JP7294052B2 - 歩行訓練システム、及び作動方法 - Google Patents

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Description

本開示は、歩行訓練システム、及び作動方法に関する。
特許文献１には、トレッドミルを有する歩行支援装置が開示されている。特許文献１では、２本のワイヤが斜め上方から利用者の腰部を引っ張っている。そして、二軸駆動部がワイヤを巻き取ることで、腰部を揺動させている。図１では、二軸駆動部の２つの巻取り部が同軸に連結されている。図９では、二軸駆動部の２つの巻取り部が前後に配置されている。また、特許文献１の段落００５２には、二軸駆動装置を３箇所以上に設ける点が開示されている。
特許文献２には、トレッドミルと２本のロッドを有する装置が開示されている。２本のロッドは、ユーザの左右に配置され、ユーザの骨盤部分を支持している。ロッドは２自由度を有するユニバーサルジョイントに連結されている。
国際公開第２０１６／１８６１８２号明細書 国際公開第２０１４／８１４００号明細書
このようなシステムでは、より適切に歩行訓練を行うことが望まれている。
本開示は、このような問題を解決するためになされたものであり、効果的に歩行訓練を行うことができる歩行訓練システム、及び作動方法を提供するものである。
本実施の形態における歩行訓練システムは、訓練者の骨盤帯に装着される装具と、少なくとも３つの引張部と、水平面内における前記装具の位置が目標位置となるように前記第１～第３引張部を制御する制御部と、を備え、前記少なくとも３つの引張部の一つは、前記訓練者の前方から前記装具に引張力を与える第１引張部と、前記少なくとも３つの引張部の他の一つは前記訓練者の後方から前記装具に引張力を与える第２引張部と、前記少なくとも３つの引張部の他の一つは前記第１及び第２引張部と異なる方向から前記装具に引張力を与える第３引張部である。
本実施の形態における歩行訓練システムにおいて、前記第１～第３引張部が水平方向に沿った引張力を前記装具に与えるようにしてもよい。
本実施の形態における歩行訓練システムは、前記第１～第３引張部のそれぞれが、前記装具に連結されたワイヤと、前記装具に前記引張力を与えるように、前記ワイヤを巻き取る巻取機構と、を備えていてもよい。
本実施の形態における歩行訓練システムにおいて、前記第１～第３引張部のそれぞれが、前記ワイヤの向きを変える変換器を備えていてもよい。
本実施の形態における歩行訓練システムは、歩行方向に沿って設けられ、前記訓練者の左右にそれぞれ配置された手摺りをさらに備え、前記第１～第３引張部が、前記手摺りに取り付けられていてもよい。
本実施の形態における歩行訓練システムにおいて、前記第１～第３引張部の引張方向が同一平面内にあってもよい。
本実施の形態における歩行訓練システムは、前記装具に引張力を与える第４引張部をさらに備え、前記第１引張部が、前記訓練者の左前方に配置され、前記第２引張部が、前記訓練者の左後方に配置され、前記第３引張部が、前記訓練者の右前方に配置され、前記第４引張部が、前記訓練者の右後方に配置されていてもよい。
本実施の形態における歩行訓練システムにおいて、前記目標位置が動的に変化するように、前記制御部が前記引張部を制御していてもよい。
本実施の形態における歩行訓練システムにおいて、前後方向及び左右方向にそれぞれ独立して、前記目標位置が動的に変化していてもよい。
本実施の形態における歩行訓練システムにおいて、前記胴体部の左右方向の搖動、及び、前記胴体部の前後方向の動き、にそれぞれ独立して、目標位置が動的に変化していてもよい。
本実施の形態における歩行訓練システムにおいて、前記装具に対する前記引張部の取付位置が、前記胴体部の周方向において、調整可能であってもよい。
本実施の形態における歩行訓練システムの作動方法は、訓練者の胴体部に装着される装具と、前記訓練者の前方から前記装具に引張力を与える第１引張部と、前記訓練者の後方から前記装具に引張力を与える第２引張部と、前記第１及び第２引張部と異なる方向から前記装具に引張力を与える第３引張部と、を備えた歩行訓練システムの作動方法であって、水平面内における前記装具の目標位置を取得し、前記装具の位置が前記目標位置になるように、前記第１～第３引張部を制御するステップと、を備えている。
本開示により、効果的に歩行訓練を行うための歩行訓練システム、及びその作動方法を提供するものである。
本実施形態にかかる歩行訓練システムを左斜め後方から見た概略図である。 本実施形態にかかる歩行訓練システムを左上方から見た概略視図である。 本実施形態にかかる歩行訓練システムの側面図である。 本実施形態にかかる歩行訓練システムの上面図である。
