KR102255001B1 - 보행 평가 장치, 보행 훈련 시스템 및 보행 평가 방법 - Google Patents

보행 평가 장치, 보행 훈련 시스템 및 보행 평가 방법 Download PDF

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KR102255001B1
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마사유키 이마이다
다케루 후카가와
에이이치 사이토
사토시 히라노
시게오 다나베
히로키 다니카와
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Abstract

다리에 마비를 앓는 마비 환자의 훈련 보행을 평가하는 보행 평가 장치는, 마비 체부의, 보행 동작에 수반되는 복수의 동작량을 취득하도록 구성되는 취득부와, 취득부에 의해 취득된 복수의 동작량 중 적어도 하나가, 미리 정해진 복수의 이상 보행 기준 중 어느 것에 합치한 경우에 보행 동작이 이상 보행이라고 평가하도록 구성되는 평가부(210a)를 구비한다. 복수의 이상 보행 기준은, 적어도 마비 체부의 서로 다른 부위의 동작량에 관한 기준인 제1 기준을 2개 이상 포함하거나, 마비 체부의 동일 부위의 서로 다른 방향으로의 동작량에 관한 기준인 제2 기준을 2개 이상 포함한다.

Description

보행 평가 장치, 보행 훈련 시스템 및 보행 평가 방법{GAIT EVALUATION APPARATUS, GAIT TRAINING SYSTEM, AND GAIT EVALUATION METHOD}
본 발명은, 보행 평가 장치, 보행 훈련 시스템 및 보행 평가 방법에 관한 것이다.
자기나 제삼자에 의한 전도나 충돌에 대한 회피 행동을 행하기 위해, 대상자에 운동 상태를 검출하기 위한 다관절 구조체를 장착하여, 전도 개시를 검출하는 기술이 알려져 있다(예를 들어, 일본 특허 공개 제2010-022439호 참조).
다리에 마비를 앓는 환자가 재활 훈련으로서 보행 훈련을 행하는 경우에, 보행 훈련 장치가 환자의 보행 동작의 개시 시점에서 전도를 예측하여 회피 동작을 행하면, 환자에게 있어서 훈련이 되지 않는다. 예를 들어, 마비 환자가 완전히 전도되지 않는 범위 내에서 걸음걸이의 움직임에 자유도를 갖게 하여 보행을 복수 사이클 계속시키면서 보행 훈련하도록 한 경우, 걸음걸이의 이상 판정은, 전도를 예측하는 경우와 달리, 매우 어려워진다. 예를 들어, 마비 환자의 걸음걸이는, 질환에 따라서 다양하며, 보행에 관여하는 어느 부위의 동작량이 건강한 사람의 것과 마찬가지라도, 전체적으로 관찰하면 비정상적인 보행으로 평가되는 경우도 많다.
본 발명은, 다리에 마비를 앓는 마비 환자의 보행 훈련에 있어서, 이상 보행을 정확하게 평가하는 보행 평가 장치, 보행 훈련 시스템 및 보행 평가 방법을 제공한다.
본 발명의 제1 양태는, 다리에 마비를 앓는 마비 환자의 훈련 보행을 평가하는 보행 평가 장치를 제공한다. 상기 보행 평가 장치는, 마비를 앓는 다리인 환각을 포함하는 마비 체부의, 보행 동작에 수반되는 복수의 동작량을 취득하도록 구성되는 취득부와, 상기 취득부에 의해 취득된 상기 복수의 동작량 중 적어도 하나가, 미리 정해진 복수의 이상 보행 기준 중 어느 것에 합치한 경우에 상기 보행 동작이 이상 보행이라고 평가하도록 구성되는 평가부를 구비한다. 상기 복수의 이상 보행 기준이, 적어도 상기 마비 체부의 서로 다른 부위의 동작량에 관한 기준인 제1 기준을 2개 이상 포함하거나, 상기 마비 체부의 동일 부위의 서로 다른 방향으로의 동작량에 관한 기준인 제2 기준을 2개 이상 포함한다. 본 발명의 제1 양태에 의하면, 동작량을 상술한 바와 같은 종류가 상이한 복수의 이상 보행 기준 전부에 대해 판단하여, 동작량이 하나의 이상 보행 기준에라도 합치하는 경우에 이상 보행이라고 평가하므로, 걸음걸이의 움직임에 자유도를 갖게 하여 복수 사이클 보행을 계속시키면서 보행 훈련하는 마비 환자의 다양한 걸음걸이에 대해, 모두 이상 보행을 정확하게 평가할 수 있다.
본 발명의 제1 양태에 있어서, 상기 마비 환자는 한쪽 다리에 마비를 앓는 편마비 환자이며, 상기 평가부는, 상기 환각의 1보마다, 및 상기 환각의 1보와 마비를 앓고 있지 않은 건각의 1보를 포함하는 1주기마다 중 적어도 어느 것에 대해 상기 이상 보행의 평가를 실행해도 된다. 본 발명의 제1 양태에 의하면, 상술한 바와 같은 주기로 평가를 실행함으로써, 더 실시간으로 환자나 보조자에게 상황을 알릴 수 있음과 함께, 필요에 따라서 보행 훈련 장치에 있어서의 보조 동작 등의 제어를 순차 변경할 수 있다.
본 발명의 제1 양태에 있어서, 상기 제1 기준은, 체간의 동작량에 관한 기준, 무릎 관절의 동작량에 관한 기준 및 발목부터 앞쪽의 발부의 동작량에 관한 기준 중에서 선택되어도 된다. 본 발명의 제1 양태에 의하면, 상술한 바와 같이 선택함으로써, 더 적절한 보행 평가를 행할 수 있다.
본 발명의 제1 양태에 있어서, 상기 제2 기준은, 체간의 보행 방향에 대한 동작량에 관한 기준과 보행 방향에 대해 직교하는 직교 방향에 대한 동작량에 관한 기준을 포함해도 된다. 본 발명의 제1 양태에 의하면, 상술한 바와 같은 조합에 의해, 더 적절한 보행 평가를 행할 수 있다.
본 발명의 제1 양태에 있어서, 상기 복수의 이상 보행 기준은, 상기 환각의 유각기(swing phase)와 입각기(stance phase)에서 각각 상이한 기준으로 해도 된다. 본 발명의 제1 양태에 의하면, 상술한 바와 같이 설정함으로써, 더 정확하게 보행 평가를 행할 수 있다.
본 발명의 제2 양태에 관한 보행 훈련 시스템은, 상기 보행 평가 장치와, 상기 환각에 장착하는 보행 보조 장치를 구비한다. 상기 보행 보조 장치는, 상기 보행 동작에 수반되는 동작량을 취득하도록 구성되는 복수의 센서를 갖는다. 본 발명의 제2 양태에 의하면, 환각에 장착하는 보행 보조 장치에 동작량을 취득하도록 구성되는 복수의 센서를 구비하면, 더 직접적으로 보행 동작에 수반되는 동작량을 취득할 수 있다.
본 발명의 제2 양태에 있어서, 상기 마비 환자가 보행하는 보행면이 되는 트레드밀과, 상기 마비 환자가 트레드밀 상에서 전도되는 것을 방지하도록 구성되는 전도 방지 장치를 더 구비한다. 상기 평가부는, 상기 마비 환자가 상기 트레드밀 상을 연속적으로 보행하는 시행에 대해 상기 이상 보행을 평가해도 된다. 본 발명의 제2 양태에 의하면, 상술한 바와 같이 구성함으로써, 연속되는 보행 훈련에 대해 적절하게 보행 평가를 행할 수 있다.
본 발명의 제2 양태에 있어서, 상기 평가부에 의한 평가에 관한 정보를 제시하도록 구성되는 제시부를 더 구비해도 된다. 본 발명의 제2 양태에 의하면, 환자는, 상기 제시부에 의한 정보 제시를 확인함으로써, 일련의 훈련의 한창 중에도 걸음걸이의 변경을 시도할 수 있다.
