩行補助装置120は訓練者900の患脚に装着されるが、歩行訓練装置100は、歩行装置120に指令を与えたり、センサ情報を受け取ったりするために、全体制御部210に接続された通信接続IF219を備える。歩行補助装置120も、通信接続IF219と有線または無線によって接続される通信接続IF229が設けられている。通信接続IF229は、歩行補助装置120の補助制御部220に接続されている。通信接続IF219、229は、通信規格に則った例えば無線LAN等の通信インタフェースである。 As described above, the walking assist device 120 is attached to the affected leg of the trainee 900, but the walking training device 100 gives a command to the walking device 120 and receives sensor information, so that the overall control unit 210 The communication connection IF 219 connected to is provided. The walking assist device 120 is also provided with a communication connection IF 229 that is connected to the communication connection IF 219 by wire or wirelessly. The communication connection IF229 is connected to the auxiliary control unit 220 of the walking assist device 120. The communication connection IF 219 and 229 are communication interfaces such as a wireless LAN that conform to the communication standard.

補助制御部220は、例えばMPUであり、全体制御部210から与えられた制御プログラムを実行することにより、歩行補助装置120の制御を実行する。また、歩行補助装置120の状態を、通信接続IF219、229を介して全体制御部210へ通知する。また、全体制御部210からの指令を受けて、歩行補助装置120の起動/停止等を実行する。 The auxiliary control unit 220 is, for example, an MPU, and controls the walking assist device 120 by executing a control program given by the overall control unit 210. Further, the state of the walking assist device 120 is notified to the overall control unit 210 via the communication connection IF219 and 229. In addition, the walking assist device 120 is started / stopped in response to a command from the overall control unit 210.

関節駆動部221は、制御ユニット121のモータとその駆動回路を含む。補助制御部220は、関節駆動部221へ駆動信号を送ることにより、上腿フレーム122と下腿フレーム123がヒンジ軸H周りに相対的に開くように加勢したり、閉じるように加勢したりする。このような動作により、膝の伸展動作および屈曲動作をアシストしたり、膝折れを防止したりする。 The joint drive unit 221 includes a motor of the control unit 121 and a drive circuit thereof. By sending a drive signal to the joint drive unit 221, the auxiliary control unit 220 encourages the upper thigh frame 122 and the lower leg frame 123 to open relatively around the hinge axis Ha, or to close them. .. Such movements assist the knee extension and flexion movements and prevent knee breakage.

荷重センサ222は、上述の通り訓練者900の足裏が受ける垂直荷重の大きさと分布を検出して、検出信号を補助制御部220へ送信する。補助制御部220は、検出信号を受け取り解析することにより、遊脚/立脚の状態判別や切替り推定等を行う。 As described above, the load sensor 222 detects the magnitude and distribution of the vertical load received by the sole of the trainer 900, and transmits the detection signal to the auxiliary control unit 220. The auxiliary control unit 220 receives and analyzes the detection signal to determine the state of the swing leg / stance and estimate the switching.

角度センサ223は、上述の通りヒンジ軸H周りの上腿フレーム122と下腿フレーム123の成す角を検出して、検出信号を補助制御部220へ送信する。補助制御部220は、検出信号を受け取って膝関節の開き角を演算する。 As described above, the angle sensor 223 detects the angle formed by the upper thigh frame 122 and the lower leg frame 123 around the hinge axis Ha, and transmits the detection signal to the auxiliary control unit 220. The auxiliary control unit 220 receives the detection signal and calculates the opening angle of the knee joint.

脚に麻痺を患う患者の歩容は、疾患の部位や程度に応じて様々であり、転倒する虞が高いと判断される異常歩行を一つの基準で評価することは難しい。全体として観察すれば異常歩行と評価される歩容であっても、脚の一部分の動作に着目した場合には、正常歩行の動作とほとんど変わらない場合もある。したがって、これまでの歩行評価装置は、異常歩行を正常歩行と評価してしまうことがあった。 The gait of a patient suffering from leg paralysis varies depending on the site and degree of the disease, and it is difficult to evaluate abnormal gait, which is judged to have a high risk of falling, based on one standard. Even if the gait is evaluated as abnormal gait when observed as a whole, when focusing on the movement of a part of the leg, it may be almost the same as the movement of normal walking. Therefore, conventional gait evaluation devices sometimes evaluate abnormal gait as normal gait.

本願発明者らは、片麻痺患者に見られる異常歩行には少なくとも7つに分類されるパターンが存在することを知見として得た。すなわち、それぞれのパターンに対して異常歩行基準を定めれば、訓練者の歩容がいずれかの異常歩行基準と合致する場合に、その歩行動作は異常歩行であると評価できることがわかった。そこで、本実施形態にかかる歩行訓練装置100においては、歩行評価部210aが、各麻痺体部の動作量と各異常歩行基準とを比較して、その歩行動作が異常歩行であるか否かを評価する。以下に、それぞれの異常歩行基準と、その評価手法について説明する。 The inventors of the present application have found that there are patterns classified into at least seven in the abnormal gait observed in hemiplegic patients. That is, it was found that if the abnormal walking standard is set for each pattern, the walking motion can be evaluated as abnormal walking when the gait of the trainee matches any of the abnormal walking standards. Therefore, in the gait training device 100 according to the present embodiment, the gait evaluation unit 210a compares the amount of motion of each paralyzed body portion with each abnormal gait standard, and determines whether or not the gait motion is abnormal gait. evaluate. Each abnormal gait criterion and its evaluation method will be described below.

図4は、第1の異常歩行基準を説明する図である。図は、患脚側の下半身である麻痺体部を歩行方向に対して側方から観察した場合の模式図であり、上から順に、体幹TL,股関節HJ,大腿HL、膝関節NJ、下腿CL、足関節FJ、足FLを表す。なお、本実施例においては、「脚」および「脚部」は、股関節HJより下部全体を示す用語として用い、「足」および「足部」を足首からつま先までの部分を示す用語として用いる。 FIG. 4 is a diagram illustrating a first abnormal gait criterion. The figure is a schematic view when the paralyzed body part, which is the lower body on the affected leg side, is observed from the side with respect to the walking direction. Represents CL, ankle joint FJ, and foot FL. In this embodiment, "leg" and "leg" are used as terms indicating the entire lower part of the hip joint HJ, and "foot" and "foot" are used as terms indicating the portion from the ankle to the toe.

第1の異常歩行基準に合致するか否かを判断するために、全体制御部210は、患脚が遊脚期を終えて着地したときの、股関節HJから足関節FJまでの歩行方向に沿う距離Xを歩行動作に伴う第1の動作量として検出する。健脚の通常歩行であれば、遊脚期を終えて着地する地点は、股関節HJよりも歩行方向(前方)に位置するはずである。しかし、患脚の歩行においては、患脚を十分に振り出せないために前方まで十分に運脚できず、股関節HJより少しだけ前方に着地したり、股関節HJより後方に着地したりすることがある。 In order to determine whether or not the first abnormal gait criterion is met, the overall control unit 210 follows the walking direction from the hip joint HJ to the ankle joint FJ when the affected leg lands after the swing phase. The distance X 1 is detected as the first movement amount associated with the walking movement. In the case of normal walking with a healthy leg, the point of landing after the swing period should be located in the walking direction (anterior) of the hip joint HJ. However, when walking the affected leg, it is not possible to move the affected leg sufficiently to the front because the affected leg cannot be swung sufficiently, and the leg may land slightly anterior to the hip joint HJ or land posterior to the hip joint HJ. be.