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。
以下、図面を参照して実施形態にかかる歩行訓練システム１００について説明する。図１は、歩行訓練システム１００を左斜め後方から見た図である。図２は、歩行訓練システム１００を左上方から見た図である。図３は、歩行訓練システム１００を左側から見た側面図である。図４は、歩行訓練システム１００の上面図である。歩行訓練システム１００は、歩行訓練装置ということもできる。
歩行訓練システム１００は、第１引張部１１０と、第２引張部１２０と、第３引張部１３０と、第４引張部１４０と、トレッドミル１５０と、制御部１６０と、手摺り１７０と、支持ロッド１８０と、装具２００と、を備えている。なお、以下の説明における上下方向、左右方向は、前後方向は訓練者９００の歩行方向を基準とする方向である。
トレッドミル１５０は、不図示のモータによりリング状のベルト１５１を回転させる。トレッドミル１５０は、訓練者９００の歩行を促す装置であり、歩行訓練を行う訓練者９００は、ベルト１５１に乗り、ベルト１５１の移動に合わせて歩行動作を試みる。歩行訓練システム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、訓練スタッフの指導に従って歩行訓練を行うための装置である。ここで、訓練スタッフは、理学療法士（ＰＴ：physical therapist）とすることができ、訓練者の訓練を指導又は介助などにより補助することから、訓練指導者、訓練介助者、訓練補助者などと称することもできる。
手摺り１７０は、歩行方向（前後方向）に沿って配置されている。手摺り１７０は訓練者９００の左右両側に配置されている。手摺り１７０は、装具２００の周辺に固定された固定具となる。具体的には、手摺り１７０は、支柱などによって、トレッドミル１５０に固定されている。手摺り１７０は、訓練者９００の骨盤帯と同じ高さ、つまり、装具２００と同じ高さに設けられていてもよい。訓練者９００は、手摺り１７０を掴みながら、歩行訓練を行ってもよい。あるいは、訓練者９００は、手摺り１７０を離して自立した状態で歩行訓練を行ってもよい。
それぞれの手摺り１７０は、訓練者９００の歩行方向と平行な方向に配置されている。手摺り１７０は、上下位置、及び左右位置が調整可能となっている。つまり、手摺り１７０は、その高さ及び幅を変更する機構を含むことができる。さらに、手摺り１７０は、例えば歩行方向の前方側と後方側とで高さを異ならせるように調整することで、その傾斜角度を変更できるように構成することもできる。例えば、手摺り１７０は、歩行方向に沿って徐々に高くなるような傾斜角度を付すことができる。
装具２００は、訓練者９００が装着する部材である。フレーム２０１と、ガイド機構２０３と、取付部材２１０と、を備えている。装具２００は、訓練者９００の胴体部に装着され、訓練者の骨盤帯を支持する。具体的には、装具２００は、ベルトなどによって、訓練者９００の腰部、臀部、骨盤部、又は腹部などに固定されている。第１引張部１１０～第４引張部１４０によって与えられる引張力によって、訓練者９００の骨盤部（骨盤帯）等の動作が補助される。第１引張部１１０～第４引張部１４０を訓練者９００の動作をアシストするアシスト力を発生する。なお、胴体部は、体幹部分であり、上肢、下肢、頚部、頭部を含まない部分である。装具２００が装着される部分は、腰部、臀部、骨盤部、及び腹部の少なくとも一部を含んでいればよい。
フレーム２０１は、訓練者９００の骨盤部等の胴体部に固定される。胴体部は臀部を含んでいる。取付部材２１０は、第１ワイヤ１１１、第２ワイヤ１２１、第３ワイヤ１３１、及び第４ワイヤ１４１が取り付けられる。ガイド機構２０３は、取付部材２１０とフレーム２０１との間の上下移動をガイドする。したがって、取付部材２１０は、ガイド機構２０３を介して、上下移動可能にフレーム２０１に保持されている。
例えば、フレーム２０１は上面視においてコの字型に形成されており、その内側に訓練者９００が入る。フレーム２０１の内側面にはベルトなどが設けられている。訓練者９００が、ベルトを臀部又はその周辺に巻き付けることで、訓練者９００が装具２００を装着することができる。フレーム２０１は金属又は樹脂などの剛体で形成されている。これにより、骨盤帯が支持される。
フレーム２０１の外側面には、ガイド機構２０３が設けられている。ガイド機構２０３は、例えば、上下方向に沿って設けられたガイドレールを有している。そして、ガイド機構２０３を介して、取付部材２１０がフレーム２０１に取り付けられている。よって、上下方向において、フレーム２０１に対する取付部材２１０の相対位置が可変となっている。つまり、ガイド機構２０３によって、取付部材２１０が、フレーム２０１に対して上下方向に移動可能に保持されている。歩行動作によって、骨盤帯が上下方向に移動した場合でも、引張力が水平方向に平行になる。