본 발명의 제2 양태에 있어서, 상기 제시부는, 상기 각각의 동작량이 상기 복수의 이상 보행 기준 중 어느 것에 합치한 경우라도, 단일 이상 제시를 행해도 된다. 본 발명의 제2 양태에 의하면, 훈련 중에는, 더 단순한 제시를 행함으로써, 환자가 혼란을 느끼는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 제3 양태는, 다리에 마비를 앓는 마비 환자의 훈련 보행을 평가하는 보행 평가 방법을 제공한다. 상기 보행 평가 방법은, 마비를 앓는 다리인 환각을 포함하는 마비 체부의, 보행 동작에 수반되는 복수의 동작량을 취득하는 것과, 취득된 상기 복수의 동작량 중 적어도 하나가, 미리 정해진 복수의 이상 보행 기준 중 어느 것에 합치한 경우에 보행 동작이 이상 보행이라고 평가하는 것을 갖는다. 상기 복수의 이상 보행 기준은, 적어도 상기 마비 체부의 서로 다른 부위의 동작량에 관한 기준인 제1 기준을 2개 이상 포함하거나, 상기 마비 체부의 동일 부위의 서로 다른 방향으로의 동작량에 관한 기준인 제2 기준을 2개 이상 포함한다. 본 발명의 제3 양태에 의하면, 상술한 바와 같은 종류가 상이한 복수의 이상 보행 기준을 모두 판단하여, 하나라도 합치하는 경우에 이상 보행이라고 평가하므로, 마비 환자의 다양한 걸음걸이에 대해, 모두 이상 보행을 정확하게 평가할 수 있다.
본 발명의 양태에 의해, 다리에 마비를 앓는 마비 환자의 보행 훈련에 있어서, 이상 보행을 정확하게 평가하는 보행 평가 장치 등을 제공할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예의 특징, 이점 및 기술적 및 산업적 의의는 유사 요소들을 유사 도면 부호로 나타낸 첨부 도면을 참조로 하여 후술될 것이다.
도 1은 본 실시 형태에 관한 보행 훈련 장치의 개략 사시도이다.
도 2는 보행 보조 장치의 개략 사시도이다.
도 3은 보행 훈련 장치의 시스템 구성을 도시하는 도면이다.
도 4는 제1 이상 보행 기준을 설명하는 도면이다.
도 5는 제2 이상 보행 기준을 설명하는 도면이다.
도 6은 제3 이상 보행 기준을 설명하는 도면이다.
도 7은 제4 이상 보행 기준을 설명하는 도면이다.
도 8은 제5 이상 보행 기준을 설명하는 도면이다.
도 9는 제6 이상 보행 기준을 설명하는 도면이다.
도 10은 제7 이상 보행 기준을 설명하는 도면이다.
도 11은 보행 훈련 장치의 처리 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 12는 판정 결과를 나타내는 표시예이다.
도 13은 변형예에 관한 보행 훈련 장치의 개략 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 통해 본 발명을 설명한다.
도 1은, 본 실시 형태에 관한 보행 훈련 장치(100)의 개략 사시도이다. 보행 훈련 장치(100)는, 한쪽 다리에 마비를 앓는 편마비 환자인 훈련자(900)가 보행 훈련을 행하기 위한 장치이다. 보행 훈련 장치(100)는 주로, 전체의 골격을 이루는 프레임(130)에 설치된 제어반(133)과, 훈련자(900)가 보행하는 트레드밀(131)과, 훈련자(900)의 마비측의 다리부인 환각에 장착하는 보행 보조 장치(120)를 구비한다.
프레임(130)은, 바닥면에 설치되는 트레드밀(131) 상에 기립 설치된다. 트레드밀(131)은, 모터(도시하지 않음)에 의해 링 형상의 벨트(132)를 회전시킨다. 트레드밀(131)은, 훈련자(900)의 보행을 촉진시키는 장치이다. 보행 훈련을 행하는 훈련자(900)는, 벨트(132)에 타고, 벨트(132)의 이동에 맞추어 보행 동작을 시도한다.
프레임(130)은, 모터나 센서의 제어를 행하는 전체 제어부(210)를 수용하는 제어반(133)이나, 훈련의 진척 상황 등을 훈련자(900)에게 제시하는, 훈련용 모니터(138)(예를 들어, 액정 패널) 등을 지지한다. 프레임(130)은, 훈련자(900)의 머리 상부 전방 부근에서 전방측 인장부(135)를, 머리 상부 부근에서 하니스 인장부(112)를, 머리 상부 후방 부근에서 후방측 인장부(137)를 지지한다. 프레임(130)은, 훈련자(900)가 잡기 위한 난간(130a)을 포함한다.
카메라(140)는, 훈련자(900)의 전신을 관찰하기 위한 촬상부로서의 기능을 담당한다. 카메라(140)는, 훈련용 모니터(138)의 근방에, 훈련자(900)와 서로 대향하도록 설치된다. 카메라(140)는, 훈련자(900)의 전신을 포착할 수 있을 정도의 화각이 되는, 렌즈와 촬상 소자의 세트를 포함한다. 촬상 소자는, 예를 들어 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서이며, 결상면에 결상된 광학 이미지를 화상 신호로 변환한다.
전방측 와이어(134)는, 일단부가 전방측 인장부(135)의 권취 기구에 연결되어 있고, 타단부가 보행 보조 장치(120)에 연결된다. 전방측 인장부(135)의 권취 기구는, 모터(도시하지 않음)를 온/오프시킴으로써, 환각의 움직임에 따라서, 전방측 와이어(134)를 권취하거나 조출하거나 한다. 후방측 와이어(136)는, 일단부가 후방측 인장부(137)의 권취 기구에 연결되어 있고, 타단부가 보행 보조 장치(120)에 연결된다. 후방측 인장부(137)의 권취 기구는, 모터(도시하지 않음)를 온/오프시킴으로써, 환각의 움직임에 따라서 후방측 와이어(136)를 권취하거나 조출하거나 한다. 상술한 바와 같은 전방측 인장부(135)와 후방측 인장부(137)가 연계된 동작에 의해, 보행 보조 장치(120)의 하중이 환각의 부담이 되지 않도록 상기 하중을 상쇄하고, 나아가 설정의 정도에 따라 환각의 스윙 동작을 어시스트한다.
예를 들어, 훈련 보조자인 오퍼레이터는, 중증의 마비를 안고 있는 훈련자(900)에 대해서는, 어시스트하는 레벨을 크게 설정한다. 어시스트하는 레벨이 크게 설정되면, 전방측 인장부(135)는, 환각의 스윙 타이밍에 맞추어, 비교적 큰 힘으로 전방측 와이어(134)를 권취한다. 훈련이 진행되어, 어시스트가 필요하지 않게 되면, 오퍼레이터는, 어시스트하는 레벨을 최소로 설정한다. 어시스트하는 레벨이 최소로 설정되면, 전방측 인장부(135)는 환각의 스윙 타이밍에 맞추어, 보행 보조 장치(120)의 자중을 캔슬할 정도의 힘으로 전방측 와이어(134)를 권취한다.
보행 훈련 장치(100)는, 장구(110), 하니스 와이어(111), 하니스 인장부(112)를 주된 구성 요소로 하는, 안전 장치로서의 전도 방지 하니스 장치를 구비한다. 장구(110)는, 훈련자(900)의 복부에 권취되는 벨트이며, 예를 들어 면 파스너에 의해 허리부에 고정된다. 장구(110)는, 현수구인 하니스 와이어(111)의 일단부를 연결하는 연결 훅(110a)을 구비한다. 훈련자(900)는, 연결 훅(110a)이 배후부에 위치하도록 장구(110)를 장착한다.
하니스 와이어(111)는, 일단부가 장구(110)의 연결 훅(110a)에 연결되어 있고, 타단부가 하니스 인장부(112)의 권취 기구에 연결된다. 하니스 인장부(112)의 권취 기구는, 모터(도시하지 않음)를 온/오프시킴으로써, 하니스 와이어(111)를 권취하거나 조출하거나 한다. 상술한 바와 같은 구성에 의해, 전도 방지 하니스 장치는, 훈련자(900)가 전도될 것 같게 된 경우에, 훈련자(900)의 움직임을 검지한 전체 제어부(210)의 지시에 따라서 하니스 와이어(111)를 권취하고, 장구(110)에 의해 훈련자(900)의 상체를 지탱하여, 훈련자(900)의 전도를 방지한다.