そこで、第1の異常歩行基準として「基準距離Xc1未満」を設定する。歩行動作において検出された距離Xが基準距離Xc1未満であれば異常歩行と判断する。全体制御部210は、荷重センサ222からの検出信号とカメラ140からの画像データを取得し、これらの情報を用いて遊脚期の終了時点における距離Xを検出する。例えば、Xc1=20cm(=股関節HJから前方に20cm)と設定されている場合に、検出された距離Xが10cmや-5cmであるときには、歩行評価部210aは、その歩行動作を異常歩行と評価する。基準距離Xc1は、訓練者の体格やリハビリの進捗度合等に応じて変更しても良い。 Therefore, "less than the reference distance X c1 " is set as the first abnormal gait reference. If the distance X 1 detected in the walking motion is less than the reference distance X c 1, it is determined that the walking is abnormal. The overall control unit 210 acquires the detection signal from the load sensor 222 and the image data from the camera 140, and detects the distance X 1 at the end of the swing phase using these information. For example, when X c1 = 20 cm (= 20 cm forward from the hip joint HJ) and the detected distance X 1 is 10 cm or -5 cm, the gait evaluation unit 210a abnormally walks the walking motion. Evaluate as. The reference distance X c1 may be changed according to the physique of the trainee, the degree of progress of rehabilitation, and the like.

図5は、第2の異常歩行基準を説明する図である。図は、患脚側の下半身である麻痺体部を歩行方向に対して側方から観察した場合の模式図であり、各体部を図4と同様に表す。 FIG. 5 is a diagram illustrating a second abnormal gait criterion. The figure is a schematic view when the paralyzed body part which is the lower body on the affected leg side is observed from the side with respect to the walking direction, and each body part is shown in the same manner as in FIG.

第2の異常歩行基準に合致するか否かを判断するために、全体制御部210は、患脚の遊脚期における足裏荷重Xを歩行動作に伴う第2の動作量として検出する。健脚の通常歩行であれば、遊脚期に足裏が接地することはない。しかし、患脚の歩行においては、脚全体を持ち上げる力が足りないために、足裏が接地した状態で脚を前方に押し出すような、いわゆる引き摺り歩行となる場合がある。 In order to determine whether or not the second abnormal walking criterion is met, the overall control unit 210 detects the sole load X2 in the swing phase of the affected leg as the second movement amount associated with the walking movement. In normal walking with healthy legs, the soles of the feet do not touch the ground during the swing period. However, when walking the affected leg, the force to lift the entire leg is insufficient, so that the leg may be pushed forward with the sole of the foot in contact with the ground, which is a so-called drag walking.

そこで、第2の異常歩行基準として「基準荷重Xc2より大きい」を設定する。歩行動作において検出された荷重Xが基準荷重Xc2より大きければ異常歩行と判断する。全体制御部210は、荷重センサ222からの検出信号とカメラ140からの画像データを取得し、これらの情報を用いて遊脚期における荷重Xを検出する。通常はXc2=0と設定する。すなわち、遊脚期において足裏からの荷重を少しでも検出したら、歩行評価部210aは、その歩行動作を異常歩行と評価する。ただし、リハビリの進捗度合等に応じて、多少の接地を許容し、例えばXc2=10Nのように設定しても良い。また、遊脚期中の積算荷重を基準値としても良い。 Therefore, "greater than the reference load X c2 " is set as the second abnormal walking reference. If the load X 2 detected in the walking motion is larger than the reference load X c2 , it is determined that the walking is abnormal. The overall control unit 210 acquires the detection signal from the load sensor 222 and the image data from the camera 140, and detects the load X 2 in the swing phase using these information. Normally, X c2 = 0 is set. That is, if the load from the sole of the foot is detected even in the swing phase, the gait evaluation unit 210a evaluates the walking motion as abnormal walking. However, depending on the degree of progress of rehabilitation, some grounding may be allowed, and for example, X c2 = 10N may be set. Further, the integrated load during the swing period may be used as a reference value.

図6は、第3の異常歩行基準を説明する図である。図は、患脚側の下半身である麻痺体部を歩行方向に対して側方から観察した場合の模式図であり、各体部を図4と同様に表す。 FIG. 6 is a diagram illustrating a third abnormal gait criterion. The figure is a schematic view when the paralyzed body part which is the lower body on the affected leg side is observed from the side with respect to the walking direction, and each body part is shown in the same manner as in FIG.

第3の異常歩行基準に合致するか否かを判断するために、全体制御部210は、患脚の立脚中における膝関節NJの屈曲角度Xを歩行動作に伴う第3の動作量として検出する。健脚の通常歩行であれば、立脚中における膝関節NJはそれほど屈曲しない。しかし、患脚の歩行においては、膝関節NJが上体を支える力が足りないために、立脚中に膝関節NJが大きく屈曲することがある。場合によっては、いわゆる膝折れを起こす。 In order to determine whether or not the third abnormal walking criterion is met, the overall control unit 210 detects the flexion angle X3 of the knee joint NJ during the stance of the affected leg as the third movement amount associated with the walking movement. do. In normal walking with a healthy leg, the knee joint NJ during stance does not bend so much. However, when walking the affected leg, the knee joint NJ may bend significantly during stance because the knee joint NJ does not have sufficient force to support the upper body. In some cases, it causes a so-called knee break.

そこで、第3の異常歩行基準として「基準角度Xc3未満」を設定する。歩行動作において検出された屈曲角度Xが基準角度Xc3より小さければ異常歩行と判断する。全体制御部210は、角度センサ223からの検出信号とカメラ140からの画像データを取得し、これらの情報を用いて立脚中における屈曲角度Xを検出する。例えば、Xc3=165度と設定されている場合に、検出された屈曲角度Xが140度であるときには、歩行評価部210aは、その歩行動作を異常歩行と評価する。なお、歩行評価部210aは、立脚中に連続して検出された屈曲角度Xが一度でも基準角度Xc3未満となったら、その歩行動作を異常歩行と評価する。基準角度Xc3は、訓練者の年齢やリハビリの進捗度合等に応じて変更しても良い。 Therefore, "less than the reference angle X c3 " is set as the third abnormal walking reference. If the bending angle X 3 detected in the walking motion is smaller than the reference angle X c 3, it is determined that the walking is abnormal. The overall control unit 210 acquires the detection signal from the angle sensor 223 and the image data from the camera 140 , and detects the bending angle X3 in the stance using these information. For example, when X c3 = 165 degrees and the detected bending angle X 3 is 140 degrees, the gait evaluation unit 210a evaluates the walking motion as abnormal walking. If the bending angle X3 continuously detected during stance is less than the reference angle Xc3 even once, the gait evaluation unit 210a evaluates the walking motion as abnormal walking. The reference angle X c3 may be changed according to the age of the trainee, the degree of progress of rehabilitation, and the like.

図7は、第4の異常歩行基準を説明する図である。図は、患脚側の下半身である麻痺体部を歩行方向に対して側方から観察した場合の模式図であり、各体部を図4と同様に表す。 FIG. 7 is a diagram illustrating a fourth abnormal gait criterion. The figure is a schematic view when the paralyzed body part which is the lower body on the affected leg side is observed from the side with respect to the walking direction, and each body part is shown in the same manner as in FIG.

第4の異常歩行基準に合致するか否かを判断するために、全体制御部210は、患脚が立脚期から遊脚期に切り替わる振り出し時の、股関節HJから足関節FJまでの歩行方向に沿う距離Xを歩行動作に伴う第4の動作量として検出する。健常者による歩行であれば、振り出し時における足関節FJは、股関節HJに対してある程度後方に位置する。しかし、麻痺患者による歩行においては、上体の体重移動が自由に行えないために、足関節FJが股関節HJから十分に離れる前に振り出しを開始してしまうことがある。 In order to determine whether or not the fourth abnormal gait criterion is met, the overall control unit 210 determines the walking direction from the hip joint HJ to the ankle joint FJ when the affected leg is swung out from the stance phase to the swing phase. The distance X4 along the line is detected as the fourth movement amount associated with the walking movement. In the case of walking by a healthy person, the ankle joint FJ at the time of swinging is located to some extent posterior to the hip joint HJ. However, in walking by a paralyzed patient, the weight of the upper body cannot be freely transferred, so that the ankle joint FJ may start swinging before being sufficiently separated from the hip joint HJ.