取付部材２１０は、第１ワイヤ１１１、第２ワイヤ１２１、第３ワイヤ１３１、第４ワイヤ１４１が連結されている。取付部材２１０は、ワイヤを取り付けるための穴やフック等を有していてもよい。取付部材２１０における第１ワイヤ１１１、第２ワイヤ１２１、第３ワイヤ１３１、第４ワイヤ１４１の取付位置はそれぞれ異なっているが、一部又は全部が同じとなっていてもよい。第１ワイヤ１１１、第２ワイヤ１２１、第３ワイヤ１３１、第４ワイヤ１４１によって、フレーム２０１に引張力が与えられる。これにより、水平面内において、骨盤帯が目標位置となるように装具２００に引張力を与えることができる。歩行動作を適切に補助することができ、歩行訓練を効果的に行うことができる。
装具２００とトレッドミル１５０との間には、２本の支持ロッド１８０が設けられている。装具２００の左右両側に、支持ロッド１８０が取り付けられている。支持ロッド１８０は、トレッドミル１５０から上方と延びている。つまり、支持ロッド１８０は、ベルト１５１の左右の外側において、トレッドミル１５０に取り付けられている。支持ロッド１８０の上端がフレーム２０１に固定されている。支持ロッド１８０は、装具２００の荷重を免荷する。支持ロッド１８０は伸縮自在、かつ傾斜自在に設けられている。歩行動作により、フレーム２０１の位置に追従して、支持ロッド１８０が伸縮かつ傾斜する。支持ロッド１８０は、パッシブな受動関節、つまり、アクチュエータレスとすることができる。支持ロッド１８０を傾斜及び伸縮するための機構としては、例えば、２軸のボールジョイント、及びテレスコピックロッドを用いることができる。
第１引張部１１０は、第１ワイヤ１１１と、第１巻取機構１１２と、第１プーリ１１３を備えている。第１ワイヤ１１１の先端は装具２００に結びつけられている。第１巻取機構１１２、第１プーリ１１３は、左側の手摺り１７０に固定されている。第１巻取機構１１２は、装具２００に引張力を与えるよう、第１ワイヤ１１１を巻き取る。第１巻取機構１１２と装具２００との間には、第１プーリ１１３が設けられている。第１ワイヤ１１１は、第１巻取機構１１２から、第１プーリ１１３を介して、装具２００まで延びている。第１プーリ１１３は、第１ワイヤ１１１の向きを変換する。
例えば、第１巻取機構１１２は、第１ワイヤ１１１が巻き付けられたリールと、リールを回転させるモータなどを備えている。モータがリールを回転させることで、リールが第１ワイヤ１１１を巻き取る。これにより、第１引張部１１０が装具２００に引張力を与える。第１引張部１１０は、左前方から装具２００に対して引張力を与える。第１引張部１１０によって与えられる引張力を第１引張力とする。第１引張力の方向を第１引張方向とする。第１引張方向は、第１プーリ１１３から装具２００までの第１ワイヤ１１１の張設方向となる。
第２引張部１２０は、第２ワイヤ１２１と、第２巻取機構１２２と、第２プーリ１２３を備えている。第２ワイヤ１２１の先端は装具２００に結び付けられている。第２巻取機構１２２、第２プーリ１２３は、左側の手摺り１７０に固定されている。第２巻取機構１２２は、装具２００に引張力を与えるよう、第２ワイヤ１２１を巻き取る。第２巻取機構１２２と装具２００との間には、第２プーリ１２３が設けられている。第２ワイヤ１２１は、第２巻取機構１２２から、第２プーリ１２３を介して、装具２００まで延びている。第２プーリ１２３は、第２ワイヤ１２１の向きを変換する。
例えば、第２巻取機構１２２は、第２ワイヤ１２１が巻き付けられたリールと、リールを回転させるモータなどを備えている。モータがリールを回転させることで、リールが第２ワイヤ１２１を巻き取る。これにより、第２引張部１２０が装具２００に引張力を与える。第２引張部１２０は、左後方から装具２００に対して引張力を与える。第２引張部１２０によって与えられる引張力を第２引張力とする。第２引張力の方向を第２引張方向とする。第２引張方向は、第２プーリ１２３から装具２００までの第２ワイヤ１２１の張設方向となる。
第３引張部１３０は、第３ワイヤ１３１と、第３巻取機構１３２と、第３プーリ１３３を備えている。第３ワイヤ１３１の先端は装具２００に結び付けられている。第３巻取機構１３２、第３プーリ１３３は、右側の手摺り１７０に固定されている。第３巻取機構１３２は、装具２００に引張力を与えるよう、第３ワイヤ１３１を巻き取る。第３巻取機構１３２と装具２００との間には、第３プーリ１３３が設けられている。第３ワイヤ１３１は、第３巻取機構１３２から、第３プーリ１３３を介して、装具２００まで延びている。第３プーリ１３３は、第３ワイヤ１３１の向きを変換する。