장구(110)는, 훈련자(900)의 자세를 검출하기 위한 자세 센서(217)를 구비한다. 자세 센서(217)는, 예를 들어 자이로 센서와 가속도 센서를 조합한 것이며, 장구(110)가 장착된 복부의 중력 방향에 대한 경사각을 출력한다.
관리용 모니터(139)는, 프레임(130)에 설치되어 있고, 주로 오퍼레이터가 감시 및 조작하기 위한 표시 입력 장치이다. 관리용 모니터(139)는, 예를 들어 액정 패널이며, 액정 패널의 표면에는 터치 패널이 설치된다. 관리용 모니터(139)는 훈련 설정에 관한 각종 메뉴 항목이나, 훈련 시에 있어서의 각종 파라미터값, 훈련 결과 등을 제시한다.
보행 보조 장치(120)는, 훈련자(900)의 환각에 장착되고, 환각의 무릎 관절에 있어서의 신전 및 굴곡의 부하를 경감함으로써, 훈련자(900)의 보행을 보조한다. 도 2는, 보행 보조 장치(120)의 개략 사시도이다. 보행 보조 장치(120)는, 주로, 제어 유닛(121)과, 환각의 각 부를 지지하는 복수의 프레임과, 발바닥에 실리는 하중을 검출하기 위한 하중 센서(222)를 구비한다.
제어 유닛(121)은, 보행 보조 장치(120)의 제어를 행하는 보조 제어부(220)를 포함하고, 무릎 관절의 신전 운동 및 굴곡 운동을 보조하기 위한 구동력을 발생시키는 모터(도시하지 않음)를 포함한다. 환각의 각 부를 지지하는 프레임은, 허벅다리 프레임(122)과, 허벅다리 프레임(122)에 회동 가능하게 연결된 종아리 프레임(123)과, 종아리 프레임(123)에 회동 가능하게 연결된 발바닥 프레임(124)과, 전방측 와이어(134)를 연결하기 위한 전방측 연결 프레임(127)과, 후방측 와이어(136)를 연결하기 위한 후방측 연결 프레임(128)을 포함한다.
허벅다리 프레임(122)과 종아리 프레임(123)은, 도시하는 힌지 축 Ha 주위로 상대적으로 회동한다. 제어 유닛(121)의 모터는, 보조 제어부(220)의 지시에 따라서 회전하여, 허벅다리 프레임(122)과 종아리 프레임(123)이 힌지 축 Ha 주위로 상대적으로 개방되도록 가세하거나, 폐쇄되도록 가세하거나 한다. 제어 유닛(121)에 수납된 각도 센서(223)는, 예를 들어 로터리 인코더이며, 힌지 축 Ha 주위의 허벅다리 프레임(122)과 종아리 프레임(123)이 이루는 각을 검출한다. 종아리 프레임(123)과 발바닥 프레임(124)은 도시하는 힌지 축 Hb 주위로 상대적으로 회동한다. 상대적으로 회동하는 각도 범위는, 조정 기구(126)에 의해 사전에 조정된다.
전방측 연결 프레임(127)은, 허벅다리의 전방측을 좌우 방향으로 연신하고, 양단부에서 허벅다리 프레임(122)에 접속하도록 설치된다. 전방측 연결 프레임(127)에는, 전방측 와이어(134)를 연결하기 위한 연결 훅(127a)이 좌우 방향의 중앙 부근에 설치된다. 후방측 연결 프레임(128)은, 종아리의 후방측을 좌우 방향으로 연신하고, 양단부에서 각각 상하로 연신하는 종아리 프레임(123)에 접속하도록 설치된다. 후방측 연결 프레임(128)에는, 후방측 와이어(136)를 연결하기 위한 연결 훅(128a)이 좌우 방향의 중앙 부근에 설치된다.
허벅다리 프레임(122)은, 허벅다리 벨트(129)를 구비한다. 허벅다리 벨트(129)는 허벅다리 프레임에 일체적으로 설치된 벨트이며, 환각의 허벅다리부에 권취하여 허벅다리 프레임(122)을 허벅다리부에 고정한다. 상기 허벅다리부의 고정에 의해, 보행 보조 장치(120) 전체가 훈련자(900)의 다리부에 대해 어긋나는 것을 방지한다.
하중 센서(222)는, 발바닥 프레임(124)에 매립된 하중 센서이다. 하중 센서(222)는, 훈련자(900)의 발바닥이 받는 수직 하중의 크기와 분포를 검출한다. 하중 센서(222)는, 예를 들어 전극이 매트릭스 형상으로 배치된 저항 변화 검출형의 하중 검출 시트이다.
보행 훈련 장치(100)의 시스템 구성에 대해 설명한다. 도 3은, 보행 훈련 장치(100)의 시스템 구성도이다. 전체 제어부(210)는, 예를 들어 MPU(Microprocessor Unit)이며, 시스템 메모리로부터 판독한 제어 프로그램을 실행함으로써, 장치 전체의 제어를 실행한다. 트레드밀 구동부(211)는, 벨트(132)를 회전시키는 모터와 모터의 구동 회로를 포함한다. 전체 제어부(210)는, 트레드밀 구동부(211)에 구동 신호를 보냄으로써, 벨트(132)의 회전 제어를 실행한다. 예를 들어, 오퍼레이터에 의해 설정된 보행 속도에 따라서, 벨트(132)의 회전 속도를 조정한다.
조작 수신부(212)는, 훈련자(900)나 오퍼레이터로부터의 입력 조작을 수신하고, 조작 신호를 전체 제어부(210)로 송신한다. 훈련자(900)나 오퍼레이터는, 조작 수신부(212)를 구성하는, 장치에 설치된 조작 버튼이나 관리용 모니터(139)에 중첩된 터치 패널, 부속되는 리모컨 등을 조작하여, 전원의 온/오프나 훈련의 개시 지시를 부여하거나, 설정에 관한 수치의 입력이나 메뉴 항목의 선택을 행하거나 한다.
표시 제어부(213)는, 전체 제어부(210)로부터의 표시 신호를 수취하여 표시 화면을 생성하고, 훈련용 모니터(138), 또는 관리용 모니터(139)에 표시한다. 표시 제어부(213)는, 표시 신호에 따라서 훈련의 진척을 나타내는 화면이나, 카메라(140)로 촬영한 실시간 영상을 생성한다.
인장 구동부(214)는, 전방측 인장부(135)를 구성하는, 전방측 와이어(134)를 인장하기 위한 모터와 모터의 구동 회로와, 후방측 인장부(137)를 구성하는, 후방측 와이어(136)를 인장하기 위한 모터와 모터의 구동 회로를 포함한다. 전체 제어부(210)는, 인장 구동부(214)에 구동 신호를 보냄으로써, 전방측 와이어(134)의 권취와 후방측 와이어(136)의 권취를 각각 제어한다. 전체 제어부(210)는, 권취 동작에 한정되지 않고, 모터의 구동 토크를 제어함으로써, 각 와이어의 인장력을 제어한다. 전체 제어부(210)는, 예를 들어 하중 센서(222)의 검출 결과로부터 환각이 입각 상태로부터 유각 상태로 전환되는 타이밍을 동정하고, 상기 타이밍에 동기하여 각 와이어의 인장력을 증감시킴으로써, 환각의 스윙 동작을 어시스트한다.
하니스 구동부(215)는, 하니스 인장부(112)를 구성하는, 하니스 와이어(111)를 인장하기 위한 모터와 모터의 구동 회로를 포함한다. 전체 제어부(210)는, 하니스 구동부(215)에 구동 신호를 보냄으로써, 하니스 와이어(111)의 권취와, 하니스 와이어(111)의 인장력을 제어한다. 전체 제어부(210)는, 예를 들어 훈련자(900)의 전도를 예측한 경우에, 하니스 와이어(111)를 일정량 권취하여, 훈련자(900)의 전도를 방지한다.
화상 처리부(216)는, 전체 제어부(210)로부터의 지시에 따라서 카메라(140)로부터 수취한 화상 신호를 화상 처리하여 화상 데이터를 생성한다. 화상 처리부(216)는, 전체 제어부(210)로부터의 지시에 따라서 카메라(140)로부터 수취한 화상 신호에 화상 처리를 실시하여, 특정 화상 해석을 실행할 수도 있다. 예를 들어, 화상 처리부(216)는, 트레드밀(131)에 접하는 환각의 발의 위치(입각 위치)를 화상 해석에 의해 검출한다. 구체적으로는, 예를 들어 발바닥 프레임(124)의 선단 근방 화상 영역을 추출하고, 상기 선단부와 겹치는 벨트(132) 상에 그려진 식별 마커를 해석함으로써, 입각 위치를 연산한다.
