JPH1099390A

JPH1099390A - 歩行訓練装置並びに歩行訓練システム

Info

Publication number: JPH1099390A
Application number: JP8258232A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Tani; 知之谷; Akihiko Sakai; 昭彦酒井; Shizuko Hattori; 静子服部; Atsushi Koseki; 篤志小関; Tsutomu Fujimoto; 勉藤本
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1996-09-30
Publication date: 1998-04-21
Anticipated expiration: 2016-09-30
Also published as: JP3528462B2

Abstract

(57)【要約】【課題】被訓練者に応じて適切な歩行訓練を容易に行う
ことができる歩行訓練装置を提供することにある。【解決手段】歩行面装置２は、被訓練者の歩行面５と、
この歩行面を駆動する駆動手段とを備え、介助装置３
は、被訓練者の腰部を前方及び側方で支持し、左右のア
ームの間隔が調整可能なサポートアーム４２と、このサ
ポートアームを駆動する駆動手段とを備え、前記サポー
トアームは、被訓練者を所望の範囲で移動可能に支持す
るベルトを取り付け可能にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，歩行訓練装置に関
し，高齢者や病気や事故等によって歩行機能に障害を生
じた人の歩行機能を回復させることができる歩行訓練装
置及び歩行訓練システムに関する．

【０００２】

【従来の技術】近年は，特に高齢者で脚力が著しく衰え
た結果，寝たきりの生活を送る人が増えている．また，
病気や事故によって歩行機能に障害を生じる人も多い．
このような人達にとって，歩行機能の回復訓練は非常に
重要である．歩行訓練にための訓練用具としては、実開
平２−１１３１号公報に記載されたものがあり、被訓練
者は、平行に渡した２本の手すりの間を「つかまり歩
き」で往復して、歩行訓練を行うことができる。なお、
この公報に記載された歩行補助平行棒では、複数組の平
行棒を交差させたり、平行棒並びに歩行路に凹凸を形成
したりしている。

【０００３】また、特開平８−１４１０２６号公報に
は、被訓練者の歩行面となる左右一対の環状ベルトと、
被訓練者の身体を支持する把持手段を備えた訓練装置が
開示されている。この装置の把持手段は、被訓練者の脇
の下に位置して被訓練者を左右上下方向に支持し、さら
に、この把持手段に取り付けられた、被訓練者の腰部と
脚部に装着されるベルトにより、被訓練者を上下方向に
支持している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような平行棒を
使用した歩行訓練では、被訓練者が受ける負荷を自由に
調整あるいは選択して訓練することはできなかった。す
なわち、被訓練者が脚力によらず体を支持するために
は、平行棒に自ら掴まるか、介助者の力を借りる必要が
あり、この場合被訓練者は、脚力、体力、体調または回
復度等に応じて、適切な負荷あるいは介助する力を常に
安定して受けながら訓練をすることができなかった。ま
た、被訓練者は平行棒に掴まるため、上半身を使った歩
行訓練を自由に行うことも難しかった。

【０００５】一方、特開平８−１４１０２６号公報に記
載された訓練装置では、環状ベルトと把持手段とを制御
して、被訓練者への負荷を制御することにより、上記平
行棒における問題に対処している。しかし、上半身を使
った歩行訓練を行うことについては、まだ十分に考慮さ
れているとは言えない。

【０００６】そこで、本発明の第１の目的は、被訓練者
に応じて適切な歩行訓練を容易に行うことができる歩行
訓練装置を提供することにある。

【０００７】また、本発明の第２の目的は、離れた場所
から歩行訓練を指導可能にした歩行訓練システムを提供
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、歩行面装置と、この歩行面装置の前方に前記歩行面
装置上で被訓練者を介助する介助装置とを具備して成る
歩行訓練装置において、前記歩行面装置は、被訓練者の
歩行面と、この歩行面を駆動する駆動手段とを備え、前
記介助装置は、被訓練者の腰部を前方及び側方で支持
し、左右のアームの間隔が調整可能なサポートアーム
と、このサポートアームを駆動する駆動手段とを備え、
前記サポートアームは、被訓練者を所望の範囲で移動可
能に支持するベルトを取り付け可能にしたものである。

【０００９】また、歩行面装置と、この歩行面装置の前
方に前記歩行面装置上で被訓練者を介助する介助装置と
を具備して成る歩行訓練装置において、前記歩行面装置
は、被訓練者の歩行面と、この歩行面を駆動する駆動手
段とを備え、前記介助装置は、被訓練者の腰部を前方及
び側方で支持し、左右のアームの間隔が調整可能なサポ
ートアームと、このサポートアームを駆動する駆動手段
とを備え、前記サポートアームは、前後方向の深さが１
５５ｍｍ以下で、その後端部にベルトを取り付け可能に
したものである。

【００１０】また、歩行面装置と、この歩行面装置の前
方に前記歩行面装置上で被訓練者を介助する介助装置と
を具備して成る歩行訓練装置において、前記歩行面装置
は、被訓練者の歩行面と、この歩行面を駆動する駆動手
段とを備え、前記介助装置は、被訓練者の腰部を前方及
び側方で支持し、左右のアームの間隔が調整可能なサポ
ートアームと、このサポートアームを駆動する駆動手段
とを備え、前記サポートアームは、左右のアームの厚さ
は４０ｍｍ以下であり、被訓練者を所望の範囲で移動可
能に支持するベルトを取り付け可能にしたものである。

【００１１】また、歩行面装置と、この歩行面装置の前
方に前記歩行面装置上で被訓練者を介助する介助装置と
を具備して成る歩行訓練装置において、前記歩行面装置
は、被訓練者の歩行面と、この歩行面を駆動する駆動手
段とを備え、前記介助装置は、被訓練者の腰部を前方及
び側方で支持し、左右のアームの間隔が調整可能なサポ
ートアームと、このサポートアームを駆動する駆動手段
とを備え、前記サポートアームは、上下方向は前記歩行
面から６００〜１２００ｍｍの範囲で、前後方向は±１
１０ｍｍの範囲で駆動され、被訓練者を所望の範囲で移
動可能に支持するベルトを取り付け可能にしたものであ
る。

【００１２】また、歩行面装置と、この歩行面装置の前
方に前記歩行面装置上で被訓練者を介助する介助装置と
を具備して成る歩行訓練装置において、前記歩行面装置
は、被訓練者の歩行面と、この歩行面を駆動する駆動手
段とを備え、前記介助装置は、被訓練者の腰部を前方及
び側方で支持し、左右のアームの間隔が調整可能なサポ
ートアームと、このサポートアームを駆動する駆動手段
とを備え、前記サポートアームに位置合せスイッチを備
え、このスイッチを押している間のみ、前記サポートア
ームの駆動装置は位置合せのための制御モードに入り、
歩行訓練中は前記位置合せスイッチの入力は無視される
ようにし、前記サポートアームに、被訓練者を所望の範
囲で移動可能に支持するベルトを取り付け可能にしたも
のである。

【００１３】また、歩行面装置と、この歩行面装置の前
方に前記歩行面装置上で被訓練者を介助する介助装置
と、前記歩行面装置及び介助装置を制御する統括制御装
置とを具備して成る歩行訓練装置において、前記歩行面
装置は、被訓練者の歩行面と、この歩行面を駆動する駆
動手段とを備え、前記介助装置は、被訓練者の腰部を前
方及び側方で支持し、左右のアームの間隔が調整可能な
サポートアームと、このサポートアームを駆動する駆動
手段とを備え、前記統括制御手段は、他の情報処理装置
と接続されて、被訓練者の訓練に関する情報を前記情報
処理装置から取り込んで、前記サポートアーム及び歩行
面の各駆動手段を制御する手段であって、前記サポート
アームに、被訓練者を所望の範囲で移動可能に支持する
ベルトを取り付け可能にしたものである。

【００１４】また、歩行面装置と、この歩行面装置の前
方に前記歩行面装置上で被訓練者を介助する介助装置と
を具備して成る歩行訓練装置において、前記歩行面装置
は、被訓練者の歩行面と、この歩行面を駆動する駆動手
段とを備え、前記介助装置は、被訓練者の腰部を前方及
び側方で支持し、左右のアームの間隔が調整可能なサポ
ートアームと、このサポートアームを駆動する駆動手段
とを備え、前記サポートアームは、被訓練者を所望の範
囲で移動可能に支持するベルトを取り付け可能であっ
て、前記歩行面装置と介助装置とは分離可能に固定した
ものである。

【００１５】また、歩行面装置と、この歩行面装置の前
方に前記歩行面装置上で被訓練者を介助する介助装置と
を具備して成る歩行訓練装置において、前記歩行面装置
は、被訓練者の歩行面となる環状ベルトと、この環状ベ
ルトを駆動する駆動手段とを備え、前記介助装置は、被
訓練者の腰部を前方及び側方で支持し、左右のアームの
間隔が調整可能なサポートアームと、このサポートアー
ムを駆動する駆動手段とを備え、前記環状ベルトは、一
定速度で駆動されるモードと、被訓練者の歩行速度に合
わせて駆動されるモードとを備えて駆動され、一定速度
での駆動は、最大速度を３km/hに制限したものである。