そこで、第4の異常歩行基準として「基準距離Xc4以上」を設定する。歩行動作において検出された距離Xが基準距離Xc4未満であれば異常歩行と判断する。全体制御部210は、荷重センサ222からの検出信号とカメラ140からの画像データを取得し、これらの情報を用いて立脚期から遊脚期に切り替わる振り出し時点における距離Xを検出する。例えば、Xc4=-20cm(=股関節HJから後方に20cm)と設定されている場合に、検出された距離Xが-10cm(=股関節HJから後方に10cm)や5cm(=股関節HJから前方に5cm)であるときには、歩行評価部210aは、その歩行動作を異常歩行と評価する。基準距離Xc4は、訓練者の体格やリハビリの進捗度合等に応じて変更しても良い。 Therefore, "reference distance X c4 or more" is set as the fourth abnormal gait reference. If the distance X 4 detected in the walking motion is less than the reference distance X c4 , it is determined that the walking is abnormal. The overall control unit 210 acquires the detection signal from the load sensor 222 and the image data from the camera 140, and uses these information to detect the distance X4 at the time of swinging from the stance phase to the swing phase. For example, when X c4 = -20 cm (= 20 cm posterior to the hip joint HJ), the detected distance X 4 is -10 cm (= 10 cm posterior to the hip joint HJ) or 5 cm (= anterior to the hip joint HJ). When the distance is 5 cm), the gait evaluation unit 210a evaluates the gait motion as abnormal gait. The reference distance X c4 may be changed according to the physique of the trainee, the degree of progress of rehabilitation, and the like.

図8は、第5の異常歩行基準を説明する図である。図は、患脚側の下半身である麻痺体部を歩行方向に対して側方から観察した場合の模式図であり、各体部を図4と同様に表す。 FIG. 8 is a diagram illustrating a fifth abnormal gait criterion. The figure is a schematic view when the paralyzed body part which is the lower body on the affected leg side is observed from the side with respect to the walking direction, and each body part is shown in the same manner as in FIG.

第5の異常歩行基準に合致するか否かを判断するために、全体制御部210は、患脚の立脚中における体幹TLの前方向への傾斜角度Xを歩行動作に伴う第5の動作量として検出する。健常者による通常歩行であれば、立脚中における体幹TLは、股関節HJを通る鉛直線に対して前方へ若干傾斜する程度である。しかし、麻痺患者の歩行においては、下半身を庇おうとするために、体幹TLが股関節HJを通る鉛直線に対して大きく前傾してしまうことがある。 In order to determine whether or not the fifth abnormal gait criterion is met, the overall control unit 210 sets the forward tilt angle X5 of the trunk TL during the stance of the affected leg to the fifth accompanying walking motion. Detect as the amount of movement. In normal walking by a healthy person, the trunk TL during stance is slightly inclined forward with respect to the vertical line passing through the hip joint HJ. However, in walking of a paralyzed patient, the trunk TL may be greatly tilted forward with respect to the vertical line passing through the hip joint HJ in order to protect the lower body.

そこで、第5の異常歩行基準として「基準角度Xc5以上」を設定する。歩行動作において検出された前方への傾斜角度Xが基準角度Xc5以上であれば異常歩行と判断する。全体制御部210は、姿勢センサ217からの検出信号とカメラ140からの画像データを取得し、これらの情報を用いて立脚中における傾斜角度Xを検出する。例えば、Xc5=10度と設定されている場合に、検出された傾斜角度Xが30度であるときには、歩行評価部210aは、その歩行動作を異常歩行と評価する。なお、歩行評価部210aは、立脚中に連続して検出された傾斜角度Xが一度でも基準角度Xc5以上となったら、その歩行動作を異常歩行と評価する。基準角度Xc5は、訓練者の年齢やリハビリの進捗度合等に応じて変更しても良い。 Therefore, "reference angle X c5 or more" is set as the fifth abnormal walking reference. If the forward tilt angle X 5 detected in the walking motion is equal to or greater than the reference angle X c5 , it is determined that the walking is abnormal. The overall control unit 210 acquires the detection signal from the posture sensor 217 and the image data from the camera 140, and detects the tilt angle X5 in the stance using these information. For example, when X c5 = 10 degrees and the detected inclination angle X 5 is 30 degrees, the gait evaluation unit 210a evaluates the walking motion as abnormal walking. The gait evaluation unit 210a evaluates the walking motion as abnormal walking when the inclination angle X 5 continuously detected during the stance becomes the reference angle X c5 or more even once. The reference angle X c5 may be changed according to the age of the trainee, the degree of progress of rehabilitation, and the like.

図9は、第6の異常歩行基準を説明する図である。図は、患脚側の下半身である麻痺体部を歩行方向正面から観察した場合の模式図であり、各体部を図4と同様に表す。 FIG. 9 is a diagram illustrating the sixth abnormal gait criterion. The figure is a schematic view when the paralyzed body part which is the lower body on the affected leg side is observed from the front in the walking direction, and each body part is shown in the same manner as in FIG.

第6の異常歩行基準に合致するか否かを判断するために、全体制御部210は、患脚の立脚中における体幹TLの患脚側への傾斜角度Xを歩行動作に伴う第6の動作量として検出する。健常者による通常歩行であれば、立脚中における体幹TLは、股関節HJを通る鉛直線に対して左右方向へぶれることはほとんどない。しかし、麻痺患者の歩行においては、患脚側に体重を掛けることに対する恐怖心などのために、体幹TLが股関節HJを通る鉛直線に対して患脚側へ大きく前傾してしまうことがある。 In order to determine whether or not the sixth abnormal walking criterion is met, the overall control unit 210 sets the inclination angle X6 of the trunk TL toward the affected leg side during the stance of the affected leg as the sixth walking motion. Detected as the amount of movement of. In normal walking by a healthy person, the trunk TL during stance hardly swings to the left or right with respect to the vertical line passing through the hip joint HJ. However, when walking in a paralyzed patient, the trunk TL may lean forward significantly toward the affected leg with respect to the vertical line passing through the hip joint HJ due to fear of putting weight on the affected leg. be.

そこで、第6の異常歩行基準として「基準角度Xc6以上」を設定する。歩行動作において検出された患脚側への傾斜角度Xが基準角度Xc6以上であれば異常歩行と判断する。全体制御部210は、姿勢センサ217からの検出信号とカメラ140からの画像データを取得し、これらの情報を用いて立脚中における傾斜角度Xを検出する。例えば、Xc6=10度と設定されている場合に、検出された傾斜角度Xが20度であるときには、歩行評価部210aは、その歩行動作を異常歩行と評価する。なお、歩行評価部210aは、立脚中に連続して検出された傾斜角度Xが一度でも基準角度Xc6以上となったら、その歩行動作を異常歩行と評価する。基準角度Xc6は、訓練者の年齢やリハビリの進捗度合等に応じて変更しても良い。 Therefore, "reference angle X c6 or more" is set as the sixth abnormal walking reference. If the inclination angle X 6 to the affected leg side detected in the walking movement is equal to or greater than the reference angle X c6 , it is judged to be abnormal walking. The overall control unit 210 acquires the detection signal from the attitude sensor 217 and the image data from the camera 140, and detects the tilt angle X6 during stance using these information. For example, when X c6 = 10 degrees and the detected inclination angle X 6 is 20 degrees, the gait evaluation unit 210a evaluates the walking motion as abnormal walking. The gait evaluation unit 210a evaluates the walking motion as abnormal walking when the inclination angle X 6 continuously detected during the stance becomes the reference angle X c6 or more even once. The reference angle X c6 may be changed according to the age of the trainee, the degree of progress of rehabilitation, and the like.

図10は、第7の異常歩行基準を説明する図である。図は、患脚側の下半身である麻痺体部を歩行方向に対して側方から観察した場合の模式図であり、各体部を図4と同様に表す。 FIG. 10 is a diagram illustrating a seventh abnormal gait criterion. The figure is a schematic view when the paralyzed body part which is the lower body on the affected leg side is observed from the side with respect to the walking direction, and each body part is shown in the same manner as in FIG.