자세 센서(217)는, 상술한 바와 같이 훈련자(900)의 복부의 중력 방향에 대한 경사각을 검출하여, 검출 신호를 보조 제어부(220)로 송신한다. 전체 제어부(210)는, 자세 센서(217)로부터의 검출 신호를 사용하여, 훈련자(900)의 자세, 구체적으로는, 체간의 경사각을 연산한다. 전체 제어부(210)와 자세 센서(217)는 유선으로 접속되어도 되고, 근거리 무선 통신으로 접속되어도 된다.
전체 제어부(210)는, 제어에 관한 다양한 연산이나 제어를 실행하는 기능 실행부로서의 역할도 담당한다. 보행 평가부(210a)는, 취득한 각종 센서 정보를 사용하여, 훈련자(900)의 보행 동작이 이상 보행인지 여부를 평가한다. 훈련 판정부(210b)는, 보행 평가부(210a)가 평가한 이상 보행의 적산 수에 기초하여, 일련의 보행 훈련에 대한 훈련 결과를 판정한다. 구체적인 처리에 대해서는 후술한다.
상술한 바와 같이, 보행 보조 장치(120)는, 훈련자(900)의 환각에 장착되지만, 보행 훈련 장치(100)는, 보행 보조 장치(120)에 지령을 부여하거나, 센서 정보를 수취하거나 하기 때문에, 전체 제어부(210)에 접속된 통신 접속 IF(219)를 구비한다. 보행 보조 장치(120)도, 통신 접속 IF(219)와 유선, 또는 무선에 의해 접속되는 통신 접속 IF(229)가 설치된다. 통신 접속 IF(229)는, 보행 보조 장치(120)의 보조 제어부(220)에 접속된다. 통신 접속 IF(219, 229)는, 통신 규격에 준한, 예를 들어 무선 LAN(Local Area Network) 등의 통신 인터페이스이다.
보조 제어부(220)는, 예를 들어 MPU이며, 전체 제어부(210)로부터 부여된 제어 프로그램을 실행함으로써, 보행 보조 장치(120)의 제어를 실행한다. 보행 보조 장치(120)의 상태를, 통신 접속 IF(219, 229)를 통해 전체 제어부(210)에 통지한다. 전체 제어부(210)로부터의 지령을 받아, 보행 보조 장치(120)의 기동 또는 정지 등을 실행한다.
관절 구동부(221)는, 제어 유닛(121)의 모터와 모터의 구동 회로를 포함한다. 보조 제어부(220)는, 관절 구동부(221)에 구동 신호를 보냄으로써, 허벅다리 프레임(122)과 종아리 프레임(123)이 힌지 축 Ha 주위로 상대적으로 개방되도록 가세하거나, 폐쇄되도록 가세하거나 한다. 상술한 바와 같은 동작에 의해, 무릎의 신전 동작 및 굴곡 동작을 어시스트하거나, 무릎 접힘을 방지하거나 한다.
하중 센서(222)는, 상술한 바와 같이 훈련자(900)의 발바닥이 받는 수직 하중의 크기와 분포를 검출하여, 검출 신호를 보조 제어부(220)로 송신한다. 보조 제어부(220)는, 검출 신호를 수취하여 해석함으로써, 유각 또는 입각의 상태 판별이나 전환 추정 등을 행한다.
각도 센서(223)는, 상술한 바와 같이 힌지 축 Ha 주위의 허벅다리 프레임(122)과 종아리 프레임(123)이 이루는 각을 검출하여, 검출 신호를 보조 제어부(220)로 송신한다. 보조 제어부(220)는, 검출 신호를 수취하여 무릎 관절의 개방각을 연산한다.
다리에 마비를 앓는 환자의 걸음걸이는, 질환의 부위나 정도에 따라서 다양하며, 전도될 가능성이 더 높다고 판단되는 이상 보행을 하나의 기준으로 평가하는 것은 어렵다. 전체적으로 관찰하면 이상 보행이라고 평가되는 걸음걸이라도, 다리의 일부분의 동작에 착안한 경우에는, 정상 보행의 동작과 거의 다름없는 경우도 있다. 따라서, 통상의 보행 평가 장치는, 이상 보행을 정상 보행으로 평가하는 경우가 있었다.
본 발명은, 편마비 환자에게 보이는 이상 보행에는, 적어도 7개로 분류되는 패턴이 존재한다. 각각의 패턴에 대해 이상 보행 기준을 정하면, 훈련자(900)의 걸음걸이가 어느 이상 보행 기준과 합치하는 경우에, 훈련자(900)의 보행 동작은 이상 보행이라고 평가할 수 있음을 알 수 있었다. 본 실시 형태에 관한 보행 훈련 장치(100)에 있어서는, 보행 평가부(210a)가 각 마비 체부의 동작량과 각 이상 보행 기준을 비교하여, 훈련자(900)의 보행 동작이 이상 보행인지 여부를 평가한다. 이하에, 각각의 이상 보행 기준과, 이상 보행의 평가 방법에 대해 설명한다.
도 4는, 제1 이상 보행 기준을 설명하는 도면이다. 도 4는, 환각측의 하반신인 마비 체부를 보행 방향에 대해 측방으로부터 관찰한 경우의 모식도이며, 상부로부터 순차적으로, 체간(TL), 고관절(HJ), 넓적다리(HL), 무릎 관절(NJ), 종아리(CL), 발 관절(FJ), 발(FL)을 나타낸다. 본 실시 형태에 있어서는, 「다리」 및 「다리부」는, 고관절(HJ)보다 하부 전체를 나타내는 용어로서 사용하고, 「발」 및 「발부」를 발목부터 발끝까지의 부분을 나타내는 용어로서 사용한다.
제1 이상 보행 기준에 합치하는지 여부를 판단하기 위해, 전체 제어부(210)는, 환각이 유각기를 종료하고 착지하였을 때의, 고관절(HJ)로부터 발 관절(FJ)까지의 보행 방향을 따르는 거리 X1을 보행 동작에 수반되는 제1 동작량으로서 검출한다. 건각의 통상 보행이라면, 유각기를 종료하고 착지하는 지점은, 고관절(HJ)보다 보행 방향의 전방에 위치할 것이다. 환각의 보행에 있어서는, 환각을 충분히 스윙할 수 없기 때문에 전방까지 충분히 운각할 수 없어, 고관절(HJ)보다 조금 전방에 착지하거나, 고관절(HJ)보다 후방에 착지하거나 하는 경우가 있다.
제1 이상 보행 기준으로서 「기준 거리 Xc1 미만」을 설정한다. 보행 동작에 있어서 검출된 거리 X1이 기준 거리 Xc1 미만이면 이상 보행이라고 판단한다. 전체 제어부(210)는, 하중 센서(222)로부터의 검출 신호와 카메라(140)로부터의 화상 데이터를 취득하고, 취득한 정보를 사용하여, 유각기의 종료 시점에 있어서의 거리 X1을 검출한다. 예를 들어, Xc1＝20㎝(＝고관절(HJ)로부터 전방으로 20㎝)로 설정되는 경우에, 검출된 거리 X1이 10㎝이나 -5㎝일 때에는, 보행 평가부(210a)는 훈련자(900)의 보행 동작을 이상 보행이라고 평가한다. 기준 거리 Xc1은, 훈련자(900)의 체격이나 재활 훈련의 진척 정도 등에 따라서 변경해도 된다.
도 5는, 제2 이상 보행 기준을 설명하는 도면이다. 도 5는, 환각측의 하반신인 마비 체부를 보행 방향에 대해 측방으로부터 관찰한 경우의 모식도이며, 각 체부를 도 4와 마찬가지로 나타낸다.