【００１６】また、歩行面装置と、この歩行面装置の前
方に前記歩行面装置上で被訓練者を介助する介助装置と
を具備して成る歩行訓練装置において、前記介助装置
は、被訓練者の腰部を前方及び側方で支持し、左右のア
ームの間隔が調整可能なサポートアームと、このサポー
トアームを駆動する駆動手段とを備え、前記歩行面装置
は、被訓練者の歩行面となる環状ベルトと、この環状ベ
ルトを駆動する駆動手段と、前記環状ベルトの前端部及
び後端部に被訓練者が接近したことを検知する検知手段
とを備え、前記環状ベルトの駆動手段は、環状ベルトを
停止する第１の停止モードと、この第１の停止モードよ
りも長い時間で環状ベルトを停止する第２の停止モード
とを備え、前記検知手段が被訓練者を検知した場合に、
前記環状ベルトを第２の停止モードで停止するものであ
る。

【００１７】また、歩行面装置と、この歩行面装置の前
方に前記歩行面装置上で被訓練者を介助する介助装置と
を具備して成る歩行訓練装置において、前記介助装置
は、被訓練者の腰部を前方及び側方で支持し、左右のア
ームの間隔が調整可能なサポートアームと、このサポー
トアームを駆動する駆動手段と、被訓練者を検出する検
出手段とを備え、前記歩行面装置は、被訓練者の歩行面
となる環状ベルトと、この環状ベルトを駆動する駆動手
段とを備え、前記環状ベルトの駆動手段は、環状ベルト
を停止する第１の停止モードと、この第１の停止モード
よりも長い時間で環状ベルトを停止する第２の停止モー
ドとを備え、訓練中に前記検出手段が被訓練者を検出し
ない場合に、前記環状ベルトを第２の停止モードで停止
するものである。

【００１８】また、上記第２の目的を達成するために、
歩行面装置と、この歩行面装置の前方に前記歩行面装置
上で被訓練者を介助する介助装置とを具備して成る歩行
訓練装置を用いた歩行訓練システムにおいて、(1)訓練
中の被訓練者の生体情報採取手段、(2)被訓練者を撮影
する第１の撮影手段、(3)被訓練者に情報を提示する第
１の表示手段、(4)前記歩行訓練装置とは離れた場所に
置かれた第２の表示手段、(5)前記生体情報を第２の表
示手段側にいる人間に伝達する生体情報伝達手段、(6)
第２の撮影手段から第１の表示手段へ、第１の撮影手段
から第２の表示手段へ情報を転送する転送手段、(7)被
訓練者と第２の表示手段側の人間との会話を実現する会
話手段、(8)指導者から歩行訓練機の操作を可能にする
指導者側操作手段、(9)第２の表示手段に第１の撮影手
段からの情報を優先的に表示する割込手段、を備えたこ
とを特徴とする歩行訓練システム。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づいて、詳細に説明する。

【００２０】図１は、歩行訓練機１の全体的構成を示す
図である。歩行訓練機１は、歩行面装置２、介助装置
３、画像表示装置５６及びこれらの装置を制御する統括
制御装置４を備えて構成されている。

【００２１】歩行面装置２は、回転可能な無限動からな
る歩行面を成し、例えば、環状ベルト５を備えている。
この上で被訓練者Ｕは場所を移動することなく、歩行を
含む訓練を行うことができる。このとき、環状ベルト５
は、左右に１本ずつ（左足用５Ａ、右足用５Ｂ）備えて
左右の足の動きに合わせて動作するようにすることが好
ましいが、これを必要としない場合には１本であっても
よい。

【００２２】歩行面装置２の前方に配置され、歩行面装
置２と分離可能に備えられた介助装置３は、被訓練者Ｕ
を保持し、負荷の軽減と姿勢の矯正を行う。ここで、負
荷の軽減は、一般には体重免荷もしくは免荷と呼ばれる
もので、鉛直の力を上方に作用させて被訓練者Ｕが支持
すべき体重を軽減するものである。従来は被訓練者Ｕを
上方につり上げたり、水中で訓練を実施したりして実現
していた。一方、姿勢の矯正は、例えば、被訓練者Ｕの
体幹が鉛直になるよう、姿勢が傾いた時に引き戻す向き
に力を作用させることである。

【００２３】統括制御装置４は、介助装置３のパネル６
の側面及び内部に収納されており、各装置と電気的に接
続されている。なお、被訓練者Ｕの歩行訓練には指導者
Ｓがあたる。

【００２４】また、本実施例では、介助装置３のパネル
６の背面側に段部を設け、ここに画像表示装置５６を載
置しており、画像表示装置５６は介助装置３のパネル６
と分離可能に備えられ、装置の高さを低くし、かつ重量
を軽くして容易に移動、運搬できるようにしている。さ
らに映像のソースを映像再生装置５７より供給できるよ
うになっている。ここで、画像表示としては、映像のソ
ースを映像再生装置５７で再生するか、外部入力とする
かを選択可能にするための選択手段である切換スイッチ
を設ける。外部入力の一例は、遠隔地（場所）にいる理
学療法士との通信情報あるいは映像であるが、これにつ
いては後で述べることとする。本実施例の映像再生装置
５７はレーザーディスクを用いており、好みの映像を見
ながら訓練を行うことができる。これにより、楽しみな
がら歩行の訓練を実施できる。その際、再生速度を歩行
速度に比例させるか否かを選択できる。

【００２５】さらに被訓練者撮影手段７１として、本実
施例では、被訓練者Ｕの全身を側面から撮影する位置に
ビデオカメラを設けている。

【００２６】歩行訓練機１の寸法は、従来の歩行訓練用
の平行棒が、全長３５００ｍｍ、全幅１０００ｍｍ程度
であることから、長さＬが３５００ｍｍ以下、幅Ｄが１
０００ｍｍ以下とすることが好ましい。本実施例の場
合、Ｌが３１０８ｍｍ、Ｄが９３０ｍｍ（歩行面装置部
分は９００ｍｍ）としており、更にコンパクト化を図っ
ている。また、環状ベルト５からパネル６の上面までの
高さＨ１は１０５０ｍｍ以下とし、画像表示装置５６の
中央部までの高さＨ２は１３００ｍｍ以下としている。
これは立位時の目の高さに比べて下方であるが、一般に
高齢者や訓練初期の身障者は視点が下方になるため、被
訓練者Ｕの視点が下方であっても映像などを見ながら訓
練を行うことができる。

【００２７】以下、各装置の構成について説明する。

【００２８】図２及び図３は歩行面装置の構成を示す図
である。歩行面装置２は、訓練者の左右の足に対応した
２本の環状ベルト５（左足用５Ａ、右足用５Ｂ）と、左
右それぞれの環状ベルト５を駆動する駆動手段７と、環
状ベルト５を支持する支持手段８と、駆動手段７及び支
持手段８の固定部材を固定するフレーム９から成る。

【００２９】駆動手段７は、駆動ローラ１０、従動ロー
ラ１１及び回転機構１２を備える。従動ローラ１１は歩
行方向の位置に調節可能となっており、駆動ローラ１０
と従動ローラ１１に巻かれた環状ベルト５は、適切な張
力で張られている。駆動ローラ１０を動かす機構である
回転機構１２は、互いに独立した同じ機構であり、例え
ば、ベルトを介してモータによって回転駆動する。これ
により、環状ベルト５は回転することになる。また、回
転機構１２には、その回転に伴って環状ベルト５の速度
を検出する速度検出手段１３と、環状ベルト５を固定保
持する、例えばモータブレーキからなる制動手段１４が
備えられている。ここで、駆動ローラ１０及び従動ロー
ラ１１は太鼓状の形状、もしくはクラウンを設けた形状
とし、環状ベルト５の蛇行を防止することが望ましい。
さらに、環状ベルト５の前後端に上下方向に回転軸を持
つプーリ１５を付設し、環状ベルト５の蛇行を規制して
もよい。

【００３０】歩行面装置２の固定部材であるフレーム９
には、連結穴１６と、車輪１７と、水平調節装置１８
と、歩行領域検知センサ１９が備えられている。歩行面
装置２と介助装置３とは分離可能な構造であるが、介助
装置３の基部２８とフレーム９の連結穴１６とをねじ等
で連結固定する。また歩行面装置２のケーブルもコネク
タで分離可能となっている。なお、図中２点鎖線で示し
たように、歩行面装置２の回転機構１２等は、介助装置
３のパネル６の内部に収納される。

【００３１】歩行面装置２を移動する場合は、水平調節
装置１８、例えば、レベリングボルトを上方へ持ち上
げ、車輪１７のみ床面に設置させ移動させる。逆に、歩
行面装置２を固定する場合は、水平調節装置１８を下方
へさげ、車輪１７を浮かせて床面に設置させる。これに
より、被訓練者Ｕの身体が左右前後に揺れてもフレーム
９は動かない。このとき、床面は一般に凹凸があるた
め、フレーム９の上面に水準器を乗せ、あるいはフレー
ム９に埋め込んでおき、各々の水平調節装置１８で歩行
面装置２を水平にすることが望ましい。