第7の異常歩行基準に合致するか否かを判断するために、全体制御部210は、患脚の遊脚中における体幹TLの前方向への傾斜角度Xを歩行動作に伴う第7の動作量として検出する。健常者による通常歩行であれば、遊脚中における体幹TLは、股関節HJを通る鉛直線に対して前方へある程度傾斜する。しかし、麻痺患者の歩行においては、上体の体重移動が自由に行えずにのけぞってしまい、体幹TLが股関節HJを通る鉛直線に対して後方に傾斜してしまうことがある。 In order to determine whether or not the seventh abnormal walking criterion is met, the overall control unit 210 sets the forward tilt angle X7 of the trunk TL during the swing of the affected leg in accordance with the walking motion. Detected as the amount of movement of. In normal walking by a healthy person, the trunk TL during the swing leg tilts forward to some extent with respect to the vertical line passing through the hip joint HJ. However, in walking of a paralyzed patient, the weight of the upper body may not be able to move freely, and the trunk TL may be tilted backward with respect to the vertical line passing through the hip joint HJ.

そこで、第7の異常歩行基準として「基準角度Xc7未満」を設定する。歩行動作において検出された前方への傾斜角度Xが基準角度Xc7未満であれば異常歩行と判断する。全体制御部210は、姿勢センサ217からの検出信号とカメラ140からの画像データを取得し、これらの情報を用いて遊脚中における傾斜角度Xを検出する。例えば、Xc7=-5度(=後方に5度傾斜)と設定されている場合に、検出された傾斜角度Xが-20度であるときには、歩行評価部210aは、その歩行動作を異常歩行と評価する。なお、歩行評価部210aは、遊脚中に連続して検出された傾斜角度Xが一度でも基準角度Xc7未満となったら、その歩行動作を異常歩行と評価する。基準角度Xc7は、訓練者の年齢やリハビリの進捗度合等に応じて変更しても良い。 Therefore, "less than the reference angle X c7 " is set as the seventh abnormal walking reference. If the forward tilt angle X 7 detected in the walking motion is less than the reference angle X c7 , it is determined that the walking is abnormal. The overall control unit 210 acquires the detection signal from the posture sensor 217 and the image data from the camera 140, and detects the tilt angle X7 in the swing leg using these information. For example, when X c7 = -5 degrees (= tilted backward by 5 degrees) and the detected tilt angle X 7 is -20 degrees, the gait evaluation unit 210a makes the walking motion abnormal. Evaluate as walking. If the inclination angle X 7 continuously detected during the swing is less than the reference angle X c7 even once, the gait evaluation unit 210a evaluates the walking motion as abnormal walking. The reference angle X c7 may be changed according to the age of the trainee, the degree of progress of rehabilitation, and the like.

以上、7つの異常歩行基準を説明したが、この他の異常歩行基準が加えられても良い。異常歩行基準を定めるにあたっては、単一ではなく、複数定めることが肝要であり、その場合の異常歩行基準は、少なくとも、麻痺体部の互いに異なる部位の動作量に関する2つ以上の基準を含むか、麻痺体部の同一部位の互いに異なる方向への動作量に関する2つ以上の基準を含むと良い。 Although the seven abnormal gait criteria have been described above, other abnormal gait criteria may be added. When establishing abnormal gait criteria, it is important to determine multiple, not single, and in that case, does the abnormal gait criterion include at least two or more criteria regarding the amount of movement of different parts of the paralyzed body? , It is preferable to include two or more criteria regarding the amount of movement of the same part of the paralyzed body in different directions.

ここで、互いに異なる部位の動作量に関する2つ以上の基準は、体幹の動作量に関する基準、膝関節の動作量に関する基準および足首から先の足部の動作量に関する基準のうちから選択されると良い。上記の例においては、体幹の動作量に関する基準は第5、6、7の基準であり、膝関節の動作量に関する基準は、第3の基準であり、足部の動作量に関する基準は、第1、2、4の基準である。このように着目する動作量を選択すると、実際の歩容が異常歩行であると評価されるべき場合に、一方の動作量からは異常歩行と評価されない場合でも、他方の動作量から異常歩行と評価されることが多いことが実験を通じて明らかとなった。 Here, two or more criteria regarding the amount of motion of different parts are selected from the criteria regarding the amount of motion of the trunk, the criteria regarding the amount of motion of the knee joint, and the criteria regarding the amount of motion of the foot beyond the ankle. Is good. In the above example, the criteria for the amount of motion of the trunk are the criteria of 5, 6 and 7, the criteria for the amount of motion of the knee joint are the third criteria, and the criteria for the amount of motion of the foot are. These are the first, second, and fourth criteria. When the movement amount of interest is selected in this way, when the actual gait should be evaluated as abnormal walking, even if one movement amount does not evaluate as abnormal walking, the other movement amount is regarded as abnormal walking. Through experiments, it became clear that they are often evaluated.

また、麻痺体部の同一部位の互いに異なる方向への動作量に関する2つ以上の基準は、体幹の歩行方向に対する動作量に関する基準と歩行方向に対して直交する直交方向に対する動作量に関する基準とを含むと良い。上記の例においては、第5および第7のいずれかの基準と、第6の基準との関係が相当する。このように着目する動作量を組み合わせても、実際の歩容が異常歩行であると評価されるべき場合に、一方の動作量からは異常歩行と評価されない場合でも、他方の動作量から異常歩行と評価されることが多いことが実験を通じて明らかとなった。 In addition, two or more criteria for the amount of motion of the same part of the paralyzed body in different directions are the criteria for the amount of motion of the trunk in the walking direction and the criteria for the amount of motion in the orthogonal direction orthogonal to the walking direction. It is good to include. In the above example, the relationship between any of the fifth and seventh criteria and the sixth criterion corresponds. Even if the movement amounts of interest are combined in this way, if the actual gait should be evaluated as abnormal walking, even if one movement amount does not evaluate as abnormal walking, the other movement amount indicates abnormal walking. It became clear through experiments that it is often evaluated as.

また、異常歩行基準は、患脚の遊脚期と立脚期でそれぞれ異なる基準とすると良いことがわかった。第1の基準と第4の基準は、互いに同一部位の同一方向の基準であるが、それぞれ遊脚期から立脚期に切り替わる時点と、立脚期から遊脚期に切り替わる時点に着目している。また、第5の基準と第7の基準は、同じく互いに同一部位の同一方向の基準であるが、それぞれ立脚期と遊脚期を別々に着目している。すなわち、同一部位かつ同一方向の動作量であっても、観察時点を区切れば、歩行動作の異なる特徴量として評価できる。 It was also found that the abnormal gait criteria should be different for the swing phase and the stance phase of the affected leg. The first criterion and the fourth criterion are criteria in the same direction at the same site as each other, but focus on the time point at which the swing phase is switched to the stance phase and the time point at which the stance phase is switched to the swing phase, respectively. Further, the fifth criterion and the seventh criterion are also the criteria of the same site in the same direction, but pay attention to the stance phase and the swing phase separately, respectively. That is, even if the movement amount is the same site and in the same direction, it can be evaluated as a different feature amount of walking movement if the observation time points are separated.

次に、歩行訓練装置100の処理動作について説明する。図11は、処理動作を示すフロー図である。フローは、訓練者900またはオペレータによって訓練メニューが選択されて、一連の訓練プログラムが起動した時点から開始する。 Next, the processing operation of the walking training device 100 will be described. FIG. 11 is a flow chart showing a processing operation. The flow starts when the training menu is selected by the trainer 900 or the operator and a series of training programs are started.

全体制御部210は、ステップS101で、歩行周期カウンタnをリセットする。そして、トレッドミル駆動部211を駆動してベルト132の回転を開始すると共に、設定された調整値に応じて引張駆動部214および関節駆動部221を駆動して、訓練者900の歩行アシストを実行する。訓練者900が方向動作を開始したら、ステップS102で、歩行動作に伴う各動作量を取得する。具体的には、カメラ140から取得した画像信号を画像処理部216で解析したり、姿勢センサ217、荷重センサ222、角度センサ223からの検出信号を取得して動作量に換算したりする。 The overall control unit 210 resets the walking cycle counter n in step S101. Then, the treadmill drive unit 211 is driven to start the rotation of the belt 132, and the tension drive unit 214 and the joint drive unit 221 are driven according to the set adjustment value to execute the walking assist of the trainee 900. do. When the trainee 900 starts the directional movement, in step S102, each movement amount associated with the walking movement is acquired. Specifically, the image processing unit 216 analyzes the image signal acquired from the camera 140, or acquires the detection signals from the attitude sensor 217, the load sensor 222, and the angle sensor 223 and converts them into an operation amount.