제2 이상 보행 기준에 합치하는지 여부를 판단하기 위해, 전체 제어부(210)는 환각의 유각기에 있어서의 발바닥 하중 X2를 보행 동작에 수반되는 제2 동작량으로서 검출한다. 건각의 통상 보행이라면, 유각기에 발바닥이 접지하는 일은 없다. 환각의 보행에 있어서는, 다리 전체를 들어올리는 힘이 충분하지 않기 때문에, 발바닥이 접지한 상태에서 다리를 전방으로 밀어내는 것과 같은, 이른바 끌기 보행이 되는 경우가 있다.
제2 이상 보행 기준으로서 「기준 하중 Xc2보다 크다」를 설정한다. 보행 동작에 있어서 검출된 하중 X2가 기준 하중 Xc2보다 크면 이상 보행이라고 판단한다. 전체 제어부(210)는, 하중 센서(222)로부터의 검출 신호와 카메라(140)로부터의 화상 데이터를 취득하고, 취득한 정보를 사용하여, 유각기에 있어서의 하중 X2를 검출한다. 통상은 Xc2＝0으로 설정한다. 유각기에 있어서, 발바닥으로부터의 하중을 조금이라도 검출하면, 보행 평가부(210a)는 훈련자(900)의 보행 동작을 이상 보행이라고 평가한다. 보행 평가부(210a)는, 재활 훈련의 진척 정도 등에 따라서 다소의 접지를 허용하여, 예를 들어 Xc2＝10N과 같이 설정해도 된다. 보행 평가부(210a)는 유각기 중의 적산 하중을 기준값으로 해도 된다.
도 6은, 제3 이상 보행 기준을 설명하는 도면이다. 도 6은, 환각측의 하반신인 마비 체부를 보행 방향에 대해 측방으로부터 관찰한 경우의 모식도이며, 각 체부를 도 4와 마찬가지로 나타낸다.
제3 이상 보행 기준에 합치하는지 여부를 판단하기 위해, 전체 제어부(210)는, 환각의 입각 중에 있어서의 무릎 관절(NJ)의 굴곡 각도 X3을 보행 동작에 수반되는 제3 동작량으로서 검출한다. 건각의 통상 보행이면, 입각 중에 있어서의 무릎 관절(NJ)은 그다지 굴곡되지 않는다. 환각의 보행에 있어서는, 무릎 관절(NJ)이 상체를 지탱하는 힘이 충분하지 않으므로, 입각 중에 무릎 관절(NJ)이 크게 굴곡되는 경우가 있다. 경우에 따라서는, 이른바 무릎 접힘을 일으킨다.
제3 이상 보행 기준으로서 「기준 각도 Xc3 미만」을 설정한다. 보행 동작에 있어서 검출된 굴곡 각도 X3이 기준 각도 Xc3보다 작으면 이상 보행이라고 판단한다. 전체 제어부(210)는, 각도 센서(223)로부터의 검출 신호와 카메라(140)로부터의 화상 데이터를 취득하고, 취득한 정보를 사용하여 입각 중에 있어서의 굴곡 각도 X3을 검출한다. 예를 들어, Xc3＝165도로 설정되는 경우에, 검출된 굴곡 각도 X3이 140도일 때에는, 보행 평가부(210a)는, 훈련자(900)의 보행 동작을 이상 보행이라고 평가한다. 보행 평가부(210a)는, 입각 중에 연속해서 검출된 굴곡 각도 X3이 한 번이라도 기준 각도 Xc3 미만이 되면, 훈련자(900)의 보행 동작을 이상 보행이라고 평가한다. 기준 각도 Xc3은, 훈련자(900)의 연령이나 재활 훈련의 진척 정도 등에 따라서 변경해도 된다.
도 7은, 제4 이상 보행 기준을 설명하는 도면이다. 도 7은, 환각측의 하반신인 마비 체부를 보행 방향에 대해 측방으로부터 관찰한 경우의 모식도이며, 각 체부를 도 4와 마찬가지로 나타낸다.
제4 이상 보행 기준에 합치하는지 여부를 판단하기 위해, 전체 제어부(210)는, 환각이 입각기로부터 유각기로 전환되는 스윙 시의, 고관절(HJ)로부터 발 관절(FJ)까지의 보행 방향을 따르는 거리 X4를 보행 동작에 수반되는 제4 동작량으로서 검출한다. 건강한 사람에 의한 보행이라면, 스윙 시에 있어서의 발 관절(FJ)은, 고관절(HJ)에 대해 어느 정도 후방에 위치한다. 마비 환자에 의한 보행에 있어서는, 상체의 체중 이동을 자유롭게 행할 수 없기 때문에, 발 관절(FJ)이 고관절(HJ)로부터 충분히 이격되기 전에 스윙을 개시하는 경우가 있다.
제4 이상 보행 기준으로서 「기준 거리 Xc4 이상」을 설정한다. 보행 동작에 있어서, 검출된 거리 X4가 기준 거리 Xc4 미만이면 이상 보행이라고 판단한다. 전체 제어부(210)는, 하중 센서(222)로부터의 검출 신호와 카메라(140)로부터의 화상 데이터를 취득하고, 취득한 정보를 사용하여, 입각기로부터 유각기로 전환되는 스윙 시점에 있어서의 거리 X4를 검출한다. 예를 들어, Xc4＝-20㎝(＝고관절(HJ)로부터 후방으로 20㎝)로 설정되는 경우에, 검출된 거리 X4가 -10㎝(＝고관절(HJ)로부터 후방으로 10㎝)나 5㎝(＝고관절(HJ)로부터 전방으로 5㎝)일 때에는, 보행 평가부(210a)는, 훈련자(900)의 보행 동작을 이상 보행이라고 평가한다. 기준 거리 Xc4는, 훈련자(900)의 체격이나 재활 훈련의 진척 정도 등에 따라서 변경해도 된다.
도 8은, 제5 이상 보행 기준을 설명하는 도면이다. 도 8은, 환각측의 하반신인 마비 체부를 보행 방향에 대해 측방으로부터 관찰한 경우의 모식도이며, 각 체부를 도 4와 마찬가지로 나타낸다.
제5 이상 보행 기준에 합치하는지 여부를 판단하기 위해, 전체 제어부(210)는, 환각의 입각 중에 있어서의 체간(TL)의 전방 방향으로의 경사 각도 X5를 보행 동작에 수반되는 제5 동작량으로서 검출한다. 건강한 사람에 의한 통상 보행이라면, 입각 중에 있어서의 체간(TL)은, 고관절(HJ)을 지나는 연직선에 대해 전방으로 약간 경사지는 정도이다. 마비 환자의 보행에 있어서는, 하반신을 보호하려고 하기 때문에, 체간(TL)이 고관절(HJ)을 지나는 연직선에 대해 크게 앞으로 기울어지는 경우가 있다.
제5 이상 보행 기준으로서 「기준 각도 Xc5 이상」을 설정한다. 보행 동작에 있어서 검출된 전방으로의 경사 각도 X5가 기준 각도 Xc5 이상이면 이상 보행이라고 판단한다. 전체 제어부(210)는, 자세 센서(217)로부터의 검출 신호와 카메라(140)로부터의 화상 데이터를 취득하고, 취득한 정보를 사용하여, 입각 중에 있어서의 경사 각도 X5를 검출한다. 예를 들어, Xc5＝10도로 설정되는 경우에, 검출된 경사 각도 X5가 30도일 때에는, 보행 평가부(210a)는, 훈련자(900)의 보행 동작을 이상 보행이라고 평가한다. 보행 평가부(210a)는, 입각 중에 연속해서 검출된 경사 각도 X5가 한 번이라도 기준 각도 Xc5 이상이 되면, 훈련자(900)의 보행 동작을 이상 보행이라고 평가한다. 기준 각도 Xc5는, 훈련자(900)의 연령이나 재활 훈련의 진척 정도 등에 따라서 변경해도 된다.
도 9는, 제6 이상 보행 기준을 설명하는 도면이다. 도 9는, 환각측의 하반신인 마비 체부를 보행 방향 정면으로부터 관찰한 경우의 모식도이며, 각 체부를 도 4와 마찬가지로 나타낸다.