【００３２】歩行面装置２の前後の両端、計４箇所に
は、歩行領域検知センサ１９があり、被訓練者Ｕが正常
な歩行領域内で歩行しているかを判断する。歩行領域検
知センサ１９が検知した場合、訓練者の姿勢が異常であ
ると判断し、統括制御装置４からの指示で、減速時間が
０．３秒から０．８秒の範囲内でゆるやかに減速して停
止した後、制動手段１４によって環状ベルト５は固定保
持される。なお、歩行領域検知センサ１９は、後述する
訓練の開始／終了スイッチ６７、６８と連動しており、
開始スイッチ６７を押したのち終了スイッチ６８が押さ
れるまで、または訓練の設定の時間が終了するまでの
間、すなわち、歩行訓練中のみ働き、訓練者の誘導や位
置合わせ時などでは動作しない。

【００３３】支持手段８は、環状ベルト５の下面に、ベ
ルトの長手方向を横切る方向に回転軸を持つように、多
数配列された受動的に回転可能なローラ２１からなり、
環状ベルト５はローラ２１によって支持されている。こ
れにより、環状ベルト５との抵抗力（主に摩擦力）が少
なくなるよう構成している。

【００３４】また、歩行面装置２は設置スペースに応じ
て図４に示すような、スロープ２２を付設して構成され
る。このスロープ２２は段差なく歩行面装置２に乗り入
れるためのものであり、一端の高さが歩行面装置２の高
さとほぼ同一となっている。また傾斜角は７°以内とな
っており、例えば、指導者なしで車椅子で乗り入れるこ
とも可能である。スロープ２２は歩行面装置２に対し着
脱可能に備えられるものであり、歩行面装置２の後方に
連接配置することが望ましいが、歩行面装置２の左右方
向に連接してもよい。歩行面装置２の後方に連接した場
合は、歩行方向に相当量のスペースの確保を要するが、
左右方向に連接した場合には、歩行訓練機１の前後方向
に大きなスペースを必要としない。

【００３５】歩行面装置２は、被訓練者Ｕが後ろに蹴っ
て歩こうとする力を受けて環状ベルト５を動かす「負荷
歩行」と、設定された一定速度で環状ベルト５を動かす
「定速歩行」との２通りの制御を有しており、指導者Ｓ
が被訓練者Ｕの状態に応じて動作を選択する。

【００３６】図５は、介助装置の全体的構成を示す図で
ある。介助装置３は、被訓練者Ｕの身体を支える把持手
段２３、この把持手段２３の姿勢を変化させる駆動手段
２４、被訓練者Ｕが把持手段２３に印加している力を検
出する力センサ２５及び各手段の制御を行う統括制御装
置４から構成され、把持手段２３を介して被訓練者Ｕに
力を作用させて、「負荷の軽減」と「姿勢の矯正」を行
う。

【００３７】駆動手段２４は、リンク機構２６、回転機
構２７及び基部２８から成る。基部２８は、介助装置３
の固定支持部として機能する。基部２８の上部には、リ
ンク機構２６を動かす機構である回転機構２７が設けて
ある。回転機構２７は、互いに独立して回転する右側回
転軸２９と左側回転軸３０とを有する。右側回転軸２９
と左側回転軸３０は、リンク機構２６の駆動リンク３
１、３２の一端に連結され、例えば、ベルトを介してモ
ータによって回転駆動する。すなわち、右側回転軸２９
の回転に従って矢印の如く駆動リンク３１は横移動し、
左側回転軸３０の回転に従って矢印の如く駆動リンク３
２は上下動する。なお、図示していないが回転機構２７
には、回転角度、角速度を測定する左右の角度センサ３
３、角速度センサ３４と、回転機構２７を制動する制動
手段３５が備えられている。

【００３８】リンク機構２６の駆動リンク３１、３２の
他端はそれぞれ短従動リンク３６、長従動リンク３７と
回転可能な節３８で連結され、短従動リンク３６の他端
も長従動リンク３７と回転可能な節３８で連結されてい
る。このような機構とすることで、２つの駆動リンク３
１、３２の動きに追従して、長従動リンク３７が矢状面
（被訓練者Ｕの進行方向と鉛直方向とがなす平面）内で
動作する。

【００３９】長従動リンク３７の先端部には力センサ２
５が連結されている。力センサ２５は、矢状面内の力を
測定する機能を有しており、把持手段２３を介して被訓
練者Ｕと介助装置３の間に作用する力を測定する。

【００４０】長従動リンク３７の先端部近傍には、ハン
ドル３９が取り付けてある。被訓練者Ｕの上半身が前後
左右に著しく揺動する場合は、ハンドル３９を握って歩
行訓練をさせることにより、上半身の揺れを抑えること
ができる。体の揺れを抑えて歩くのは、歩行中の重心の
移動を極力抑えた静歩行を行うことができる。機能回復
訓練を始めたばかりの被訓練者などに適している。上半
身の揺動が小さくなると、今度はハンドル３９を握らず
に左右の腕をリズミカルに振って歩く訓練を行うのがよ
い。これは動歩行と呼ばれる歩き方であり、健常者が普
通に行っている歩行である。

【００４１】また、力センサ２５に検出されない部位に
ハンドル３９を付設しているので、転倒しそうな場合で
も、被訓練者Ｕに作用する力が急変しないので、動揺を
与えることなく被訓練者自身でハンドル３９を掴み転倒
防止を図れる。ハンドル３９の形状は、一端が長従動リ
ンク３７に固定され、開放端は平行棒の如く水平な構造
となっていてもよいし、また半円状となっていてもよ
い。このハンドル３９には被訓練者Ｕが握る部分である
グリップ４０と、停止スイッチ４１が備えられている。
停止スイッチ４１は、歩行訓練機１を被訓練者自身で停
止させるものであり、ハンドル３９の中央部に設置され
ている。これにより、誤投入を防ぐとともに、例えば、
片麻痺患者に対しても使用できる。

【００４２】力センサ２５の他端には被訓練者Ｕの身体
を支える把持手段２３が取り付けてある。把持手段２３
は、一端を力センサ２５に接続し、被訓練者の腰部の前
方及び側面を支持するサポートアーム４２と、腰部後方
を支持する後方転倒防止ベルト４３、殿部の下の位置を
支える沈み込み防止ベルト４４、腰部と股部で確実に保
持する身体保持ベルト４５等様々なベルト装具を備えて
おり、このベルト装具は被訓練者Ｕの歩行機能回復状態
に応じて変更して用いられる。

【００４３】例えば、姿勢の矯正を行う場合には、身体
保持ベルト４５なしで十分適用でき、サポートアーム４
２と後方転倒防止ベルト４３を用いる。サポートアーム
４２は、被訓練者の前方及び左右の腰部を支持し、サポ
ートアーム４２に接続した後方転倒防止ベルト４３は、
後方の腰部を支持する。サポートアーム４２と後方転倒
防止ベルト４３により、被訓練者の腰は囲まれ、鉛直方
向を除いた転倒防止が実現される。

【００４４】また、被訓練者の目的に応じて沈み込み防
止ベルト４４を付設してもよい。サポートアーム４２に
接続した沈み込み防止ベルト４４は、被訓練者Ｕの殿部
の下の位置にくるよう長さ調節される。これにより、し
りもち等の状態が発生しそうな場合には、殿部を支持す
ることが可能となり、安全対策に有効である。

【００４５】負荷の軽減を行う場合には、サポートアー
ム４２と身体保持ベルト４５を用いる。図５の構成にお
ける身体保持ベルト４５は、腰部と股部で保持して、被
訓練者を確実に支えるように機能する。ここで、後方転
倒防止ベルト４３は必ずしも必要ではないが、これを組
み合わせて使用してもよい。これによって、被訓練者は
体のバランスをとりやすく、また体がサポートアーム４
２から離れすぎて、力センサ２５及び後述する訓練者検
知センサ４９で被訓練者の状態を検出することが困難に
なるのを防ぐことができる。

【００４６】把持手段２３の基本構成要素であるサポー
トアーム４２について図６を併用して説明する。力セン
サ２５に取り付けたサポートアーム４２は、左右の把持
部４６、４７と、この把持部４６、４７の幅を被訓練者
Ｕの体型に合わせるための調整機構４８とから成る。ま
た、サポートアーム４２には訓練者検知センサ４９と、
位置合せスイッチ５０とが備えられている。

【００４７】左右の把持部４６、４７は左右対称の構造
であり、支持部材５１の一端が調整機構４８に支持され
た略Ｌ字型の形状をしており、支持部材５１の他端は、
後方転倒防止ベルト４３及び沈み込み防止ベルト４４を
接続するための接続口５２と、身体保持ベルト４５を接
続するための接続口５３が取り付けられている。また、
支持部材５１はクッション材５４で覆われるように構成
されている。なお、左右の把持部４６、４７の幅ｗ２
は、腕を振って歩行するのに邪魔にならないよう、腕を
自然に垂らした状態での腰部と腕のすきまより小さい４
０ｍｍとしている。