例えば、第３巻取機構１３２は、第３ワイヤ１３１が巻き付けられたリールと、リールを回転させるモータなどを備えている。モータがリールを回転させることで、リールが第３ワイヤ１３１を巻き取る。これにより、第３引張部１３０が装具２００に引張力を与える。第３引張部１３０は、右前方から装具２００に対して引張力を与える。第３引張部１３０によって与えられる引張力を第３引張力とする。第３引張力の方向を第３引張方向とする。第３引張方向は、第３プーリ１３３から装具２００までの第３ワイヤ１３１の張設方向となる。
第４引張部１４０は、第４ワイヤ１４１と、第４巻取機構１４２と、第４プーリ１４３を備えている。第４ワイヤ１４１の先端は装具２００に結び付けられている。第４巻取機構１４２、第４プーリ１４３は、右側の手摺り１７０に固定されている。第４巻取機構１４２は、装具２００に引張力を与えるよう、第４ワイヤ１４１を巻き取る。第４巻取機構１４２と装具２００との間には、第４プーリ１４３が設けられている。第４ワイヤ１４１は、第４巻取機構１４２から、第４プーリ１４３を介して、装具２００まで延びている。第４プーリ１４３は、第４ワイヤ１４１の向きを変換する。
例えば、第４巻取機構１４２は、第４ワイヤ１４１が巻き付けられたリールと、リールを回転させるモータなどを備えている。モータがリールを回転させることで、リールが第４ワイヤ１４１を巻き取る。これにより、第４引張部１４０が装具２００に引張力を与える。第４引張部１４０は、右後方から装具２００に対して引張力を与える。第４引張部１４０によって与えられる引張力を第４引張力とする。第４引張力の方向を第４引張方向とする。第４引張方向は、第４プーリ１４３から装具２００までの第４ワイヤ１４１の張設方向となる。
このように、第１ワイヤ１１１、第２ワイヤ１２１、第３ワイヤ１３１、及び第４ワイヤ１４１が装具２００に連結されている。装具２００に対して、第１～第４引張力が同時に与えられるように、制御部１６０が、第１引張部１１０、第２引張部１２０、第３引張部１３０、第４引張部１４０を制御する。つまり、第１引張部１１０が装具２００に第１引張力を与え、かつ、第２引張部１２０が第２引張力を与える。これにより、第１引張力とともに、第２引張力が装具２００に与える。さらに、第３引張部１３０及び第４引張部１４０が第３引張力及び第４引張力を装具２００に与える。第１及び第２引張力とともに、第３引張力及び第４引張力が装具２００に与えられる。
第１引張力と第２引張力の合力が、第３引張力と第４引張力の合力よりも大きい場合、装具２００が左方向に移動し、小さい場合、装具２００が右方向に移動する。第１引張力と第３引張力の合力が、第２引張力と第４引張力の合力よりも大きい場合、装具２００が前方に移動し、小さい場合、装具２００が後方に移動する。よって、水平面内における装具２００を所望の目標位置にすることができる。
第１引張部１１０、第２引張部１２０、第３引張部１３０、及び第４引張部１４０は、ワイヤ及びリールを用いて、装具２００を引っ張っているが、他の機構を用いて装具２００を引っ張ってもよい。第１引張部１１０、第２引張部１２０、第３引張部１３０、及び第４引張部１４０は、ロッド及びピストンなどを用いて、装具２００を引っ張ってもよい。
なお、上記の説明では、歩行訓練システム１００が４つの引張部を有しているが、引張部の数は２以上であればよい。例えば、２つの引張部の一方を訓練者９００の前方に、他方を後方に配置することで、前後位置を制御することができる。あるいは、２つの引張部の一方を訓練者９００の左側に、他方を右側に配置することで、左右位置を制御することができる。さらに、引張部の数は３つとして、それぞれ異なる方向から引張力を与えることで、水平面内における前後位置、及び左右位置を適切に調整することができる。もちろん、引張部の数は５つ以上であってもよい。
制御部１６０は、例えばＭＰＵ（Micro Processing Unit）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。制御部１６０は、トレッドミル１５０を制御する。これにより、所望の歩行速度となるように、トレッドミル１５０が動作する。ＰＴが歩行速度を入力することで、トレッドミル１５０の一定速度で動作する。制御部１６０は、物理的に単一の装置に限られるものではなく、複数の装置に分散されていてもよい。さらには、制御部１６０の一部又は全ての処理は、遠隔地に設置されたサーバ装置等により実施されていてもよい。