全体制御部210は、ステップS103で、一歩行周期が終了したか否かを判断する。異常歩行の評価は、患脚の一歩ごとに実行しても良いが、本実施形態においては、患脚の一歩とこれに連続する健脚の一歩の一周期で評価を実行する。したがって、全体制御部210は、一歩行周期が終了したと判断したら、評価を実行すべくステップS104へ進み、まだ終了していないと判断したら、ステップS102へ戻って各動作量の取得を継続する。 In step S103, the overall control unit 210 determines whether or not one walking cycle has ended. The evaluation of abnormal gait may be performed for each step of the affected leg, but in the present embodiment, the evaluation is performed in one cycle of one step of the affected leg and one step of the healthy leg following this. Therefore, when the overall control unit 210 determines that one walking cycle has ended, it proceeds to step S104 to execute the evaluation, and when it determines that it has not finished yet, it returns to step S102 and continues to acquire each movement amount. ..

全体制御部210の歩行評価部210aは、ステップS104で、異常歩行の評価を実行する。具体的には、歩行動作における各部位、各方向、各期間の動作量を集計し、上記の各異常歩行基準に合致するか否かを確認する。異常歩行と評価された場合には、その歩行動作を失敗歩行と判定する。歩行評価部210aは、ステップS105で、上記の各異常歩行基準の一つにでも合致するかを判断し、一つにでも合致すると判断した場合には、ステップS106へ進み、n歩目の評価変数Enに「0」を代入する。そして、全体制御部210は、当該一歩が失敗歩行であった旨を、表示制御部213を介して訓練用モニタ138および管理用モニタ139に表示する。一方、ステップS105で、上記の各異常歩行基準のいずれにも合致しないと判断した場合には、ステップS108へ進み、n歩目の評価変数Enに「1」を代入する。そして、全体制御部210は、当該一歩が成功歩行であった旨を、表示制御部213を介して訓練用モニタ138および管理用モニタ139に表示する。 The gait evaluation unit 210a of the overall control unit 210 executes an evaluation of abnormal gait in step S104. Specifically, the amount of movement in each part, each direction, and each period in the walking movement is totaled, and it is confirmed whether or not the above-mentioned abnormal walking criteria are met. If it is evaluated as abnormal walking, the walking motion is determined to be failed walking. The gait evaluation unit 210a determines in step S105 whether or not one of the above abnormal gait criteria is met, and if it is determined that any one of the above abnormal gait criteria is met, the process proceeds to step S106 and the evaluation of the nth step is performed. Substitute "0" for the variable En. Then, the overall control unit 210 displays on the training monitor 138 and the management monitor 139 via the display control unit 213 that the step was a failed walk. On the other hand, if it is determined in step S105 that none of the above abnormal gait criteria is met, the process proceeds to step S108, and "1" is substituted for the evaluation variable En in the nth step. Then, the overall control unit 210 displays on the training monitor 138 and the management monitor 139 via the display control unit 213 that the step was a successful walk.

ここで、失敗歩行であった旨を訓練中にリアルタイムに表示する場合には、どの異常歩行基準に合致したかを示すことなく、簡素で単一の表示にすることが好ましい。簡素で単一の表示によって失敗歩行であることを呈示すれば、訓練者900は、歩行訓練中に混乱することなく、最低限の自身の状況を認識することができる。なお、失敗歩行であるか否かを呈示する手段は、管理用モニタ139に限らず、ブザー音や点滅光などを利用することもできる。この場合も、音や光は、簡素で単一の態様で訓練者900に示すことが好ましい。このように失敗歩行である旨を呈示する管理用モニタ139や、音や光を発生するデバイスなどは、歩行評価部210aによる評価に関する情報を呈示する呈示部として機能する。 Here, when displaying the fact that the gait was unsuccessful in real time during training, it is preferable to display a simple and single display without indicating which abnormal walking standard was met. By presenting a failed gait with a simple, single display, the trainee 900 can recognize the minimum of his own situation without confusion during gait training. The means for indicating whether or not the walking is unsuccessful is not limited to the management monitor 139, but a buzzer sound, a blinking light, or the like can also be used. Again, it is preferred that the sound or light be presented to the trainer 900 in a simple and single manner. As described above, the management monitor 139 that presents the fact that the walking is unsuccessful, the device that generates sound or light, and the like function as a presentation unit that presents information regarding the evaluation by the walking evaluation unit 210a.

ステップS107で失敗表示を、またはステップS109で成功表示を終えたら、全体制御部210は、ステップS110へ進み、歩行周期カウンタnをインクリメントする。そして、ステップS111では、歩行周期カウンタnが、一連の歩行訓練プログラムで予定されていた歩行周期数nに到達したか否かを判断する。到達していないと判断したら、ステップS102へ戻り、歩行訓練制御を継続する。到達したと判断したら、ステップS112へ進む。 After finishing the failure display in step S107 or the success display in step S109, the overall control unit 210 proceeds to step S110 and increments the walking cycle counter n. Then, in step S111, it is determined whether or not the walking cycle counter n has reached the walking cycle number n 0 scheduled in the series of walking training programs. If it is determined that the vehicle has not been reached, the process returns to step S102 and the walking training control is continued. If it is determined that the item has been reached, the process proceeds to step S112.

全体制御部210の訓練判定部210bは、ステップS112で、一連の連続的に歩行した歩行訓練試行における評価結果を集計し、歩行訓練試行の成功度合を示すための判定を行う。訓練判定部210bは、具体的には、患脚の総歩行数に対する失敗歩行数の割合を計算したり、ハーネス駆動部215を動作させた転倒回避動作数を評価したりして、訓練判定を導出する。全体制御部210は、訓練判定部210bが判定結果を、ステップS113で、表示制御部213を介して訓練用モニタ138および管理用モニタ139に表示した後に、一連の処理を終了する。 In step S112, the training determination unit 210b of the overall control unit 210 aggregates the evaluation results in a series of continuous walking walking training trials, and makes a determination to indicate the success level of the walking training trials. Specifically, the training determination unit 210b makes a training determination by calculating the ratio of the number of failed walks to the total number of walks of the affected leg and evaluating the number of fall avoidance operations in which the harness drive unit 215 is operated. Derived. The overall control unit 210 ends a series of processes after the training determination unit 210b displays the determination result on the training monitor 138 and the management monitor 139 via the display control unit 213 in step S113.

図12は、管理用モニタ139において判定結果を示す表示例である。歩行速度、振出しアシスト、膝伸展アシストは、それぞれトレーニングメニューの難易度に応じてレベルとして設定されるパラメータである。歩行速度は、トレッドミル131のベルト132を回転させる速度に比例する。訓練初期段階においては、歩行速度が遅く設定される。振出しアシストは、前側ワイヤ134および後側ワイヤ136の巻取りおよび解放によって患脚の振出しをアシストするアシスト力に比例する。訓練の最終段階においては、歩行補助装置120の自重を相殺するだけの駆動力で引張する。膝伸展アシストは、関節駆動部の駆動トルクに比例する。患脚において膝折れを起こしやすい状況などにおいては、定常的にアシストを行う。 FIG. 12 is a display example showing the determination result on the management monitor 139. Walking speed, swing assist, and knee extension assist are parameters set as levels according to the difficulty level of the training menu. The walking speed is proportional to the speed at which the belt 132 of the treadmill 131 is rotated. In the initial stage of training, the walking speed is set to be slow. The swing assist is proportional to the assist force that assists the swing of the affected leg by winding and releasing the front wire 134 and the rear wire 136. In the final stage of training, the walking assist device 120 is pulled with a driving force sufficient to offset its own weight. The knee extension assist is proportional to the drive torque of the joint drive unit. Assist regularly in situations where the affected leg is prone to knee breakage.