제6 이상 보행 기준에 합치하는지 여부를 판단하기 위해, 전체 제어부(210)는, 환각의 입각 중에 있어서의 체간(TL)의 환각측으로의 경사 각도 X6을 보행 동작에 수반되는 제6 동작량으로서 검출한다. 건강한 사람에 의한 통상 보행이라면, 입각 중에 있어서의 체간(TL)은, 고관절(HJ)을 지나는 연직선에 대해 좌우 방향으로 흔들리는 일은 거의 없다. 마비 환자의 보행에 있어서는, 환각측에 체중을 싣는 것에 대한 공포심 등으로 인해, 체간(TL)이 고관절(HJ)을 지나는 연직선에 대해 환각측으로 크게 앞으로 기울어지는 경우가 있다.
제6 이상 보행 기준으로서 「기준 각도 Xc6 이상」을 설정한다. 보행 동작에 있어서 검출된 환각측으로의 경사 각도 X6이 기준 각도 Xc6 이상이면 이상 보행이라고 판단한다. 전체 제어부(210)는, 자세 센서(217)로부터의 검출 신호와 카메라(140)로부터의 화상 데이터를 취득하고, 취득한 정보를 사용하여, 입각 중에 있어서의 경사 각도 X6을 검출한다. 예를 들어, Xc6＝10도로 설정되는 경우에, 검출된 경사 각도 X6이 20도일 때에는, 보행 평가부(210a)는, 훈련자(900)의 보행 동작을 이상 보행이라고 평가한다. 보행 평가부(210a)는, 입각 중에 연속해서 검출된 경사 각도 X6이 한 번이라도 기준 각도 Xc6 이상이 되면, 훈련자(900)의 보행 동작을 이상 보행이라고 평가한다. 기준 각도 Xc6은, 훈련자(900)의 연령이나 재활 훈련의 진척 정도 등에 따라서 변경해도 된다.
도 10은, 제7 이상 보행 기준을 설명하는 도면이다. 도 10은, 환각측의 하반신인 마비 체부를 보행 방향에 대해 측방으로부터 관찰한 경우의 모식도이며, 각 체부를 도 4와 마찬가지로 나타낸다.
제7 이상 보행 기준에 합치하는지 여부를 판단하기 위해, 전체 제어부(210)는, 환각의 유각 중에 있어서의 체간(TL)의 전방 방향으로의 경사 각도 X7을 보행 동작에 수반되는 제7 동작량으로서 검출한다. 건강한 사람에 의한 통상 보행이라면, 유각 중에 있어서의 체간(TL)은, 고관절(HJ)을 지나는 연직선에 대해 전방으로 어느 정도 경사진다. 마비 환자의 보행에 있어서는, 상체의 체중 이동을 자유롭게 행할 수 없어 뒤로 몸이 젖혀져, 체간(TL)이 고관절(HJ)을 지나는 연직선에 대해 후방으로 경사지는 경우가 있다.
제7 이상 보행 기준으로서 「기준 각도 Xc7 미만」을 설정한다. 보행 동작에 있어서 검출된 전방으로의 경사 각도 X7이 기준 각도 Xc7 미만이면 이상 보행이라고 판단한다. 전체 제어부(210)는, 자세 센서(217)로부터의 검출 신호와 카메라(140)로부터의 화상 데이터를 취득하고, 취득한 정보를 사용하여, 유각 중에 있어서의 경사 각도 X7을 검출한다. 예를 들어, Xc7＝-5도(＝후방으로 5도 경사)로 설정되는 경우에, 검출된 경사 각도 X7이 -20도일 때에는, 보행 평가부(210a)는, 훈련자(900)의 보행 동작을 이상 보행이라고 평가한다. 보행 평가부(210a)는, 유각 중에 연속해서 검출된 경사 각도 X7이 한 번이라도 기준 각도 Xc7 미만이 되면, 훈련자(900)의 보행 동작을 이상 보행이라고 평가한다. 기준 각도 Xc7은, 훈련자(900)의 연령이나 재활 훈련의 진척 정도 등에 따라서 변경해도 된다.
이상, 7개의 이상 보행 기준을 설명하였지만, 이 밖의 이상 보행 기준이 추가되어도 된다. 이상 보행 기준을 정함에 있어서는, 단일이 아닌, 복수 정하는 것이 긴요하고, 그 경우의 이상 보행 기준은, 적어도 마비 체부의 서로 다른 부위의 동작량에 관한 2개 이상의 기준을 포함하거나, 마비 체부의 동일 부위의 서로 다른 방향으로의 동작량에 관한 2개 이상의 기준을 포함하면 된다.
서로 다른 부위의 동작량에 관한 2개 이상의 기준은, 체간의 동작량에 관한 기준, 무릎 관절의 동작량에 관한 기준 및 발목부터 앞쪽의 발부의 동작량에 관한 기준 중에서 선택되면 된다. 상기한 실시 형태에 있어서는, 체간의 동작량에 관한 기준은 제5, 6, 7 기준이고, 무릎 관절의 동작량에 관한 기준은 제3 기준이고, 발부의 동작량에 관한 기준은 제1, 2, 4 기준이다. 상술한 바와 같이 착안하는 동작량을 선택하면, 실제의 걸음걸이가 이상 보행이라고 평가될 경우에, 한쪽의 동작량으로부터는 이상 보행이라고 평가되지 않는 경우라도, 다른 쪽의 동작량으로부터 이상 보행이라고 평가되는 경우가 많은 것이 실험을 통해 명확해졌다.
마비 체부의 동일 부위의 서로 다른 방향으로의 동작량에 관한 2개 이상의 기준은, 체간의 보행 방향에 대한 동작량에 관한 기준과 보행 방향에 대해 직교하는 직교 방향에 대한 동작량에 관한 기준을 포함하면 된다. 상기한 실시 형태에 있어서는, 제5 및 제7 중 어느 하나의 기준과, 제6 기준의 관계가 상당한다. 상술한 바와 같이 착안하는 동작량을 조합해도, 실제의 걸음걸이가 이상 보행이라고 평가될 경우에, 한쪽의 동작량으로부터는 이상 보행이라고 평가되지 않는 경우라도, 다른 쪽의 동작량으로부터 이상 보행이라고 평가되는 경우가 많은 것이 실험을 통해 명확해졌다.
이상 보행 기준은, 환각의 유각기와 입각기에서 각각 상이한 기준으로 하면 되는 것을 알 수 있었다. 제1 기준과 제4 기준은, 서로 동일 부위의 동일 방향 기준이지만, 각각 유각기로부터 입각기로 전환되는 시점과, 입각기로부터 유각기로 전환되는 시점에 착안한다. 제5 기준과 제7 기준은, 마찬가지로 서로 동일 부위의 동일 방향 기준이지만, 각각 입각기와 유각기를 제각기 착안한다. 동일 부위 또한 동일 방향의 동작량이라도, 관찰 시점을 구획하면, 보행 동작의 상이한 특징량으로서 평가할 수 있다.
보행 훈련 장치(100)의 처리 동작에 대해 설명한다. 도 11은, 보행 훈련 장치의 처리 동작을 나타내는 흐름도이다. 플로우는, 훈련자(900), 또는 오퍼레이터에 의해 훈련 메뉴가 선택되어, 일련의 훈련 프로그램이 기동된 시점으로부터 개시된다.
전체 제어부(210)는, 스텝 S101에서, 보행 주기 카운터 n을 리셋한다. 전체 제어부(210)는, 트레드밀 구동부(211)를 구동하여 벨트(132)의 회전을 개시함과 함께, 설정된 조정값에 따라서, 인장 구동부(214) 및 관절 구동부(221)를 구동하여, 훈련자(900)의 보행 어시스트를 실행한다. 훈련자(900)가 보행 동작을 개시하면, 스텝 S102에서, 보행 동작에 수반되는 각 동작량을 취득한다. 구체적으로는, 카메라(140)로부터 취득한 화상 신호를 화상 처리부(216)에서 해석하거나, 자세 센서(217), 하중 센서(222), 각도 센서(223)로부터의 검출 신호를 취득하여 동작량으로 환산하거나 한다.
전체 제어부(210)는, 스텝 S103에서, 1보행 주기가 종료되었는지 여부를 판단한다. 이상 보행의 평가는, 환각의 1보마다 실행해도 되지만, 본 실시 형태에 있어서는, 환각의 1보와 환각의 1보에 연속되는 건각의 1보의 1주기로 평가를 실행한다. 따라서, 전체 제어부(210)는, 1보행 주기가 종료되었다고 판단하면, 평가를 실행하기 위해 스텝 S104로 진행하고, 아직 종료되지 않았다고 판단하면, 스텝 S102로 되돌아가 각 동작량의 취득을 계속한다.