制御部１６０は、第１引張部１１０、第２引張部１２０、第３引張部１３０、及び第４引張部１４０を制御する。つまり、制御部１６０は、モータなどのアクチュエータを制御することで、各ワイヤの巻取量又は引張力等を制御する。第１引張部１１０、第２引張部１２０、第３引張部１３０、及び第４引張部１４０は、各ワイヤの巻取量を独立して制御する。よって、制御部１６０は、装具２００の位置を制御することができる。つまり、制御部１６０は、目標位置に追従するように装具２００の位置を制御することができる。
制御部１６０は装具２００にワイヤを介して作用させる引張力を制御する。あるいは、制御部１６０は、装具２００にワイヤを介して作用させる引張力を発生させるための引張部の可動部（アクチュエータやワイヤ巻取部など）の動き（位置制御、速度制御、など）を制御する。制御部１６０は、目標位置を動的に変化するように、第１引張部１１０、第２引張部１２０、第３引張部１３０、及び第４引張部１４０を制御する。前後方向及び左右方向にそれぞれ独立して、目標位置が動的に変化する。胴体部の左右方向の搖動、及び、胴体部の前後方向の動き、にそれぞれ独立して、目標位置が動的に変化する。なお、制御部１６０は、位置制御により各引張部を制御してもよく、速度制御により各引張部を制御してもよい。あるいは、制御部１６０は、ワイヤを介して作用する各引張力を力制御してもよい。
歩行方向における前後位置が目標位置に追従するように、制御部１６０が、前後方向の引張力を調整すればよい。歩行方向における左右位置が目標位置に追従するように、制御部１６０が、左右方向の引張力を調整すればよい。例えば、制御部１６０は、装具２００の前後位置、左右位置を目標位置に近づけるように、第１～第４引張力を制御する。さらに、ヨー方向位置（鉛直軸周りの回転角度）について目標位置を設定してもよい。
目標位置は、１歩行サイクルにおける時間に応じて、順次変化してもよい。具体的には、例えば、ＰＴが実際に介助した歩行動作又は健常者の歩行動作における装具２００又は骨盤帯の軌跡を予め測定しておく。制御部１６０は、当該軌跡を目標パターンとして、メモリなどに記憶しておく。１歩行サイクルにおける装具２００の目標パターンを予め決めておく。１歩行サイクルにおいて、時間経過とともに、装具２００の前後位置、左右位置、ヨー方向位置が変化する。つまり、歩行サイクルにおける各時間に対して、前後位置、左右位置、ヨー方向位置が対応付けられている。そして、１歩行サイクルにおいて、目標位置を順次変化させることで、訓練者９００の骨盤帯の動きを所望の動きに近づけることができる。よって、効果的に歩行訓練を行うことができる。
歩行訓練システム１００を作動させる作動方法では、制御部１６０は、水平面内における装具２００の目標位置を取得する。そして、装具２００の位置が水平面内における目標位置になるように、制御部１６０が第１引張部１１０、第２引張部１２０、第３引張部１３０、及び第４引張部１４０を制御する。容易に制御を行うことができ、効果的に歩行訓練を行うことができる。また、歩行訓練システム１００は、歩行サイクルのタイミングを検出するためのセンサを有していてもよい。歩行サイクルのタイミングを検出するためのセンサとしては、カメラやモーションセンサ等を用いることができる。
第１～第４引張力は、水平方向に沿った方向とすることが好ましく、水平方向と平行にすることがより好ましい。つまり、第１ワイヤ１１１、第２ワイヤ１２１、第３ワイヤ１３１、及び第４ワイヤ１４１は，水平方向に沿った方向とすることが好ましく、水平方向と平行にすることがより好ましい。このようにすることで、重力方向（鉛直上下方向）における訓練者９００に対する負荷を大きく変えることなく、歩行訓練を行うことができる。例えば、水平面内における装具２００の移動量を大きくする場合、引張力を大きくする必要がある。各ワイヤが斜め上から装具２００を引っ張っている場合、上方向の引張力が発生すると、訓練者９００の体重による負荷が軽減されてしまう。斜め上から大きな引張力を装具２００に与える場合、必要以上に免荷されてしまう。訓練の難易度が下がるため、有効に訓練を行うことができないおそれがある。
第１～第４引張方向は、水平面と平行な方向から傾いていてもよい。第１～第４引張方向は、水平面に沿った方向であればよい。つまり、水平方向に沿った方向とは、水平方向と平行な方向に限らず、水平方向に近い方向を含むものである。例えば、第１～第４引張力の仰俯角が±３０度以下の範囲となっていれば好ましく、±１５度の範囲とすることがより好ましい。さらには、第１～第４引張力の仰俯角を±５度の範囲としてもよい。水平方向は、重力が働く方向に垂直な面に沿った方向である。つまり、水平方向は、重力方向と直交する水平面内の方向である。第１～第４引張方向は、水平方向と平行な方向に限らず、歩行面に沿った方向としてもよい。例えば、トレッドミル１５０の傾きが可変の場合、歩行面が水平面から傾斜する。歩行面が水平面から傾斜している場合、第１～第４引張方向は、歩行面と平行な方向であってもよい。トレッドミル１５０が傾斜していない場合、歩行面と水平面が平行となる。