各歩行評価は、各歩行周期の評価結果を表し、例えば○は成功を、×は失敗を表す。図の例では一訓練における7歩分の歩行周期のうち、2歩目が失敗であり、全体として失敗率が14%であることがわかる。そして、訓練判定部210bが判定した訓練判定が、例えば「A」判定のように表示される。 Each gait evaluation represents the evaluation result of each gait cycle, for example, ○ represents success and × represents failure. In the example shown in the figure, it can be seen that the second step of the walking cycle for seven steps in one training is a failure, and the failure rate is 14% as a whole. Then, the training determination determined by the training determination unit 210b is displayed as, for example, "A" determination.

本実施形態における歩行訓練装置100は、トレッドミル131上で転倒することを防止する転倒防止装置としてハーネスワイヤ111等を備えるので、訓練者はたとえ体勢を崩しそうになっても連続的に歩行訓練を継続することができる。すなわち、訓練者は、転倒しない範囲内で、自身の意識に沿う自由な歩容により歩行を続けることができる。したがって、正常な歩行動作として求められる連続歩行に対して、総合的に正常度合を判定することができる。 Since the walking training device 100 in the present embodiment includes a harness wire 111 or the like as a fall prevention device for preventing falls on the treadmill 131, the trainee can continuously perform walking training even if he / she is about to lose his / her posture. Can be continued. That is, the trainee can continue walking with a free gait according to his / her consciousness within the range of not falling. Therefore, it is possible to comprehensively determine the degree of normality for continuous walking required as a normal walking motion.

特に、脚に麻痺を患う患者がリハビリとして歩行訓練を行う場合には、かろうじて歩行が成立する難易度、つまりある程度体勢が崩れかかるくらいの難易度で訓練する方が訓練効果(いわゆる運動学習効果)は高まる。体勢を崩さないように完全にアシストした状態で歩行させる訓練装置は、訓練者にとって訓練効果は薄い。一方で、転倒する程に体勢を崩すまではアシストせず、転倒しそうになった時点で歩行を中断させて転倒回避を行う訓練装置は、連続する歩行動作に対してどの程度異常歩行が発生するかを評価できない。そこで、訓練者の運脚に対してある程度のアシストを与える訓練装置が好ましいが、どの程度のアシストを与えるかは、これまでは訓練者の運脚の異常度合を客観的に判断できなかったので調整が難しかった。具体的には、療法士が患者の訓練状況を確認して次回の難易度の設定を調整していたので、患者の回復効果は、療法士の経験や勘に依存していた側面があった。しかし、本実施形態における歩行訓練装置100は、客観的な訓練判定が行えるので、経験の浅い療法士でも次回の訓練難易度を決めやすく、したがって患者の訓練効果も向上することが期待できる。また、訓練判定を確認する医師や訓練者も、訓練者の一連の歩行動作がどの程度正常な歩行動作に近づいたのかを、客観的かつ端的に把握することができる。 In particular, when a patient suffering from leg paralysis performs walking training as a rehabilitation, it is more effective to train at a difficulty level at which walking is barely established, that is, a difficulty level at which the posture collapses to some extent (so-called motor learning effect). Will increase. A training device that walks with full assistance so as not to lose posture has little training effect for the trainer. On the other hand, the training device that does not assist until the person loses his / her posture to the extent that he / she falls, but interrupts walking when he / she is about to fall to avoid falling, causes abnormal walking to the extent of continuous walking motion. I can't evaluate. Therefore, a training device that gives a certain amount of assistance to the trainer's leg is preferable, but until now it was not possible to objectively determine the degree of abnormality in the trainer's leg. It was difficult to adjust. Specifically, the therapist checked the training status of the patient and adjusted the setting of the next difficulty level, so the recovery effect of the patient depended on the experience and intuition of the therapist. .. However, since the walking training device 100 in the present embodiment can perform objective training determination, it is easy for an inexperienced therapist to determine the next training difficulty level, and therefore it is expected that the training effect of the patient will be improved. In addition, the doctor or trainer who confirms the training determination can objectively and simply grasp how close the series of walking movements of the trainee is to the normal walking movement.

次に、歩行訓練装置100の変形例を説明する。図13は、変形例にかかる歩行訓練装置100’の概略斜視図である。歩行訓練装置100’は、トレッドミル131を備えず、訓練者900がフレーム130に囲われた空間内を実際に移動する点で、上記の歩行訓練装置100と異なる。図において、歩行訓練装置100と共通する要素は同符番を付してその説明を省略する。 Next, a modified example of the walking training device 100 will be described. FIG. 13 is a schematic perspective view of the walking training device 100 ′ according to the modified example. The walking training device 100'is different from the walking training device 100 in that the trainer 900 does not have the treadmill 131 and actually moves in the space surrounded by the frame 130. In the figure, the elements common to the walking training device 100 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

歩行訓練装置100’は、ハーネス引張部112、前側引張部135、後側引張部137をガイドするガイドレール150を備える。ハーネス引張部112、前側引張部135、後側引張部137は、不図示のモータによりそれぞれガイドレールに沿って移動する。全体制御部210は、訓練者900の歩行位置を判断し、その位置に応じてハーネス引張部112、前側引張部135、後側引張部137を最適位置に配置する。このように構成された歩行訓練装置100’においては、訓練者900は、床面に対して実際に相対移動するので、よりリハビリ訓練の達成感を得られる。 The walking training device 100'includes a harness tension portion 112, a front tension portion 135, and a guide rail 150 that guides the rear tension portion 137. The harness tension portion 112, the front tension portion 135, and the rear tension portion 137 are each moved along the guide rail by a motor (not shown). The overall control unit 210 determines the walking position of the trainee 900, and arranges the harness tension portion 112, the front tension portion 135, and the rear tension portion 137 at the optimum positions according to the position. In the walking training device 100'configured in this way, the trainer 900 actually moves relative to the floor surface, so that a feeling of accomplishment of the rehabilitation training can be obtained.

以上説明した実施形態において、訓練者900が次回にトレーニングを行う場合には、歩行訓練装置100、100’は、前回の訓練判定に応じて振出しアシストレベルなどのパラメータを設定しても良い。このように、訓練強度を歩行訓練装置が自動的に調整すれば、オペレータの負担等が軽減される。また、トレーニング実行中の1歩1歩の評価に対して、歩行速度等を動的に調整しても良い。例えば、異常歩行との評価が連続する場合には、歩行速度を遅くしても良い。このような動的な制御により、訓練者の安全を図ることができ、また、能力に応じて難易度を調整することもできる。 In the embodiment described above, when the trainee 900 performs training next time, the walking training devices 100 and 100'may set parameters such as a swing assist level according to the previous training determination. In this way, if the walking training device automatically adjusts the training intensity, the burden on the operator and the like can be reduced. Further, the walking speed or the like may be dynamically adjusted with respect to the evaluation of each step during the training. For example, when the evaluation of abnormal walking is continuous, the walking speed may be slowed down. With such dynamic control, the safety of the trainee can be ensured, and the difficulty level can be adjusted according to the ability.

以上説明した実施形態においては、訓練者900は、脚の一方を患う片麻痺患者の例を示して説明したが、両脚に麻痺を患う患者に対しても歩行訓練装置100、100’を適用し得る。その場合は、両脚に歩行補助装置120を装着して訓練を実施する。その場合、それぞれの患脚ごとに、異常歩行の評価を行っても良い。それぞれの患脚に対して独立して異常歩行の評価を行うことにより、回復度合を個別に判断することができる。 In the embodiment described above, the trainee 900 has shown and described an example of a hemiplegic patient suffering from one of the legs, but the walking training devices 100 and 100'are also applied to the patient suffering from paralysis of both legs. obtain. In that case, the walking assist device 120 is attached to both legs to carry out the training. In that case, abnormal gait may be evaluated for each affected leg. By independently evaluating the abnormal gait for each affected leg, the degree of recovery can be individually determined.