【００４８】調整機構４８は、支持部材５１を軸受等に
よって支持するとともに、矢印６０１、６０２の如くス
ライド可能に形成されている。また、図示していない
が、把持部４６、４７を所望の幅に合わせた後、支持部
材５１を固定するストッパ機構と、調整機構４８の外周
を覆うクッション材が設けられている。

【００４９】左右の把持部４６、４７の内側の幅ｗ１
は、体型統計資料において、腸骨稜幅の「平均値（２７
４ｍｍ）−２×標準偏差（１７ｍｍ）」により算出した
最小値と、殿幅の「平均値（３１８ｍｍ）＋２×標準偏
差（１４ｍｍ）」により算出した最大値と、腰回りの動
きの自由度を与えるための余裕幅と、衣服の厚さ（２５
ｍｍと想定）から求められ、３００ｍｍから４００ｍｍ
の範囲内で調節可能としている。もちろん、これ以上の
調整範囲をもつようにしてもよいが、調整機構４８で支
持部材５１をしっかりと保持するために、調整範囲を４
００ｍｍまでとして、支持部材５１が調整機構内にでき
るだけ多く含まれるようにすることが望ましい。

【００５０】サポートアーム４２は、指導者Ｓが操作し
やすいよう小型化するために、把持部４６、４７の長さ
（深さ）ｂを１５５ｍｍ以下としている。これにより、
腹部厚径の「平均値（１８８ｍｍ）−２×標準偏差（１
８ｍｍ）」により算出した最小値の人に対しても、後方
転倒防止ベルト４３で被訓練者Ｕを後方から密着させる
ことを可能としている。これにより、被訓練者の前後方
向への倒れ具合等の状態は、サポ−トア−ムを介して、
力センサにより常時良好に検出されることになり、介助
装置により適切な介助を行うことができる。

【００５１】上記の腸骨稜幅及び殿幅は、例えば、「計
測値のデザイン資料人体を測る」（小原、内田、八田
著、日本出版サービス１９８６年第１版出版）に、男女
の各平均値及び標準偏差が記載されている。

【００５２】訓練者検知センサ４９は、被訓練者の有無
を検知する反射型の光センサであり、訓練中に被訓練者
を検知できなくなると、被訓練者Ｕの転倒であると判断
し、歩行面装置２は、統括制御装置４からの指示で、減
速時間が０．３秒から０．８秒の範囲内でゆるやかに減
速して停止した後、制動手段１４によって環状ベルト５
は固定保持される。また、介助装置３を予め設定した待
避位置に移動させるときに、被訓練者の存在を検知した
場合には、動作を行わないこととし、プロテクタの役目
もなす。このとき、後方転倒防止ベルト４３は被訓練者
Ｕがセンサ４９から離れてしまうのを防止して、誤った
検出を防止するのに役立つ。

【００５３】位置合せスイッチ５０は、サポートアーム
４２を被訓練者Ｕの腰位置に合わせる設定時に用いるも
ので、この位置合せスイッチ５０が押されている間は、
統括制御装置４は、位置合わせの状態に移り、力指令値
をゼロとして与えて制御する。このため、サポートアー
ム４２は軽い力で動作することになり、サポートアーム
４２を被訓練者の腰位置に設定することが容易にでき
る。なお、訓練中は位置合せスイッチ５０は無効とな
る。

【００５４】介助装置３は、身長が１３０ｃｍから１８
０ｃｍの被訓練者を対象としており、その被訓練者の体
格から、サポートアーム４２が被訓練者の腰部位置でサ
ポートすることを考慮して、訓練時の介助装置３の基準
位置の設定範囲を決定した。その範囲に訓練時の身体の
動揺分を足した範囲が必要な可動範囲になる。すなわ
ち、上下方向では６３０ｍｍから１１８０ｍｍの範囲で
あり、前後方向は±１１０ｍｍを有している。この可動
範囲は、上方向には１２００ｍｍ、下方向には６００の
高さまでカバーすれば十分であろう。この範囲を覆うよ
うに可動制限範囲を設定している（以下ソフトリミット
と呼ぶ）。このような範囲に限定することにより、リン
ク機構をコンパクトにすることができ、介助装置さらに
は歩行訓練装置全体をコンパクトにすることができる。
さらにその外側に図示していないがリミットスイッチ７
８を用いて電気的に駆動を止める制限範囲（ハードリミ
ット）と、機構的な動作限界の制限範囲（メカストッパ
７９）を備えている。介助装置３は使用者Ｔ（被訓練者
Ｕ及び指導者Ｓ）が装置に加える力に応じて動作するよ
う制御されているため、ソフトリミットを越えたときに
は範囲内に戻す力を発生させる制御をすることにした。
位置合わせ中に訓練時の介助装置３の基準位置設定範囲
を越えた場合も同様に範囲内に戻す力を発生させる。

【００５５】また、訓練中に異常が発生して歩行面装置
２が急停止すると、歩行速度に比例した衝撃を被訓練者
Ｕは受けることになる。そこで、被訓練者Ｕの安全のた
めに、異常の種類によって、介助装置３、歩行面装置２
とも急停止する異常停止モードと、介助装置３は急停止
するが、歩行面装置２はゆるやかに減速して停止する非
常停止モードを設けている。ゆるやかに停止する非常停
止モードとなるのは、歩行領域検知センサ１９、訓練者
検知センサ４９、被訓練者用の停止スイッチ４１、及び
後述する指導者用の非常停止スイッチ５５から検出され
た場合である。

【００５６】なお、図５では図示していないが、歩行面
装置２と同様に介助装置３のパネル６には、車輪と水平
調節装置が備えられており、移動及び固定が可能な構造
となっている。

【００５７】次に、図７を用いて統括制御装置の構成に
ついて説明する。

【００５８】統括制御装置４は、介助装置３、歩行面装
置２、画像表示装置５６を制御するための構成要素８
０、８１、８２、８３と、操作部５８、表示器５９等か
ら成る。

【００５９】歩行訓練器１の操作は、操作部５８より行
う。外乱光などの影響を低減させ、操作しやすくするた
め、操作部５８は、パネル６の側面に鉛直方向に対して
傾斜して取り付けてある。操作部５８は、入力装置６０
と、歩行訓練機１の運転状態を示す運転状態表示６１
と、歩行訓練機１の検出手段から測定できる被訓練者Ｕ
の訓練中の挙動を表示する被訓練者挙動表示６２と、歩
行訓練機１の各装置の動作設定や被訓練者Ｕの訓練中の
挙動を記憶する着脱あるいは交換可能な記憶媒体６３Ａ
と、記憶媒体６３Ａの読み書きをする読み書き装置６３
Ｂと、操作部５８固有の記憶装置である内部記憶６４か
らなる。例えば、３．５インチのフレキシブルディスク
に読み書きを行うディスクドライブを備えた小型のコン
ピュータである。この記憶媒体には特に制限はなく、Ｉ
Ｃカード、磁気記録部を有するカードなどの利用も考え
られる。操作部５８の入力装置６０は、訓練条件等の入
力を行う速度増減スイッチ６５、重み増減スイッチ６６
と、訓練の指示を行う開始スイッチ６７、終了スイッチ
６８等を備えている。

【００６０】近年、病院等、各種施設においては、患者
等の利用者に磁気記録部を有するカードを配布し、この
カードあるいはこのカードに記録された識別符号等で、
その利用者の情報、例えばカルテに記載されるような情
報等を管理する傾向にある。そこで、歩行訓練時の各種
情報も他の情報（カルテに記載される情報等）と共に管
理することが好ましい。この場合、本実施例の歩行訓練
装置あるいはその統括制御装置をメインのコンピュータ
と接続し、カードによって訓練情報を取り込み可能にす
ることは有効である。

【００６１】表示器５９は、被訓練者Ｕの前面にあたる
パネル６に取り付けてある。表示器５９には、運転状態
表示６１や被訓練者挙動表示６２の内容を簡素化して表
示する。例えば、訓練の残り時間と歩行速度のみであっ
ても、被訓練者Ｕにとっては有益な情報である。なお、
画像表示装置５６に表示器５９と同等の表示を行って、
兼用とするのもよい。その際に、情報は画像表示装置５
６の隅にオーバーラップさせても良い。

【００６２】介助装置制御装置８０の構成を図８に示
す。本装置は、操作部５８で入力した設定にしたがっ
て、歩行訓練中の介助装置３を制御する介助制御と、位
置合せの時の力指令値をゼロとして与えた制御（力ゼロ
制御）とを統括する。

【００６３】介助制御は、把持手段２３を介して被訓練
者Ｕに及ぼす力を制御するものである。詳細は後述す
る。また、力ゼロ制御とは介助装置３が把持手段２３を
介して作用する力が０になるようにする制御である。こ
のため、把持手段２３を介して介助装置３に外力を作用
させると、把持手段は力の作用している向きに、作用し
ている力の大きさに比例した速度で動くことになる。こ
の制御は、例えば指導者Ｓが把持手段２３の位置を合わ
せるときに有効である。どちらの場合も、駆動力演算手
段８４が力センサ２５から得られる把持手段２３に作用
している力と、力の目標値と、角度センサ３３の情報か
ら、駆動手段２４が出すべき力を演算して実現する。