第１ワイヤ１１１，第２ワイヤ１２１、第３ワイヤ１３１、第４ワイヤ１４１が、訓練者９００の身長よりも低い位置から、装具を引っ張るようにしてもよい。例えば、プーリが訓練者９００の身長よりも低い位置にあることが好ましく、訓練者９００の胴体部と同じ高さにあることがより好ましい。第１～第４引張方向は、水平な同一平面内にあることが好ましい。第１～第４引張方向は、水平面から傾斜した同一平面内にあってもよい。
さらに、装具２００の左右両側には手摺り１７０が設けられている。手摺り１７０は、訓練者９００の周辺に固定された固定具となる。第１引張部１１０、第２引張部１２０、第３引張部１３０、第４引張部１４０がそれぞれ手摺り１７０に取り付けられている。このようにすることで、簡便な構成で、水平方向に沿った引張力を装具２００に与えることができる。
もちろん、手摺り１７０以外の固定具に、第１引張部１１０、第２引張部１２０、第３引張部１３０、及び第４引張部１４０を取り付けてもよい。つまり、訓練者９００の骨盤帯の水平位置に固定具がある場合、当該固定具に第１引張部１１０、第２引張部１２０、第３引張部１３０、及び第４引張部１４０を取り付けることが可能である。例えば、歩行訓練システム１００がフレームを有している場合、当該フレームに第１引張部１１０、第２引張部１２０、第３引張部１３０、第４引張部１４０を設けることが可能である。このような固定具は、訓練者９００よりも低い位置にあることが好ましい。具体的には、手摺り１７０などの固定具は、訓練者９００の胴体部、又は装具２００と同じ高さにあることが好ましい。
また、第１引張方向は、第１プーリ１１３の位置により設定されている。つまり、第１プーリ１１３と装具２００とを結ぶ直線により、第１引張力の方向を決めることができる。第１プーリ１１３のみを手摺り１７０に設置してもよい。換言すると、第１巻取機構１１２は装具２００よりも上方向に配置されていてもよい。つまり、第１プーリ１１３が第１ワイヤ１１１の向きを変えることで、装具２００に対する第１引張力の水平方向成分を大きくすることができる。
第１～第４引張力の水平方向成分を増大するように、第１プーリ１１３、第２プーリ１２３、第３プーリ１３３、第４プーリ１４３を配置することが好ましい。例えば、第１プーリ１１３から装具２００までの方向が、第１巻取機構１１２から第１プーリ１１３までの方向よりも水平方向に近い方向とする。第１巻取機構１１２を装具２００よりも上方に配置することが可能となる。この場合、第１巻取機構１１２を手摺り１７０以外に設置することが可能となる。第１引張力の水平方向成分を増大するように、第１プーリ１１３を配置することが好ましい。
同様に、第２引張部１２０、第３引張部１３０、第４引張部１４０についても、第２引張力、第３引張力、第４引張力を第２プーリ１２３、第３プーリ１３３、第４プーリ１４３で設定することができる。第２プーリ１２３、第３プーリ１３３、第４プーリ１４３は、装具２００に対する第２引張力、第３引張力、及び第４引張力の水平方向成分を大きくすることができる。この場合、第２巻取機構１２２、第３巻取機構１３２、第４巻取機構１４２を手摺り１７０以外に設置することが可能となる。
このように、第１プーリ１１３、第２プーリ１２３、第３プーリ１３３、第４プーリ１４３が、引張力の水平方向成分を増大させるように、引張力の向きを変換する変換器となっている。もちろん、プーリ以外の変換器を用いて、引張力の向きを変換してもよい。変換器は、引張力の方向を第１の方向から、第２の方向に変換できるものであればよい。ここで、第２の方向は、第１の方向よりも水平方向に近い方向である。第２の方向が、第１～第４引張方向となる。
装具２００の周辺に固定された固定具を変換器として用いることができる。具体的には、手摺り１７０等の固定具を変換器として用いて、ワイヤの向きを変えることができる。この場合、巻取機構からのワイヤが手摺り１７０を介して、装具２００に連結されていてもよい。もちろん、装具２００の側方に、手摺り１７０以外の固定具がある場合、当該固定具を変換器として用いることができる。プーリなどの変換器を用いる場合、巻取機構は、訓練者９００の身長よりも高い位置に設けられていてもよい。
装具２００が上下に移動すると、取付部材２１０とフレーム２０１との間の相対位置が変化する。具体的には、上下方向において、取付部材２１０に対するフレーム２０１の相対位置が可変となっている。このようにすることで、第１～４引張方向を水平方向にすることができる。