以上説明した実施形態における態様の一側面を纏める。歩行評価装置は、脚に麻痺を患う麻痺患者の訓練歩行を評価する歩行評価装置であって、麻痺を患う脚である患脚を含む麻痺体部の、歩行動作に伴う複数の動作量を取得する取得部と、前記取得部によって取得された前記複数の動作量の少なくとも一つが、予め定められた複数の異常歩行基準のいずれかに合致した場合に前記歩行動作が異常歩行であると評価する評価部とを備え、前記複数の異常歩行基準は、少なくとも、前記麻痺体部の互いに異なる部位の動作量に関する2つ以上の基準を含むか、前記麻痺体部の同一部位の互いに異なる方向への動作量に関する2つ以上の基準を含む。 One aspect of the embodiment described above will be summarized. The gait evaluation device is a gait evaluation device that evaluates the training gait of a paralyzed patient suffering from leg paralysis, and acquires a plurality of movement amounts of the paralyzed body including the affected leg, which is the leg suffering from paralysis. When at least one of the acquisition unit and the plurality of motion amounts acquired by the acquisition unit meets any of a plurality of predetermined abnormal walking criteria, it is evaluated that the walking motion is abnormal walking. The plurality of abnormal gait criteria including an evaluation unit include at least two or more criteria regarding the amount of motion of different parts of the paralyzed body, or the same parts of the paralyzed body in different directions from each other. Includes two or more criteria for motion.

上記の歩行評価装置は、前記麻痺患者は一方の脚に麻痺を患う片麻痺患者であって、前記評価部は、前記患脚の一歩ごと、および、前記患脚の一歩と麻痺を患っていない健脚の一歩とを含む一周期ごとの少なくともいずれかに対して前記異常歩行の評価を実行するものであって良い。また、前記複数の異常歩行基準のうち互いに異なる部位の動作量に関する2つ以上の基準は、体幹の動作量に関する基準、膝関節の動作量に関する基準および足首から先の足部の動作量に関する基準のうちから選択されるものであって良い。また、前記複数の異常歩行基準のうち前記麻痺体部の同一部位の互いに異なる方向への動作量に関する2つ以上の基準は、体幹の歩行方向に対する動作量に関する基準と前記歩行方向に対して直交する直交方向に対する動作量に関する基準とを含むものであって良い。また、前記複数の異常歩行基準は、前記患脚の遊脚期と立脚期でそれぞれ異なる基準としても良い。 In the above-mentioned gait evaluation device, the paralyzed patient is a hemiplegic patient who suffers from paralysis in one leg, and the evaluation unit does not suffer from the step by step of the affected leg and the step and paralysis of the affected leg. The evaluation of the abnormal gait may be performed for at least one of the cycles including one step of a healthy leg. Further, among the plurality of abnormal walking criteria, two or more criteria regarding the amount of motion of different parts are the criteria for the amount of motion of the trunk, the criteria for the amount of motion of the knee joint, and the criteria for the amount of motion of the foot beyond the ankle. It may be selected from the criteria. Further, among the plurality of abnormal walking criteria, two or more criteria regarding the amount of movement of the same part of the paralyzed body portion in different directions are the criteria regarding the amount of motion of the trunk with respect to the walking direction and the reference with respect to the walking direction. It may include a reference regarding the amount of movement in the orthogonal orthogonal direction. Further, the plurality of abnormal gait criteria may be different for the swing phase and the stance phase of the affected leg.

歩行訓練システムは、上記のいずれかの態様における歩行評価装置と、前記患脚に装着する歩行補助装置とを備え、前記歩行補助装置は、前記歩行動作に伴う前記動作量を取得する複数のセンサを有する。このような歩行訓練システムにおいて、前記麻痺患者が歩行する歩行面を提供するトレッドミルと、前記麻痺患者が前記トレッドミル上で転倒することを防止する転倒防止装置とを備え、前記評価部は、前記麻痺患者が前記トレッドミル上を連続的に歩行する試行に対して前記異常歩行を評価しても良い。また、前記評価部による評価に関する情報を呈示する呈示部を備えても良い。このとき、前記呈示部は、前記複数の異常歩行基準のいずれが合致した場合であっても、単一の異常呈示を行うと良い。 The gait training system includes a gait evaluation device according to any one of the above embodiments and a gait assist device to be attached to the affected leg, and the gait assist device is a plurality of sensors that acquire the motion amount associated with the gait motion. Has. In such a walking training system, the evaluation unit includes a treadmill that provides a walking surface on which the paralyzed patient walks, and a fall prevention device that prevents the paralyzed patient from tipping over on the treadmill. The abnormal gait may be evaluated for an attempt by the paralyzed patient to walk continuously on the treadmill. In addition, a presentation unit that presents information regarding evaluation by the evaluation unit may be provided. At this time, the presentation unit may perform a single abnormal presentation regardless of which of the plurality of abnormal gait criteria is met.

また、歩行訓練システムは、脚に麻痺を患う麻痺患者の訓練歩行を行う歩行訓練システムであって、前記麻痺患者が転倒することを防止する転倒防止装置と麻痺を患う脚である患脚を含む麻痺体部の、一歩ごとの歩行動作に伴う動作量を取得する取得部と、前記取得部によって取得された前記動作量が、予め定められた異常歩行基準に合致した場合に前記歩行動作が異常歩行であると評価する評価部と、前記評価部によって評価された異常歩行の積算数に基づいて一連の歩行訓練に対する訓練結果を算出する算出部とを備える。 Further, the walking training system is a walking training system for training and walking a paralyzed patient suffering from paralysis of the leg, and includes a fall prevention device for preventing the paralyzed patient from falling and an affected leg which is a leg suffering from paralysis. The walking motion is abnormal when the acquisition unit that acquires the amount of motion associated with the walking motion of the paralyzed body portion and the motion amount acquired by the acquisition unit meet a predetermined abnormal walking standard. It includes an evaluation unit that evaluates walking, and a calculation unit that calculates training results for a series of walking training based on the cumulative number of abnormal walking evaluated by the evaluation unit.

上記の歩行評価方法は、脚に麻痺を患う麻痺患者の訓練歩行を評価する歩行評価方法であって、麻痺を患う脚である患脚を含む麻痺体部の、歩行動作に伴う複数の動作量を取得する取得ステップと、前記取得ステップによって取得された前記複数の動作量の少なくとも一つが、予め定められた複数の異常歩行基準のいずれかに合致した場合に前記歩行動作が異常歩行であると評価する評価ステップとを有し、前記複数の異常歩行基準は、少なくとも、前記麻痺体部の互いに異なる部位の動作量に関する2つ以上の基準を含むか、前記麻痺体部の同一部位の互いに異なる方向への動作量に関する2つ以上の基準を含む。 The above-mentioned gait evaluation method is a gait evaluation method for evaluating training gait of a paralyzed patient suffering from leg paralysis, and is a plurality of movement amounts associated with walking motion of a paralyzed body including the affected leg, which is a leg suffering from paralysis. When at least one of the acquisition step and the plurality of motion amounts acquired by the acquisition step meets any of a plurality of predetermined abnormal walking criteria, the walking motion is regarded as abnormal walking. Having an evaluation step to evaluate, the plurality of abnormal gait criteria include at least two or more criteria regarding the amount of motion of different parts of the paralyzed body, or different from each other in the same part of the paralyzed body. Includes two or more criteria for directional movement.