【００６４】また、訓練中の介助装置３の力センサ２５
及び角度センサ３３の情報を操作部５８に転送する。力
センサ２５の情報は被訓練者Ｕが介助装置３に介助され
た力を表しており、角度センサ３３からは被訓練者Ｕの
体（主として上半身）の動きを推定する目安となる。

【００６５】歩行面装置制御装置８１の構成を図９に示
す。本装置は、操作部５８で入力した設定にしたがっ
て、負荷歩行の制御と、定速歩行の制御とを統括する。
負荷歩行の制御の詳細は後述する。定速歩行では、環状
ベルト５の速度が操作部５８で入力された速度目標にな
るように動作させる。どちらの場合も、回転力演算手段
８５が速度検出手段１３の情報から、回転機構１２が出
すべき力を演算して実現する。

【００６６】また、訓練中の歩行面装置２の速度検出手
段１３の情報を操作部５８に転送する。速度検出手段１
３の情報は被訓練者Ｕの歩行速度に相当する。

【００６７】画像表示装置制御装置８２は、操作部５８
で入力した設定にしたがって、歩行速度に連動した映像
再生を行う制御と、後述する遠隔訓練での制御とを統括
する。

【００６８】検知入力装置８３の構成を図１０に示す。
本装置は、歩行面装置２及び介助装置３に備わっている
非常状態を示すセンサやスイッチからの信号を受けて運
転状態の変更を決定する手段である。歩行訓練機１が動
作中に検知入力装置に信号が入力されると、動作判断部
８６が信号の種類に応じて歩行面装置２及び介助装置３
の停止を操作部５８に指令し、被訓練者Ｕの安全を確保
する。入力される信号は、リミットスイッチ７８、訓練
者検知センサ４９、歩行領域検知センサ１９、停止スイ
ッチ４１、非常停止スイッチ５５である。

【００６９】次に、歩行訓練機１の使われ方について説
明する。

【００７０】介助装置３の目的は、被訓練者Ｕに対して
適当な力を作用させて、負荷軽減もしくは姿勢の矯正を
行うことにあり、被訓練者Ｕの症状及び訓練目的に応じ
て、どちらかの動作が指導者Ｓにより選択される。

【００７１】介助装置３の可動範囲は矢状面内にあるか
ら、介助力は鉛直方向の力と進行（前後）方向の力との
合力となる。そこで、訓練開始時の直立した時の介助装
置３の先端を基準位置として、鉛直、進行各方向の介助
力を基準位置からの変位の関数として与える。ただし、
変位に対する介助力の値の連続性を保つものとする。

【００７２】(1.1)姿勢の矯正例えば進行方向について、介助力と変位の関数を原点を
通る直線とすると、被訓練者Ｕには変位の大きさに比例
し変位と反対向きの力が作用することになり、被訓練者
Ｕは前後からばねで押されている感覚を得、姿勢の矯正
がなされる。傾きは被訓練者Ｕの筋力の回復度合いに応
じて設定することができるが、この実施例では５[kgf/c
m]としている。これは、介助装置３の先端に関してコン
プライアンス制御を行うことなる。さらに変位に対して
しきい値である訓練領域限界を設け、しきい値より大き
くなると傾きが大きくなるように設定する（この実施例
では１０[kgf/cm]）と、被訓練者Ｕに作用する力が急変
することになり、被訓練者Ｕにとっては、訓練領域の外
にあたかも壁が接しているかのような感覚を得る。傾き
の大きさが壁の弾力性の感覚に相当する。しきい値を変
更することにより仮想的な壁の位置は任意に設定できる
ため、被訓練者Ｕの姿勢の許容範囲を設定すれば被訓練
者Ｕの転倒防止が実現できる等、安全対策に有効であ
る。さらに、鉛直方向についても同様の設定を行うと、
姿勢の矯正がより確実なものになる。

【００７３】このとき被訓練者Ｕに接する把持手段２３
は、身体保持ベルト４５無しで十分適用できる。

【００７４】(1.2)負荷の軽減鉛直方向のみ、被訓練者Ｕを持ち上げるよう作用させ
る。しかし、変位に依らず一定の力を作用させるとする
と、被訓練者Ｕが介助装置３にもたれかかるとそのまま
介助装置３と共に下がり続けてしまう。そこで下向き変
位にしきい値を設け、変位がそれ以下になるとある傾き
（この実施例では１０[kgf/cm]）で上向きの力が増加す
るようにする。これにより、被訓練者Ｕは上方に押し戻
される。また進行方向については、「姿勢の矯正」時と
同じ設定にする。これにより、被訓練者Ｕの姿勢を矯正
しながら負荷の軽減を行うことが出来る。

【００７５】免荷力と被訓練者体重の比（免荷力／被訓
練者体重）は、当然１より大きくなってはならない。ま
た、ある程度より大きくするとかえって被訓練者Ｕの体
が振子のように不安定になってしまう。体重免荷と立位
姿勢の安定性に関する小住らの研究成果などを基に、本
実施例では最大１／３とした。

【００７６】このとき被訓練者Ｕに接する把持手段２３
は、身体保持ベルト４５を必ず使用して、確実に支持を
行う。

【００７７】歩行面装置２は、環状ベルト５を操作部５
８で設定された速度で動かす「定速歩行」と、被訓練者
Ｕが自己のペースで歩ける「負荷歩行」の２通りから動
作を選択する。以下、それぞれの特徴を述べる。

【００７８】(2.1)定速歩行対象である高齢者が無理な
く使用できるように、速度目標は0.1km/h単位で細かく
設定するものとし、最大速度目標は健常者の平均的な歩
行速度（約4.0km/h）よりは小さい3.0km/hとした。この
速度目標は、訓練中でも操作部５８から速度増減スイッ
チ６５により0.1km/h刻みで増減が可能であるため、指
導者Ｓが被訓練者Ｕの状態を観察しながら変更すると良
い。

【００７９】(2.2)負荷歩行歩行面装置２の制御にインピーダンス制御を適用する。
片側の環状ベルト５が１自由度モデルで表され、その運
動方程式が、

【００８０】

【数１】

【００８１】で与えられるものとする。ここで、Ｆ：被訓練者の足が立脚期に加える力（外力）ｆｕ：歩行面装置の駆動力ｆｆ：歩行面装置の機構の抵抗力（摩擦など）ｘ：環状ベルトの変位ｍａ：機構の等価質量ｃａ：機構の等価減衰係数ｋａ：機構の等価ばね定数である．対象とする被訓練者Ｕは高齢で脚力が衰えてい
るため、摩擦を低減した機構にしてはいるが、抵抗力ｆ
ｆを打ち消す摩擦力オフセットを付加することとした。
さらに、歩行面装置２の外力Ｆに対して粘性係数のみを
ｃａからｃｄに変更して、

【００８２】

【数２】

【００８３】となるようにすると、駆動力ｆｕは次式の
ように与えられる。

【００８４】

【数３】

【００８５】これを用いると、この機構は(2)式の負荷
特性を持つことになる。また、片麻痺の被訓練者に対し
ては、麻痺している脚の側（患側）の駆動力に対して、
さらにオフセット（重み）を追加する。これにより、患
側の駆動力は麻痺していない脚の側（健側）の駆動力よ
り大きくなり、被訓練者Ｕの左右の脚力の大小を補償す
ることが出来る。

【００８６】これにより、被訓練者Ｕの脚力に応じて歩
行面装置２の負荷特性を任意に設定できる。被訓練者Ｕ
は環状ベルト５上で、速度をさまざまに変えて歩行でき
ることになる。

【００８７】歩行面装置２の負荷特性は、立脚期間中一
定ではなく、接床時には、足部を後方に運びやすい程度
に軽い負荷特性とし、離床時には、足部が過度に後方に
流されない程度に重い負荷特性とすることを考えた。特
に離床時には上体を前方に出している感覚になり、歩行
の実感を高められる。

【００８８】ここでｃｄを図１１に示すようなｘの１階
微分であるdx/dtの関数として定義する。接床時のベル
ト速度が低い時ではｃｄを小さくして蹴り易く、離床時
のベルト速度が高い時ではｃｄを大きくして脚が後方に
流されるのを防ぐようにした。

【００８９】本実施例では、負荷を４段階用意し、重み
の追加は１０段階とした。負荷の段階は停止状態以外で
は設定変更できないが、重みの追加は訓練中でも行え
る。操作部５８にある重み増減スイッチ（左右独立）６
６を用いて被訓練者Ｕの様子を見ながら重みの増減を行
える。

【００９０】続いて、映像再生装置５７を用いた場合の
画像表示装置５６について述べる。外部入力を用いる場
合は後述する。訓練専用の映像として、次の２種類を用
意している。

【００９１】(a)訓練用映像起伏に富んだ風景の映像で構成されており，歩行者の視
点から撮影することにより、臨場感の高い訓練を目指し
ている。これは特に映像の再生速度を歩行速度に比例さ
せるのに適している。