例えば、訓練者９００の歩行動作により骨盤帯の上下位置が変化すると、フレーム２０１の高さが変化する。つまり、歩行動作における骨盤帯の動きに応じて、フレーム２０１の上下位置が変化する。この場合、フレーム２０１がガイド機構２０３に沿って上下に移動するため、取付部材２１０の高さが変化するのを防ぐことができる。歩行面に対する取付部材２１０の高さの変化を小さくすることができる。よって、常時、水平方向に沿った方向に引張力を与えることができる。
第１引張部１１０、第２引張部１２０、第３引張部１３０、第４引張部１４０が上下方向に引張力を与えないようにすることで、適切な負荷で訓練を行うことができる。例えば、第１～第４引張力が上方向の成分を有する場合、必要以上に免荷されてしまう。あるいは、例えば、第１～第４引張力が下方向の成分を有する場合、必要以上の荷重が与えられてしまう。第１引張部１１０、第２引張部１２０、第３引張部１３０、第４引張部１４０が上下方向に引張力を与えないようにすること、適切な荷重を与えることができる。
第１引張部１１０、第２引張部１２０、第３引張部１３０、第４引張部１４０は、手摺り１７０に固定されている。これにより、簡便な構成で、第１～第４引張力を適切な方向とすることができる。第１引張部１１０、第２引張部１２０、第３引張部１３０、第４引張部１４０は、歩行中において、常時、引張力を与えていることが好ましい。このようにすることで、取付部材２１０の荷重を免荷することができる。支持ロッド１８０がない場合でも、装具２００が落下することを防ぐことができる。
第１引張部１１０と第３引張部１３０とは左右対称に配置されていることが好ましい。また、第２引張部１２０と第４引張部１４０とは左右対称に配置されていることが好ましい。なお、図４に示すように、上面視において、第１ワイヤ１１１、第２ワイヤ１２１、第３ワイヤ１３１、第４ワイヤ１４１は、装具２００の左前、左後ろ、右前、右後ろの角部に固定されているが、固定位置は、特に限定されるものではない。
また、取付部材２１０におけるワイヤの固定位置は、可変としてもよい。具体的には、取付部材２１０における引張部の取付位置が胴体部の周方向に調整可能としてもよい。例えば、ワイヤを取り付けるためのフック等を周方向に並べて配置しておけばよい。そして、ワイヤを取り付けるフックを変えることで、取付位置を可変とすることができる。つまり、任意の取付位置を選択して、ワイヤを取り付ければよい。あるいは、フックなどの取付部を可動させるためのガイド機構を周方向に沿って設けてもよい。このように、装具２００に対する第１引張部１１０、第２引張部１２０、第３引張部１３０、第４引張部１４０の取付位置を調整可能とすることで、第１～第４引張方向を適宜変更することができる。例えば、引張力における左右方向成分と前後方向成分の割合を変えることができる。訓練内容や訓練者の体格など、状況に応じた調整が可能となる。
上記の説明では、引張部の数が４つとなっているが、引張部の数は２以上であればばよい。引張部の数は少なくとも３つであることが好ましいが、２つであってもよい。
また、取付部材２１０は、第１ワイヤ１１１、第２ワイヤ１２１、第３ワイヤ１３１、第４ワイヤ１４１に対してそれぞれ設けられていてもよい。つまり、４つの取付部材をフレーム２０１に設けて、第１ワイヤ１１１、第２ワイヤ１２１、第３ワイヤ１３１、第４ワイヤ１４１を別個に連結してもよい。この場合、フレーム２０１が前後又は左右に傾斜した場合でも、第１～第４引張方向を水平方向にすることができる。あるいは、一体的な取付部材２１０に対して、第１ワイヤ１１１、第２ワイヤ１２１、第３ワイヤ１３１、第４ワイヤ１４１を取り付けてもよい。
制御部１６０で実行されるプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ ＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
なお、本発明は上記実施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。
１００ 歩行訓練システム
１１０ 第１引張部
１１１ 第１ワイヤ
１１２ 第１巻取機構
１１３ 第１プーリ
１２０ 第２引張部
１２１ 第２ワイヤ
１２２ 第２巻取機構
１２３ 第２プーリ
１３０ 第３引張部
１３１ 第３ワイヤ
１３２ 第３巻取機構
１３３ 第３プーリ
１４０ 第４引張部
１４１ 第４ワイヤ
１４２ 第４巻取機構
１４３ 第４プーリ
１５０ トレッドミル
１５１ ベルト
１６０ 制御部
１７０ 手摺り
１８０ 支持ロッド