100、100’ 歩行訓練装置、110 装具、110a 連結フック、111 ハーネスワイヤ、112 ハーネス引張部、120 歩行補助装置、121 制御ユニット、122 上腿フレーム、123 下腿フレーム、124 足平フレーム、126 調整機構、127 前側連結フレーム、127a 連結フック、128 後側連結フレーム、129 上腿ベルト、130 フレーム、130a 手摺り、131 トレッドミル、132 ベルト、133 制御盤、134 前側ワイヤ、135 前側引張部、136 後側ワイヤ、137 後側引張部、138 訓練用モニタ、139 管理用モニタ、140 カメラ、150 ガイドレール、222 荷重センサ、210 全体制御部、210a 歩行評価部、210b 訓練判定部、211 トレッドミル駆動部、212 操作受付部、213 表示制御部、214 引張駆動部、215 ハーネス駆動部、216 画像処理部、217 姿勢センサ、219 通信接続IF、220 補助制御部、221 関節駆動部、222 荷重センサ、223 角度センサ、229 通信接続IF、900 訓練者、TL 体幹、HJ 股関節、HL 上腿、NJ 膝関節、CL 下腿、FJ 足関節、FL 足 100, 100'walking training device, 110 orthotic device, 110a connecting hook, 111 harness wire, 112 harness tension part, 120 walking assist device, 121 control unit, 122 upper leg frame, 123 lower leg frame, 124 foot flat frame, 126 adjustment mechanism , 127 front connecting frame, 127a connecting hook, 128 rear connecting frame, 129 upper leg belt, 130 frame, 130a handrail, 131 tread mill, 132 belt, 133 control panel, 134 front wire, 135 front tension part, 136 rear Side wire, 137 rear tension part, 138 training monitor, 139 management monitor, 140 camera, 150 guide rail, 222 load sensor, 210 overall control unit, 210a walking evaluation unit, 210b training judgment unit, 211 tread mill drive unit. , 212 Operation reception unit, 213 Display control unit, 214 Tension drive unit, 215 Harness drive unit, 216 Image processing unit, 217 Attitude sensor, 219 Communication connection IF, 220 Auxiliary control unit, 221 Joint drive unit, 222 Load sensor, 223 Angle sensor, 229 communication connection IF, 900 trainer, TL trunk, HJ hip joint, HL upper leg, NJ knee joint, CL lower leg, FJ ankle joint, FL foot

Claims (1)

脚に麻痺を患う麻痺患者の訓練歩行を行う歩行訓練システムであって、
前記麻痺患者が転倒することを防止する転倒防止装置と
麻痺を患う脚である患脚を含む麻痺体部の、一歩ごとの歩行動作に伴う複数の動作量を取得する取得部と、
前記取得部によって取得された前記複数の動作量が、予め定められた複数の異常歩行基準に合致した場合に前記歩行動作が異常歩行であると評価する評価部と、
前記評価部によって評価された異常歩行の積算数に基づいて一連の歩行訓練に対する訓練結果を算出する算出部と
を備え、
前記複数の異常歩行基準は、少なくとも、前記麻痺体部の互いに異なる部位の動作量に関する2つ以上の基準を含むか、前記麻痺体部の同一部位の互いに異なる方向への動作量に関する2つ以上の基準を含み、
前記麻痺体部の互いに異なる部位の動作量に関する2つ以上の基準は、体幹の動作量に関する基準、膝関節の動作量に関する基準および足首から先の足部の動作量に関する基準のうちから選択され、
前記麻痺体部の同一部位の互いに異なる方向への動作量に関する2つ以上の基準は、体幹の歩行方向に対する動作量に関する基準と歩行方向に対して直交する直交方向に対する動作量に関する基準とを含む、
歩行訓練システム。
It is a walking training system that performs training walking for paralyzed patients suffering from leg paralysis.
The fall prevention device that prevents the paralyzed patient from falling, the acquisition unit that acquires a plurality of movement amounts of the paralyzed body part including the affected leg, which is the leg suffering from paralysis, and the acquisition unit that accompanies the walking motion for each step.
An evaluation unit that evaluates that the walking motion is abnormal walking when the plurality of motion amounts acquired by the acquisition unit meet a plurality of predetermined abnormal walking criteria.
It is equipped with a calculation unit that calculates training results for a series of walking training based on the cumulative number of abnormal gaits evaluated by the evaluation unit.
The plurality of abnormal gait criteria include at least two or more criteria regarding the amount of movement of different parts of the paralyzed body, or two or more with respect to the amount of movement of the same part of the paralyzed body in different directions. Including the criteria of
The two or more criteria for the amount of movement of different parts of the paralyzed body are selected from the criteria for the amount of movement of the trunk, the criteria for the amount of movement of the knee joint, and the criteria for the amount of movement of the foot beyond the ankle. Being done
The two or more criteria for the amount of motion of the same part of the paralyzed body in different directions are the criteria for the amount of motion of the trunk in the walking direction and the criteria for the amount of motion in the orthogonal direction orthogonal to the walking direction. include,
Walking training system.
JP2018002038A 2018-01-10 2018-01-10 Walking training system Active JP7020122B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018002038A JP7020122B2 (en) 2018-01-10 2018-01-10 Walking training system
JP2021196231A JP7115622B2 (en) 2018-01-10 2021-12-02 Gait training system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018002038A JP7020122B2 (en) 2018-01-10 2018-01-10 Walking training system

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021196231A Division JP7115622B2 (en) 2018-01-10 2021-12-02 Gait training system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019118706A JP2019118706A (en) 2019-07-22
JP7020122B2 true JP7020122B2 (en) 2022-02-16

Family

ID=67306807

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018002038A Active JP7020122B2 (en) 2018-01-10 2018-01-10 Walking training system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7020122B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102421310B1 (en) * 2020-07-21 2022-07-14 한국해양대학교 산학협력단 Smart walking aid apparatus and method for rehabilitation of parkinson's patient

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003319923A (en) 2002-05-02 2003-11-11 Hitachi Kiden Kogyo Ltd Standing position training machine
JP2015027437A (en) 2013-07-01 2015-02-12 株式会社東芝 Action information processing device and method
JP2016043115A (en) 2014-08-25 2016-04-04 トヨタ自動車株式会社 Walking training device and its control method
JP2017158909A (en) 2016-03-11 2017-09-14 宮崎県 Walking evaluation aid and terminal and system thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003319923A (en) 2002-05-02 2003-11-11 Hitachi Kiden Kogyo Ltd Standing position training machine
JP2015027437A (en) 2013-07-01 2015-02-12 株式会社東芝 Action information processing device and method
JP2016043115A (en) 2014-08-25 2016-04-04 トヨタ自動車株式会社 Walking training device and its control method
JP2017158909A (en) 2016-03-11 2017-09-14 宮崎県 Walking evaluation aid and terminal and system thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019118706A (en) 2019-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6933101B2 (en) Gait evaluation device, gait training system and gait evaluation method
JP7211293B2 (en) LEARNING DEVICE, REHABILITATION SUPPORT SYSTEM, METHOD, PROGRAM, AND LEARNED MODEL
JP7211294B2 (en) Operation support system, operation support method, program
CN112137837B (en) Learning system, walking training system, method, program, and learning completion model
JP7020122B2 (en) Walking training system
CN112168624A (en) Assist movement measurement system, rehabilitation assistance system, assist movement measurement method, and storage medium
JP7211280B2 (en) LEARNING DEVICE, GAIT TRAINING SYSTEM, METHOD, PROGRAM AND LEARNED MODEL
JP7120162B2 (en) Gait training system and control program for the gait training system
US20220406432A1 (en) Walking training system, control method thereof, and control program
JP7115622B2 (en) Gait training system
JP7428159B2 (en) Gait training system, its control method, and control program
JP7512958B2 (en) Walking Training System
US20220331192A1 (en) Walking training system, control method thereof, and control program
CN112053766B (en) Walking training system, storage medium storing control program for walking training system, and method for controlling walking training system
JP7501439B2 (en) Gait training system, control method thereof, and control program
US20220395726A1 (en) Walking training system, control method of same, and non-transitory storage medium
US20220401286A1 (en) Walking training system, control method, and program
JP2022185710A (en) Gait training system, control method thereof, and control program thereof
JP2022175016A (en) Walking training system and operation method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200826

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210622

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210817

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20210914

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211202

C60 Trial request (containing other claim documents, opposition documents)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60

Effective date: 20211202

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20211210

C21 Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21

Effective date: 20211214

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220104

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220117

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7020122

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151