【００９２】(b)リラクゼーション映像花、鳥、魚といった美しい風物を編集した映像で、リラ
クゼーションを目的としている。これは映像の再生速度
を歩行速度に比例させなくても良い。

【００９３】以上説明した介助装置３及び歩行面装置２
の設定を組み合わせて、歩行機能回復訓練を行う。ここ
では、介助装置３と歩行面装置２の設定と訓練の内容に
ついて述べる。

【００９４】（介助装置：負担の軽減，歩行面装置：定
速歩行）この設定は肉体的負担が小さいので、被訓練者
Ｕの障害の程度に依らず、歩行訓練機１に慣れるのを目
的とする場合に適している。また整形手術後の患者のよ
うに、直立が困難な被訓練者Ｕに対しても適しており、
手術完了後から直ぐに機能回復訓練を開始できる。その
ため、寝たきりになりにくくなるという効果がある。

【００９５】（介助装置：負担の軽減，歩行面装置：負
荷歩行）被訓練者Ｕが脚を動作させない限り環状ベルト
５は動かないため、関節のこうしゅく（かたまってしま
うこと）患者などを対象に、脚を前後に振るといった歩
行動作の訓練を行うのに適している。従来このような訓
練は、自転車型のエルゴメータで行われていたが、関節
の障害によっては適さない場合も多かった。ところがこ
のように歩行という形態で行うことになると、適用でき
る患者の範囲が広がる。

【００９６】（介助装置：姿勢の矯正，歩行面装置：定
速歩行）直立がある程度可能な被訓練者Ｕに対して、上
半身を支持する筋肉の鍛錬を行うのに適している。

【００９７】（介助装置：姿勢の矯正，歩行面装置：負
荷歩行）主に機能回復訓練の患者が用いる設定である。
環状ベルト５の負荷を重くすれば、筋力トレーニングに
もなる。

【００９８】次に、歩行訓練機の操作方法について説明
する。

【００９９】本実施例の歩行訓練機１の操作は、パネル
６の側面にある操作部５８から行う。操作の内容は、歩
行訓練機１の起動／停止、各構成要素の動作設定、被訓
練者Ｕの訓練中の挙動の表示等である。

【０１００】入力装置６０は、特別な操作に関して独立
したスイッチを設けて対処している。ここでは以下の操
作を独立したスイッチとしている。即ち、 (1)開始スイッチ６７：訓練を開始する。

【０１０１】(2)終了スイッチ６８：訓練を終了する。

【０１０２】(3)速度増減スイッチ６５：定速歩行での
速度目標を増減する。

【０１０３】(4)重み増減スイッチ６６：負荷歩行での
左右環状ベルト５Ａ、５Ｂの駆動力を独立に増減させ
る。

【０１０４】歩行訓練機１の状態は、以下の３種に大別
できる。即ち、 (1)停止：介助装置３、歩行面装置２共に停止。この状
態で訓練の設定、訓練結果の保存を行う。

【０１０５】(2)訓練中：介助装置３、歩行面装置２共
に動作。

【０１０６】(3)位置合せ：介助装置３のみ動作。

【０１０７】である。歩行訓練機１を操作するには、図
１２に示すように、３種の状態のいずれかに遷移させる
手段があればよい。このように、スイッチを切り替える
ようにして装置の動作状態を変更する方式を、一般にイ
ベント駆動方式と呼ぶ。この方式は、一連の動作が連続
しているシーケンス動作と異なり、操作のやり直しが容
易であり、特別な知識のない者でも自分の考えるような
動作をさせることが出来る。

【０１０８】しかし安全性を考慮すると、例えば被訓練
者Ｕが訓練中に介助装置３の位置合せを行ったり、位置
合せを行いながら訓練を開始するのは危険な行為であ
る。よって、訓練中から位置合せ、または位置合せから
訓練中に直接遷移することは行わないものとし、両者の
間には停止が介在するものとする。

【０１０９】先に示した３種の状態の内、(1)は自明で
あり、(2)は後に述べる訓練機１の設定の中で触れる。
ここでは、(3)位置合せの詳細を述べる。介助装置３が
被訓練者Ｕの負担軽減もしくは姿勢の矯正を行う場合の
基準となる位置を、被訓練者Ｕの体格に合わせる動作で
ある。操作の方法は、被訓練者Ｕの側で行った方が位置
を合わせ易いので、指導者Ｓが介助装置３に備えた位置
合せスイッチ５０を押しながら介助装置３を動かすこと
とする。訓練中に十分な可動範囲を確保するため、基準
位置の設定できる範囲を設定し、位置合せ中にはその外
側には動作しないよう制御をする。

【０１１０】停止状態から位置合わせ状態への遷移は、
介助装置に取り付けられた位置合せスイッチ５０を押す
ことによって起こり、逆は位置合せスイッチ５０を離す
ことで起こる。停止状態から訓練状態への遷移は、操作
部５８上の開始スイッチ６７を押すことで起こり、逆は
終了スイッチ６８を押すことで起こるものとする。

【０１１１】ここで、標準的な動作の流れを図１３を用
いて説明する。電源投入後、歩行訓練機１は停止状態に
なる。これが入力待ちの状態であり、訓練機の動作設定
を入力できる。続いて被訓練者Ｕを歩行面装置２上に立
たせて、位置合せスイッチ５０を入れて位置合わせ状態
にする。このとき把持手段２３は可動制限範囲を自由に
変位できるので、歩行面装置２の側方に立った指導者Ｓ
は把持手段２３を持って誘導し、介助装置３が被訓練者
Ｕを支えられる位置に合わせる。位置合せスイッチ５０
を切ると停止状態となり、開始スイッチ６７を入れると
訓練状態となる。予め設定した訓練時間に達すると、停
止状態に戻る。訓練途上であっても終了スイッチ６８を
入れると停止状態に戻る。また、検知入力装置８３に何
らかのセンサ入力があり、異常停止モードもしくは非常
停止モードとなった場合も停止状態に戻る。なお、電源
の切断は停止状態の時のみ行う。

【０１１２】続いて、記憶媒体６３の詳細を述べる。被
訓練者Ｕの個人情報、訓練時の各要素の設定である訓練
パラメータ、および訓練時に検出した情報である訓練デ
ータは、記憶媒体６３で管理保管する。基本的には、１
被訓練者／１記憶媒体とする。１記憶媒体中には、 (1)氏名等の被訓練者個人の情報や訓練パラメータを保
存している個人情報ファイル (2)訓練の結果を保存している訓練データファイルの２種類の情報を格納する．個人の情報とは被訓練者Ｕ
に関わるものであり、その項目には例えば以下に示すも
のがある。

【０１１３】・氏名・年齢・性別・身長・体重・既往症などの病歴それらに加えて訓練パラメータがある。訓練パラメータ
は以下に示すものである。

【０１１４】・介助装置３基本動作：負荷軽減／姿勢の矯正から選択免荷比率：負荷軽減選択時で発生する上向きの力と被訓
練者Ｕの体重の比率・歩行面装置２基本動作：定速歩行／負荷歩行から選択負荷歩行時の環状ベルト５の負荷：４段階定速歩行時の目標歩行速度：０から３ km/h 左右歩行面の重み：１０段階訓練データファイルは以下に示す内容を持つものであ
る。

【０１１５】・訓練実施日時・訓練実施時の個人情報・訓練実施時に歩行訓練機１の検出手段が訓練中に計測
した情報被訓練者Ｕの認識は、記憶媒体６３Ａの入れ替えで行
う。つまり、記憶媒体６３Ａを入れれば自動的にその記
憶媒体６３Ａに保存されている個人情報と訓練パラメー
タを読み出し、設定する。訓練パラメータはその記憶媒
体６３Ａが挿入されていた間の最後に設定された訓練パ
ラメータを記憶媒体６３に保存する。操作部５８は、記
憶媒体６３Ａが挿入されていない場合には、内部記憶６
４に予め保存されている仮想訓練者の設定を歩行訓練機
各要素の設定とする。仮想訓練者とは、名前や病歴を持
たない以外は、訓練に関わる要素は全て設定されてい
る。

【０１１６】初期化されていない記憶媒体６３Ａを挿入
した場合には、記憶媒体６３Ａを使用者Ｔの同意を得た
後初期化し、仮想訓練者情報を複製する。歩行訓練用の
記憶媒体でない記憶媒体を挿入した場合には、使用者Ｔ
の同意を得た後、仮想訓練者情報を複製する。

【０１１７】訓練パラメータは定型を用意し、その中か
ら選択できるようにする。その保存場所としては、操作
部５８とする。使用者Ｔは自分で、定型を作成する事も
でき、それも操作部５８に保存する。また、過去に行っ
た訓練データファイルの中から訓練パラメータの読みだ
しも可能とする。記憶媒体６３による情報管理を行わず
に訓練を行えるようにするため、操作部５８の仮想訓練
者の情報も変更できることとする。但し、個人情報は書
き変えは不可とする。