２００ 装具
２０１ フレーム
２０３ ガイド機構
２１０ 取付部材

Claims (11)

  1. 訓練者の胴体部に装着される装具と、
    前記装具への取付位置が前記胴体部の周方向に沿う位置となるように前記装具に取り付けられた少なくとも３つの引張部と、
    水平面内における前記装具の位置が目標位置となるように前記少なくとも３つの引張部を制御する制御部と、を備え、
    前記少なくとも３つの引張部のそれぞれが、前記取付位置において前記装具を仰俯角が±３０°の範囲の方向から引っ張り、
    前記少なくとも３つの引張部の一つは前記訓練者の前方から前記装具に引張力を与える第１引張部であり、
    前記少なくとも３つの引張部の他の一つは前記訓練者の後方から前記装具に引張力を与える第２引張部であり、
    前記少なくとも３つの引張部の他の一つは前記第１及び第２引張部と異なる方向から前記装具に引張力を与える第３引張部であり、
    前記装具はフレームと、ガイド機構と、取付部材とを備え、
    前記フレームは前記訓練者の胴体部に固定され、前記取付部材には前記第１引張部、前記第２引張部及び前記第３引張部が取り付けられており、
    前記ガイド機構は前記取付部材と前記フレームとの間の上下移動をガイドし、
    前記ガイド機構は、上下方向に沿って設けられたガイドレールを有する歩行訓練システム。
  2. 前記第１～第３引張部のそれぞれが、
    前記装具に連結されたワイヤと、
    前記装具に前記引張力を与えるように、前記ワイヤを巻き取る巻取機構と、を備える請求項１に記載の歩行訓練システム。
  3. 前記第１～第３引張部のそれぞれが、
    前記ワイヤの向きを変える変換器を備えている請求項２に記載の歩行訓練システム。
  4. 歩行方向に沿って設けられ、前記訓練者の左右にそれぞれ配置された手摺りをさらに備え、
    前記第１～第３引張部が、前記手摺りに取り付けられている請求項１～３のいずれか１項に記載の歩行訓練システム。
  5. 前記第１～第３引張部の引張方向が同一平面内にある請求項１～４のいずれか１項に記載の歩行訓練システム。
  6. 前記装具に引張力を与える第４引張部をさらに備え、
    前記第１引張部が、前記訓練者の左前方に配置され、
    前記第２引張部が、前記訓練者の左後方に配置され、
    前記第３引張部が、前記訓練者の右前方に配置され、
    前記第４引張部が、前記訓練者の右後方に配置されている請求項１～５のいずれか１項に記載の歩行訓練システム。
  7. 前記目標位置が動的に変化するように、前記制御部が前記引張部を制御している請求項１～６のいずれか１項に記載の歩行訓練システム。
  8. 前後方向及び左右方向にそれぞれ独立して、前記目標位置が動的に変化する請求項７に記載の歩行訓練システム。
  9. 前記胴体部の左右方向の搖動、及び、前記胴体部の前後方向の動き、にそれぞれ独立して、目標位置が動的に変化する請求項８に記載の歩行訓練システム。
  10. 前記装具に対する前記引張部の取付位置が、前記胴体部の周方向において、調整可能である請求項１～９のいずれか１項に記載の歩行訓練システム。
  11. 訓練者の胴体部に装着される装具と、
    前記訓練者の前方から前記装具に引張力を与える第１引張部と、
    前記訓練者の後方から前記装具に引張力を与える第２引張部と、
    前記第１及び第２引張部と異なる方向から前記装具に引張力を与える第３引張部と、
    前記第１～第３引張部を制御する制御部と、を備えた歩行訓練システムの作動方法であって、
    前記制御部が、水平面内における前記装具の目標位置を取得するステップと、
    前記制御部が、前記装具の位置が前記目標位置になるように、前記第１～第３引張部を制御するステップと、を備え、
    前記第１～第３引張部の前記装具への取付位置が前記胴体部の周方向に沿う位置となるように前記第１～第３引張部が前記装具に取り付けられており、
    前記第１～第３引張部のそれぞれが、前記取付位置において前記装具を仰俯角が±３０°の範囲の方向から引っ張り、
    前記装具はフレームと、ガイド機構と、取付部材とを備え、
    前記フレームは前記訓練者の胴体部に固定され、前記取付部材には前記第１引張部、前記第２引張部及び前記第３引張部が取り付けられており、
    前記ガイド機構は前記取付部材と前記フレームとの間の上下移動をガイドし、
    前記ガイド機構は、上下方向に沿って設けられたガイドレールを有する歩行訓練システムの作動方法。
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