전체 제어부(210)의 보행 평가부(210a)는, 스텝 S104에서, 이상 보행의 평가를 실행한다. 구체적으로는, 보행 동작에 있어서의 각 부위, 각 방향, 각 기간의 동작량을 집계하여, 상기한 각 이상 보행 기준에 합치하는지 여부를 확인한다. 이상 보행이라고 평가된 경우에는, 훈련자(900)의 보행 동작을 실패 보행이라고 판정한다. 보행 평가부(210a)는, 스텝 S105에서, 상기한 각 이상 보행 기준 중 하나에라도 합치하는지 여부를 판단하여, 하나에라도 합치한다고 판단한 경우에는, 스텝 S106으로 진행하여, n보째의 평가 변수 En에 「0」을 대입한다. 전체 제어부(210)는, 상기 1보가 실패 보행인 것을, 표시 제어부(213)를 통해 훈련용 모니터(138) 및 관리용 모니터(139)에 표시한다. 스텝 S105에서, 상기한 각 이상 보행 기준 중 어느 것에도 합치하지 않는다고 판단한 경우에는, 스텝 S108로 진행하여, n보째의 평가 변수 En에 「1」을 대입한다. 전체 제어부(210)는, 상기 1보가 성공 보행인 것을, 표시 제어부(213)를 통해 훈련용 모니터(138) 및 관리용 모니터(139)에 표시한다.
실패 보행인 것을 훈련 중에 실시간으로 표시하는 경우에는, 어느 이상 보행 기준에 합치하였는지를 나타내는 일 없이, 특별히 한정되지 않지만, 간소한 단일의 표시로 하는 것이 바람직하다. 간소한 단일의 표시에 의해 실패 보행인 것을 제시하면, 훈련자(900)는, 보행 훈련 중에 혼란을 느끼는 일 없이, 최저한의 훈련자(900) 본인의 상황을 인식할 수 있다. 실패 보행인지 여부를 제시하는 수단은, 관리용 모니터(139)에 한정되지 않고, 버저음이나 점멸광 등을 이용할 수도 있다. 이 경우도, 특별히 한정되지 않지만, 소리나 광은, 간소한 단일의 양태로 훈련자(900)에게 나타내는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이 실패 보행인 것을 제시하는 관리용 모니터(139)나, 소리나 광을 발생하는 디바이스 등은, 보행 평가부(210a)에 의한 평가에 관한 정보를 제시하는 제시부로서 기능한다.
스텝 S107에서 실패 표시를, 또는 스텝 S109에서 성공 표시를 종료하면, 전체 제어부(210)는 스텝 S110으로 진행하여, 보행 주기 카운터 n을 인크리먼트한다. 스텝 S111에서는, 보행 주기 카운터 n이, 일련의 보행 훈련 프로그램으로 예정되어 있던 보행 주기 수 n0에 도달하였는지 여부를 판단한다. 도달하지 않았다고 판단하면, 스텝 S102로 되돌아가, 보행 훈련 제어를 계속한다. 도달하였다고 판단하면, 스텝 S112로 진행한다.
전체 제어부(210)의 훈련 판정부(210b)는, 스텝 S112에서, 일련의 연속적으로 보행한 보행 훈련 시행에 있어서의 평가 결과를 집계하여, 보행 훈련 시행의 성공 정도를 나타내기 위한 판정을 행한다. 훈련 판정부(210b)는, 구체적으로는 환각의 총 보행 수에 대한 실패 보행 수의 비율을 계산하거나, 하니스 구동부(215)를 동작시킨 전도 회피 동작 수를 평가하거나 하여 훈련 판정을 도출한다. 전체 제어부(210)는, 훈련 판정부(210b)가 판정 결과를, 스텝 S113에서, 표시 제어부(213)를 통해 훈련용 모니터(138) 및 관리용 모니터(139)에 표시한 후에, 일련의 처리를 종료한다.
도 12는, 관리용 모니터(139)에 있어서, 판정 결과를 나타내는 표시예이다. 보행 속도, 스윙 어시스트, 무릎 신전 어시스트는, 각각 트레이닝 메뉴의 난이도에 따라서 레벨로서 설정되는 파라미터이다. 보행 속도는, 트레드밀(131)의 벨트(132)를 회전시키는 속도에 비례한다. 훈련 초기 단계에 있어서는, 보행 속도가 느리게 설정된다. 스윙 어시스트는, 전방측 와이어(134) 및 후방측 와이어(136)의 권취 및 해방에 의해, 환각의 스윙을 어시스트하는 어시스트력에 비례한다. 훈련의 최종 단계에 있어서는, 보행 보조 장치(120)의 자중을 상쇄할 만큼의 구동력으로 인장한다. 무릎 신전 어시스트는, 관절 구동부의 구동 토크에 비례한다. 환각에 있어서, 무릎 접힘을 일으키기 쉬운 상황 등에 있어서는, 정상적으로 어시스트를 행한다.
각 보행 평가는, 각 보행 주기의 평가 결과를 나타내며, 예를 들어 ○는 성공을, ×는 실패를 나타낸다. 도 12의 표시예에서는, 1훈련에 있어서의 7보분의 보행 주기 중, 2보째가 실패이며, 전체적으로 실패율이 14％인 것을 알 수 있다. 훈련 판정부(210b)가 판정한 훈련 판정이, 예를 들어 「A」 판정과 같이 표시된다.
본 실시 형태에 있어서의 보행 훈련 장치(100)는, 트레드밀(131) 상에서 전도되는 것을 방지하는 전도 방지 장치로서 하니스 와이어(111) 등을 구비하기 때문에, 훈련자(900)는, 가령 자세가 무너질 것 같아도 연속적으로 보행 훈련을 계속할 수 있다. 따라서, 정상적인 보행 동작으로서 요구되는 연속 보행에 대해, 종합적으로 정상 정도를 판정할 수 있다.
특히, 다리에 마비를 앓는 환자가 재활 훈련으로서 보행 훈련을 행하는 경우에는, 겨우 보행이 성립되는 난이도, 즉, 어느 정도 자세가 무너지려고 하는 정도의 난이도로 훈련하는 편이 훈련 효과(이른바, 운동 학습 효과)는 높아진다. 관련 기술에서는, 요법사가 환자의 훈련 상황을 확인하고 다음번의 난이도의 설정을 조정하였으므로, 환자의 회복 효과는, 요법사의 경험이나 감에 의존한 측면이 있었다. 본 실시 형태에 있어서의 보행 훈련 장치(100)는, 객관적인 훈련 판정을 행할 수 있으므로, 경험이 적은 요법사라도 다음번의 훈련 난이도를 정하기 쉽고, 따라서 환자의 훈련 효과도 향상되는 것을 기대할 수 있다.
보행 훈련 장치(100)의 변형예를 설명한다. 도 13은, 변형예에 관한 보행 훈련 장치(100')의 개략 사시도이다. 보행 훈련 장치(100')는, 트레드밀(131)을 구비하지 않고, 훈련자(900)가 프레임(130)으로 둘러싸인 공간 내를 실제로 이동하는 점에서, 상기한 보행 훈련 장치(100)와 상이하다. 도 13에 있어서, 보행 훈련 장치(100)와 공통되는 요소는 동일 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.
보행 훈련 장치(100')는, 하니스 인장부(112), 전방측 인장부(135), 후방측 인장부(137)를 가이드하는 가이드 레일(150)을 구비한다. 하니스 인장부(112), 전방측 인장부(135), 후방측 인장부(137)는, 모터(도시하지 않음)에 의해 각각 가이드 레일을 따라 이동한다. 전체 제어부(210)는, 훈련자(900)의 보행 위치를 판단하고, 판단한 보행 위치에 따라서, 하니스 인장부(112), 전방측 인장부(135), 후방측 인장부(137)를 최적 위치에 배치한다. 상술한 바와 같이 구성된 보행 훈련 장치(100')에 있어서는, 훈련자(900)는 바닥면에 대해 실제로 상대 이동하기 때문에, 재활 치료 훈련의 달성감을 더 얻을 수 있다.