【０１１８】以上述べた歩行訓練機１を用いて、被訓練
者Ｕを直接視認出来ない位置にいる指導者Ｓと、被訓練
者Ｕが情報交換をしながら訓練（遠隔訓練と呼称する）
を行う例を示す。

【０１１９】図１４に示すように、被訓練者側である歩
行訓練機１には、以下の手段が付加されている。

【０１２０】(1)訓練中の被訓練者Ｕの血圧、脈拍など
の生体情報を採取する生体情報採取手段６９。

【０１２１】(2)訓練中の被訓練者Ｕの姿勢や歩行速度
などといった運動挙動を定量的に測定する運動挙動測定
手段７０。

【０１２２】なお、本歩行訓練機１の介助装置３や歩行
面装置２にある変位、速度等の検出手段は間接的ではあ
るが被訓練者Ｕの運動挙動を測定しているため、これら
を利用することも可能である。

【０１２３】(3)被訓練者Ｕの動画像もしくは静止画像
を撮影する被訓練者撮影手段７１。

【０１２４】本実施例では、被訓練者Ｕの全身を側面か
ら撮影する位置にビデオカメラを設けているが、例え
ば、被訓練者Ｕの正面からのバストショットを撮影する
など、様々な位置からの撮影が考えられる。よって、複
数の撮影手段を設置し指導者Ｓが訓練の状況に応じて、
用いる撮影手段を切り替えて使用してもよいし、転送手
段７２が単位時間当たりに転送できる情報量が十分大き
い場合には複数を同時に使用しても良い。

【０１２５】歩行訓練機１と指導者Ｓの間には以下の手
段がある。

【０１２６】(4)被訓練者側の手段が測定もしくは撮影
した結果を指導者Ｓに転送し、指導者Ｓから被訓練者側
に向けた各種情報を転送する転送手段７２。転送手段７
２としては、例えば電話線のような有線回線や通信衛星
を介した無線回線を用いるなど、様々な手段が利用でき
る。

【０１２７】(5)被訓練者Ｕ（補佐Ｗも含む）と指導者
Ｓの会話を実現する会話手段７３。具体的には、有線ま
たは無線で音声を伝達するためにマイクとスピーカ（ヘ
ッドホン、イヤホン含む）を備えた通信機、テレビ電話
などが挙げられる。

【０１２８】指導者Ｓの側には以下の手段がある。

【０１２９】(6)歩行訓練機１の側で測定もしくは撮影
され、指導者Ｓに転送された結果を表示する指導者側結
果表示手段７４。

【０１３０】(7)指導者Ｓから歩行訓練機１の操作を可
能にする指導者側操作手段７５。歩行訓練機１の操作部
５８と同等の機能を備えており、訓練の際の歩行面装置
２、介助装置３の動作を設定し、画像表示装置の入力切
り替えも行える。さらに、被訓練者撮影手段７１が複数
ある場合にはそれらの切り替えを行うことも可能であ
る。

【０１３１】(8)指導者Ｓの側で用意する画像情報を取
り込み、歩行訓練機１に転送する指導者側画像情報手段
７６。

【０１３２】画像情報の例としては、指導者側結果表示
手段７４を用いて被訓練者Ｕの訓練結果を整理した図表
や、指導者Ｓの様子を撮影したものなどがある。また、
被訓練者Ｕと指導者Ｓの会話を実現する手段を用いつ
つ、被訓練者Ｕおよび指導者Ｓの様子（例えば表情）を
撮影した画像とを相互に交換すれば、被訓練者Ｕと指導
者Ｓが互いの顔を見ながら、訓練結果に関する意見の交
換などの会話を交わすことが出来る。代表的な手段とし
ては被訓練者撮影手段７１と同様のビデオカメラが挙げ
られる。

【０１３３】さらに被訓練者側と指導者側の間の任意の
場所に以下の手段がある。

【０１３４】(9)歩行訓練機１を使用中に，被訓練者側
と指導者側とがやりとりした情報の全てを記録する通信
記録手段７７。

【０１３５】上記の補助手段により、指導者Ｓがたとえ
被訓練者Ｕを直接視認出来ない位置にいても、被訓練者
Ｕの状態を観察し、会話し、さらには歩行訓練機１の操
作も行うことが可能になっている。

【０１３６】しかし、歩行訓練機１の誤動作などの非常
事態に対応するには、被訓練者側に指導者Ｓの補佐Ｗを
務めるものが必要な場合もある。この場合は指導者側操
作手段７５では設定の入力のみを行い、歩行訓練機１の
訓練開始、訓練停止、および非常事態の対応を補佐Ｗに
任せると良い。このような使用法は、被訓練者側には医
師や理学療法士といった専門家はいないが、歩行訓練機
１のある施設の管理者はいる、といった場合に適用でき
る。

【０１３７】一方被訓練者Ｕの立場では、先に述べたよ
うに、画像表示装置５６は映像ソースを再生する以外
に、外部入力を受けられるようになっているため、指導
者Ｓから送られる情報を眼前の画像表示装置５６で見る
ことが出来る上に、指導者Ｓの表情を見ながら会話もで
きる。よって、たとえ指導者Ｓが遠隔地にいたとして
も、十分な監視の元で安全に訓練を行っているという認
識を持つことが出来る。

【０１３８】

【発明の効果】本発明によれば、サポートアームが被訓
練者の腰部を支持するようにし、サポートアームの左右
のアームの間隔を調整可能にしたので、被訓練者は腕の
振り等が楽になり、上半身の自由度が高まり、適切な歩
行訓練を行うことができる。

【０１３９】また、訓練者とこの訓練者と離れた場所に
いる指導者との間で、情報を転送する転送手段を設け、
訓練者側の表示手段に、指導者から送られる情報を優先
的に表示するようにしたので、信頼性の高い遠隔歩行訓
練システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の歩行訓練機の一実施例を示す構成斜視
図である。

【図２】本発明に係わる歩行面装置の構成例を示す上面
図である。

【図３】本発明に係わる歩行面装置の構成例を示す側面
図である。

【図４】本発明に係わるスロープの一実施例を示す構成
斜視図である。

【図５】本発明に係わる介助装置の構成例を示す図であ
る。

【図６】本発明に係わるサポートアームの一実施例を示
す構成斜視図である。

【図７】本発明に係わる統括制御装置の構成例を示す図
である。

【図８】本発明に係わる介助装置制御装置の構成例を示
す図である。

【図９】本発明に係わる歩行面装置制御装置の構成例を
示す図である。

【図１０】本発明に係わる検知入力装置の構成例を示す
図である。

【図１１】本発明に係わる歩行面装置の負荷特性例を示
す図である。

【図１２】本発明の歩行訓練機の操作方法例を示す図で
ある。

【図１３】本発明の歩行訓練機の操作の流れの例を示す
図である。

【図１４】本発明に係わる遠隔訓練の構成例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１…歩行訓練機、２…歩行面装置、３…介助装置、４…
統括制御装置、５…環状ベルト、６…パネル、７…駆動
手段、８…支持手段、９フレーム、１０…駆動ローラ、
１１従動ローラ、１２…回転機構、１３…速度検出手
段、１４…制動手段、１５…プーリ、１６…連結穴、１
７…車輪、１８…水平調節装置、１９…歩行領域検知セ
ンサ、２１…ローラ、２２…スロープ、２３…把持手
段、２４…駆動手段、２５…力センサ、２６…リンク機
構、２７…回転機構、２８…基部、２９…右側回転軸、
３０…左側回転軸、３１、３２…駆動リンク、３３…角
度センサ、３４…角速度センサ、３５制動手段、３６…
短従動リンク、３７…長従動リンク、３８…節、３９…
ハンドル、４０…グリップ、４１…停止スイッチ、４２
…サポートアーム、４３…後方転倒防止ベルト、４４…
沈み込み防止ベルト、４５…身体保持ベルト、４６、４
７…把持部、４８…調整機構、４９…訓練者検知セン
サ、５０…位置合せスイッチ、５１…支持部材、５２、
５３…接続口、５４…クッション材、５５…非常停止ス
イッチ、５６…画像表示装置、５７…映像再生装置、５
８…操作部、５９…表示器、６０…入力装置、６１…運
転状態表示、６２…被訓練者挙動表示、６３Ａ…記憶媒
体、６３Ｂ…読み書き装置、６４…内部記憶、６５…速
度増減スイッチ、６６…重み増減スイッチ、６７…開始
スイッチ、…６８…終了スイッチ、６９…生体情報採取
手段、７０…運動挙動測定手段、７１…被訓練者撮影手
段、７２…転送手段、７３…会話手段、７４…指導者側
結果表示手段、７５…指導者側操作手段、７６…指導者
側画像情報手段、７７…通信記録手段、７８…リミット
スイッチ、７９…メカストッパ、８０…介助装置制御装
置、８１…歩行面装置制御装置、８２…画像表示装置制
御装置、８３…検知入力装置、８４…駆動力演算手段、
８５…回転力演算手段、８６…動作判断部、Ｕ…被訓練
者、Ｓ…指導者、Ｔ…使用者、Ｗ…補佐、Ｌ…歩行訓練
機の全長、Ｄ…歩行訓練機の全幅、Ｈ１…環状ベルト５
からパネル６の上面までの高さ、Ｈ２…環状ベルト５か
ら画像表示装置５６の中央部までの高さ、ｂ…把持部５
４の長さ、ｗ１…左右把持部５４間の幅、ｗ２…把持部
５４の幅、６０１、６０２…支持部材５１の調整方向。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小関篤志茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者藤本勉栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株式会社日立製作所冷熱事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】歩行面装置と、この歩行面装置の前方に前
記歩行面装置上で被訓練者を介助する介助装置とを具備
して成る歩行訓練装置において、前記歩行面装置は、被訓練者の歩行面と、この歩行面を
駆動する駆動手段とを備え、前記介助装置は、被訓練者の腰部を前方及び側方で支持
し、左右のアームの間隔が調整可能なサポートアーム
と、このサポートアームを駆動する駆動手段とを備え、前記サポートアームは、被訓練者を所望の範囲で移動可
能に支持するベルトを取り付け可能にしたことを特徴と
する歩行訓練装置。
【請求項２】歩行面装置と、この歩行面装置の前方に前
記歩行面装置上で被訓練者を介助する介助装置とを具備
して成る歩行訓練装置において、前記歩行面装置は、被訓練者の歩行面と、この歩行面を
駆動する駆動手段とを備え、前記介助装置は、被訓練者の腰部を前方及び側方で支持
し、左右のアームの間隔が調整可能なサポートアーム
と、このサポートアームを駆動する駆動手段とを備え、前記サポートアームは、前後方向の深さが１５５ｍｍ以
下で、その後端部にベルトを取り付け可能にしたことを
特徴とする歩行訓練装置。
【請求項３】歩行面装置と、この歩行面装置の前方に前
記歩行面装置上で被訓練者を介助する介助装置とを具備
して成る歩行訓練装置において、前記歩行面装置は、被訓練者の歩行面と、この歩行面を
駆動する駆動手段とを備え、前記介助装置は、被訓練者の腰部を前方及び側方で支持
し、左右のアームの間隔が調整可能なサポートアーム
と、このサポートアームを駆動する駆動手段とを備え、前記サポートアームは、左右のアームの厚さは４０ｍｍ
以下であり、被訓練者を所望の範囲で移動可能に支持す
るベルトを取り付け可能にしたことを特徴とする歩行訓
練装置。
【請求項４】歩行面装置と、この歩行面装置の前方に前
記歩行面装置上で被訓練者を介助する介助装置とを具備
して成る歩行訓練装置において、前記歩行面装置は、被訓練者の歩行面と、この歩行面を
駆動する駆動手段とを備え、前記介助装置は、被訓練者の腰部を前方及び側方で支持
し、左右のアームの間隔が調整可能なサポートアーム
と、このサポートアームを駆動する駆動手段とを備え、前記サポートアームは、上下方向は前記歩行面から６０
０〜１２００ｍｍの範囲で、前後方向は±１１０ｍｍの
範囲で駆動され、被訓練者を所望の範囲で移動可能に支
持するベルトを取り付け可能にしたことを特徴とする歩
行訓練装置。
【請求項５】歩行面装置と、この歩行面装置の前方に前
記歩行面装置上で被訓練者を介助する介助装置とを具備
して成る歩行訓練装置において、前記歩行面装置は、被訓練者の歩行面と、この歩行面を
駆動する駆動手段とを備え、前記介助装置は、被訓練者の腰部を前方及び側方で支持
し、左右のアームの間隔が調整可能なサポートアーム
と、このサポートアームを駆動する駆動手段とを備え、前記サポートアームに位置合せスイッチを備え、このス
イッチを押している間のみ、前記サポートアームの駆動
装置は位置合せのための制御モードに入り、歩行訓練中
は前記位置合せスイッチの入力は無視されるようにし、前記サポートアームに、被訓練者を所望の範囲で移動可
能に支持するベルトを取り付け可能にしたことを特徴と
する歩行訓練装置。
【請求項６】歩行面装置と、この歩行面装置の前方に前
記歩行面装置上で被訓練者を介助する介助装置と、前記
歩行面装置及び介助装置を制御する統括制御装置とを具
備して成る歩行訓練装置において、前記歩行面装置は、被訓練者の歩行面と、この歩行面を
駆動する駆動手段とを備え、前記介助装置は、被訓練者の腰部を前方及び側方で支持
し、左右のアームの間隔が調整可能なサポートアーム
と、このサポートアームを駆動する駆動手段とを備え、前記統括制御手段は、他の情報処理装置と接続されて、
被訓練者の訓練に関する情報を前記情報処理装置から取
り込んで、前記サポートアーム及び歩行面の各駆動手段
を制御する手段であって、前記サポートアームに、被訓練者を所望の範囲で移動可
能に支持するベルトを取り付け可能にしたことを特徴と
する歩行訓練装置。
【請求項７】歩行面装置と、この歩行面装置の前方に前
記歩行面装置上で被訓練者を介助する介助装置とを具備
して成る歩行訓練装置において、前記歩行面装置は、被訓練者の歩行面と、この歩行面を
駆動する駆動手段とを備え、前記介助装置は、被訓練者の腰部を前方及び側方で支持
し、左右のアームの間隔が調整可能なサポートアーム
と、このサポートアームを駆動する駆動手段とを備え、前記サポートアームは、被訓練者を所望の範囲で移動可
能に支持するベルトを取り付け可能であって、前記歩行
面装置と介助装置とは分離可能に固定されていることを
特徴とする歩行訓練装置。
【請求項８】歩行面装置と、この歩行面装置の前方に前
記歩行面装置上で被訓練者を介助する介助装置とを具備
して成る歩行訓練装置において、前記歩行面装置は、被訓練者の歩行面となる環状ベルト
と、この環状ベルトを駆動する駆動手段とを備え、前記介助装置は、被訓練者の腰部を前方及び側方で支持
し、左右のアームの間隔が調整可能なサポートアーム
と、このサポートアームを駆動する駆動手段とを備え、前記環状ベルトは、一定速度で駆動されるモードと、被
訓練者の歩行速度に合わせて駆動されるモードとを備え
て駆動され、一定速度での駆動は、最大速度を３km/hに
制限したことを特徴とする歩行訓練装置。
【請求項９】歩行面装置と、この歩行面装置の前方に前
記歩行面装置上で被訓練者を介助する介助装置とを具備
して成る歩行訓練装置において、前記介助装置は、被訓練者の腰部を前方及び側方で支持
し、左右のアームの間隔が調整可能なサポートアーム
と、このサポートアームを駆動する駆動手段とを備え、前記歩行面装置は、被訓練者の歩行面となる環状ベルト
と、この環状ベルトを駆動する駆動手段と、前記環状ベ
ルトの前端部及び後端部に被訓練者が接近したことを検
知する検知手段とを備え、前記環状ベルトの駆動手段は、環状ベルトを停止する第
１の停止モードと、この第１の停止モードよりも長い時
間で環状ベルトを停止する第２の停止モードとを備え、
前記検知手段が被訓練者を検知した場合に、前記環状ベ
ルトを第２の停止モードで停止することを特徴とする歩
行訓練装置。
【請求項１０】歩行面装置と、この歩行面装置の前方に
前記歩行面装置上で被訓練者を介助する介助装置とを具
備して成る歩行訓練装置において、前記介助装置は、被訓練者の腰部を前方及び側方で支持
し、左右のアームの間隔が調整可能なサポートアーム
と、このサポートアームを駆動する駆動手段と、被訓練
者を検出する検出手段とを備え、前記歩行面装置は、被訓練者の歩行面となる環状ベルト
と、この環状ベルトを駆動する駆動手段とを備え、前記環状ベルトの駆動手段は、環状ベルトを停止する第
１の停止モードと、この第１の停止モードよりも長い時
間で環状ベルトを停止する第２の停止モードとを備え、
訓練中に前記検出手段が被訓練者を検出しない場合に、
前記環状ベルトを第２の停止モードで停止することを特
徴とする歩行訓練装置。
【請求項１１】歩行面装置と、この歩行面装置の前方に
前記歩行面装置上で被訓練者を介助する介助装置とを具
備して成る歩行訓練装置を用いた歩行訓練システムにお
いて、 (1)訓練中の被訓練者の生体情報採取手段 (2)被訓練者を撮影する第１の撮影手段 (3)被訓練者に情報を提示する第１の表示手段 (4)前記歩行訓練装置とは離れた場所に置かれた第２の
表示手段 (5)前記生体情報を第２の表示手段側にいる人間に伝達
する生体情報伝達手段 (6)第２の撮影手段から第１の表示手段へ、第１の撮影
手段から第２の表示手段へ情報を転送する転送手段 (7)被訓練者と第２の表示手段側の人間との会話を実現
する会話手段 (8)指導者から歩行訓練機の操作を可能にする指導者側
操作手段 (9)第２の表示手段に第１の撮影手段からの情報を優先
的に表示する割込手段を備えたことを特徴とする歩行訓練システム。