이상, 설명한 실시 형태에 있어서, 훈련자(900)가 다음번에 훈련을 행하는 경우에는, 보행 훈련 장치(100, 100')는, 전회의 훈련 판정에 따라서, 스윙 어시스트 레벨 등의 파라미터를 설정해도 된다. 상술한 바와 같이, 훈련 강도를 보행 훈련 장치가 자동적으로 조정하면, 오퍼레이터의 부담 등이 경감된다. 보행 훈련 장치(100, 100')는, 훈련 실행 중의 1보 1보의 평가에 대해, 보행 속도 등을 동적으로 조정해도 된다. 예를 들어, 이상 보행이라는 평가가 연속되는 경우에는, 보행 속도를 느리게 해도 된다. 상술한 바와 같은 동적인 제어에 의해, 훈련자(900)의 안전을 도모할 수 있고, 능력에 따라서 난이도를 조정할 수도 있다.
이상, 설명한 실시 형태에 있어서는, 훈련자(900)는, 다리 중 한쪽을 앓는 편마비 환자의 예를 나타내어 설명하였지만, 두 다리에 마비를 앓는 환자에 대해서도 보행 훈련 장치(100, 100')를 적용할 수 있다. 그 경우는, 두 다리에 보행 보조 장치(120)를 장착하고 훈련을 실시한다. 그 경우, 각각의 환각마다, 이상 보행의 평가를 행해도 된다. 각각의 환각에 대해, 독립적으로 이상 보행의 평가를 행함으로써, 회복 정도를 개별로 판단할 수 있다.
전술한 실시 형태는 본 발명을 실시하기 위한 일례에 불과하다. 따라서, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니며, 청구범위에 기재된 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위 내에서 적절하게 변경하여 실시 가능하다.

Claims (7)

  1. 다리에 마비를 앓는 마비 환자의 훈련 보행을 평가하는 보행 평가 장치이며,
    마비를 앓는 다리인 환각을 포함하는 마비 체부의, 보행 동작에 수반되는 복수의 동작량을 취득하도록 구성되는 취득부와,
    상기 취득부에 의해 취득된 상기 복수의 동작량 중 적어도 하나가, 미리 정해진 복수의 이상 보행 기준 중 어느 것에 합치한 경우에 상기 보행 동작이 이상 보행이라고 평가하도록 구성되는 평가부(210a)를 포함하는 제어부(210)를 포함하고,
    상기 제어부(210)는,
    상기 복수의 이상 보행 기준 중 상기 마비 체부의 동일 부위의 서로 다른 방향으로의 동작량에 관한 기준을 2개 이상 선택하도록 구성되고,
    상기 복수의 이상 보행 기준은, 체간(TL)의 보행 방향에 대한 동작량에 관한 기준과 상기 보행 방향에 대해 직교하는 직교 방향에 대한 동작량에 관한 기준을 포함하고,
    상기 복수의 이상 보행 기준은,
    환각의 입각 중에 있어서의 체간(TL)의 전방 방향으로의 경사 각도 X5인 제5 동작량이 기준 각도 Xc5 이상인 것을 제어부(210)가 감지하면 이상 보행이라고 판단하는 제5 이상 보행 기준과,
    환각의 입각 중에 있어서의 체간(TL)의 환각측으로의 경사 각도 X6인 제6 동작량이 기준 각도 Xc6 이상인 것을 제어부(210)가 감지하면 이상 보행이라고 판단하는 제6 이상 보행 기준과,
    환각의 유각 중에 있어서의 체간(TL)의 전방 방향으로의 경사 각도 X7인 제7 동작량이 기준 각도 Xc7 미만인 것을 제어부(210)가 감지하면 이상 보행이라고 판단하는 제7 이상 보행 기준을 포함하고,
    상기 체간(TL)의 상기 보행 방향에 대한 동작량에 관한 기준은 상기 제5 이상 보행 기준 및 상기 제7 이상 보행 기준에 상당하고,
    상기 체간(TL)의 상기 직교 방향에 대한 동작량에 관한 기준은 상기 제6 이상 보행 기준에 상당하고,
    상기 복수의 이상 보행 기준은, 상기 마비 체부의 동일 부위에 대하여 유각기와 입각기에서 각각 상이한 기준으로 하는, 보행 평가 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마비 환자는 한쪽 다리에 마비를 앓는 편마비 환자이며,
    상기 평가부(210a)는, 상기 환각의 1보마다, 및 상기 환각의 1보와 마비를 앓고 있지 않은 건각의 1보를 포함하는 1주기마다 중 적어도 어느 것에 대해 상기 이상 보행의 평가를 실행하는, 보행 평가 장치.
  3. 보행 훈련 시스템이며,
    제1항 또는 제2항 기재된 보행 평가 장치와,
    상기 환각에 장착하는 보행 보조 장치(120)를 포함하고,
    상기 보행 보조 장치(120)는, 상기 보행 동작에 수반되는 상기 동작량을 취득하도록 구성되는 복수의 센서를 갖는, 보행 훈련 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 마비 환자가 보행하는 보행면이 되는 트레드밀(131)과,
    상기 마비 환자가 상기 트레드밀(131) 상에서 전도되는 것을 방지하도록 구성되는 전도 방지 장치를 더 포함하고,
    상기 평가부(210a)는, 상기 마비 환자가 상기 트레드밀(131) 상을 연속적으로 보행하는 시행에 대해 상기 이상 보행을 평가하는, 보행 훈련 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 평가부(210a)에 의한 평가에 관한 정보를 제시하도록 구성되는 제시부를 더 포함하는, 보행 훈련 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제시부는, 상기 각각의 동작량이 상기 복수의 이상 보행 기준 중 어느 것에 합치한 경우라도, 단일의 이상 제시를 행하는, 보행 훈련 시스템.
  7. 다리에 마비를 앓는 마비 환자의 훈련 보행을 보행 평가 장치에 의해 평가하는 보행 평가 방법이며,
    상기 보행 평가 장치는 취득부 및 평가부를 포함하고,
    상기 취득부에 의해 마비를 앓는 다리인 환각을 포함하는 마비 체부의, 보행 동작에 수반되는 복수의 동작량을 취득하는 것과,
    취득된 상기 복수의 동작량 중 적어도 하나가, 미리 정해진 복수의 이상 보행 기준 중 어느 것에 합치한 경우에 상기 평가부에 의해 상기 보행 동작이 이상 보행이라고 평가하는 것을 포함하고,
    상기 복수의 이상 보행 기준 중 상기 마비 체부의 동일 부위의 서로 다른 방향으로의 동작량에 관한 기준이 2개 이상 선택되고,
    상기 복수의 이상 보행 기준은, 체간(TL)의 보행 방향에 대한 동작량에 관한 기준과 상기 보행 방향에 대해 직교하는 직교 방향에 대한 동작량에 관한 기준을 포함하고,
    상기 복수의 이상 보행 기준은,
    환각의 입각 중에 있어서의 체간(TL)의 전방 방향으로의 경사 각도 X5인 제5 동작량이 기준 각도 Xc5 이상인 것을 제어부(210)가 감지하면 이상 보행이라고 판단하는 제5 이상 보행 기준과,
    환각의 입각 중에 있어서의 체간(TL)의 환각측으로의 경사 각도 X6인 제6 동작량이 기준 각도 Xc6 이상인 것을 제어부(210)가 감지하면 이상 보행이라고 판단하는 제6 이상 보행 기준과,
    환각의 유각 중에 있어서의 체간(TL)의 전방 방향으로의 경사 각도 X7인 제7 동작량이 기준 각도 Xc7 미만인 것을 제어부(210)가 감지하면 이상 보행이라고 판단하는 제7 이상 보행 기준을 포함하고,
    상기 체간(TL)의 상기 보행 방향에 대한 동작량에 관한 기준은 상기 제5 이상 보행 기준 및 상기 제7 이상 보행 기준에 상당하고,
    상기 체간(TL)의 상기 직교 방향에 대한 동작량에 관한 기준은 상기 제6 이상 보행 기준에 상당하고,
    상기 복수의 이상 보행 기준은, 상기 마비 체부의 동일 부위에 대하여 유각기와 입각기에서 각각 상이한 기준으로 하는, 보행 평가 방법.
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