特許 6052235 歩行訓練装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6052235

(24)【登録日】2016年12月9日

(45)【発行日】2016年12月27日

(54)【発明の名称】歩行訓練装置

(51)【国際特許分類】

   A61H 1/02 20060101AFI20161219BHJP

   A61H 3/00 20060101ALI20161219BHJP

   A63B 22/02 20060101ALI20161219BHJP

【ＦＩ】

   A61H1/02 R

   A61H3/00 B

   A61H3/00 Z

   A63B22/02

【請求項の数】7

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2014-109471(P2014-109471)

(22)【出願日】2014年5月27日

(65)【公開番号】特開2015-223295(P2015-223295A)

(43)【公開日】2015年12月14日

【審査請求日】2015年9月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】嶋田 宏史

(72)【発明者】

【氏名】今井田 昌幸

(72)【発明者】

【氏名】鴻巣 仁司

(72)【発明者】

【氏名】藤掛 祥則

(72)【発明者】

【氏名】中島 一誠

(72)【発明者】

【氏名】才藤 栄一

【審査官】 増山 慎也

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１３−５４３７４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６８２１２３３（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 特開２０１５−２２３２９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１８３６５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０３２６３３３８（ＣＮ，Ａ）

【文献】 登録実用新案第３１５５７４１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 国際公開第２０１５／１６４４２１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／００８７４１８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０１９７１６８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０２７５０４３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｈ １／０２

Ａ６１Ｈ ３／００

Ａ６３Ｂ ２２／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ユーザの脚部に装着され、該ユーザの歩行を補助する歩行補助装置と、
前記歩行補助装置及び前記ユーザの脚部のうち少なくとも一方を前方に引張する第１引張手段と、
前記歩行補助装置及び前記ユーザの脚部のうち少なくとも一方を後方に引張する第２引張手段と、を備える歩行訓練装置であって、
前記第１及び第２引張手段による前記歩行補助装置及び／又は前記ユーザの脚部の引張点は、前記ユーザの脚部周りに移動可能に設けられている、ことを特徴とする歩行訓練装置。

【請求項2】

請求項１記載の歩行訓練装置であって、
前記第１引張手段の引張点がユーザの脚部の外側、及び、前記第２引張手段の引張点がユーザの脚部の内側、のうち少なくとも一方に設定される、ことを特徴とする歩行訓練装置。

【請求項3】

請求項１記載の歩行訓練装置であって、
前記第１引張手段の引張点がユーザの脚部の内側、及び、前記第２引張手段の引張点がユーザの脚部の外側、のうち少なくとも一方に設定される、ことを特徴とする歩行訓練装置。

【請求項4】

請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の歩行訓練装置であって、
前記第１及び第２引張手段は、夫々、前記歩行補助装置及び前記ユーザの脚部のうち少なくとも一方に一端が取り付けられたワイヤと、
前記ワイヤを引張する引張部と、を有しており、
前記引張部は、左右方向に移動可能に設けられている、ことを特徴とする歩行訓練装置。

【請求項5】

請求項１乃至４のうちいずれか１項記載の歩行訓練装置であって、
前記第１引張手段は、前記歩行補助装置及び前記ユーザの脚部のうち少なくとも一方を上方かつ前方に引張し、
前記第２引張手段は、前記歩行補助装置及び前記ユーザの脚部のうち少なくとも一方を上方かつ後方に引張する、ことを特徴とする歩行訓練装置。

【請求項6】

請求項１乃至５のうちいずれか１項記載の歩行訓練装置であって、
前記第１引張手段の引張力と前記第２引張手段の引張力と、を独立して制御する制御手段を更に備える、ことを特徴とする歩行訓練装置。

【請求項7】

請求項１乃至６のうちいずれか１項記載の歩行訓練装置であって、
前記第１及び第２引張手段による引張力の鉛直上方の成分の合力が前記歩行補助装置の重力と等しい、ことを特徴とする歩行訓練装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ユーザが歩行訓練を行うための歩行訓練装置、及びその歩行訓練方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

トレッドミル上を歩行するユーザの脚部を前方に引張して脚部の振出しを補助するバンドを備える歩行訓練装置が知られている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９−１８３６５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、例えば、ユーザの歩行訓練時、脚部が内旋あるいは外旋する傾向が生じることがある。しかしながら、上記歩行訓練装置は、ユーザ脚部を前方への引張し振出しを補助するだけで、その脚部の内旋量および外旋量を調整するのは困難である。

【0005】

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、歩行訓練時におけるユーザの歩行を補助しつつ脚部の内外旋制御量を調整できる歩行訓練装置、及びその歩行訓練方法を提供することを主たる目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するための本発明の一態様は、ユーザの脚部に装着され、該ユーザの歩行を補助する歩行補助装置と、前記歩行補助装置及び前記ユーザの脚部のうち少なくとも一方を前方に引張する第１引張手段と、前記歩行補助装置及び前記ユーザの脚部のうち少なくとも一方を後方に引張する第２引張手段と、を備える歩行訓練装置であって、前記第１及び第２引張手段による前記歩行補助装置及び／又は前記ユーザの脚部の引張点は、前記ユーザの脚部周りに移動可能に設けられている、ことを特徴とする歩行訓練装置である。
この一態様において、前記第１引張手段の引張点がユーザの脚部の外側、及び、前記第２引張手段の引張点がユーザの脚部の内側、のうち少なくとも一方に設定されてもよい。
この一態様において、前記第１引張手段の引張点がユーザの脚部の内側、及び、前記第２引張手段の引張点がユーザの脚部の外側、のうち少なくとも一方に設定されてもよい。
この一態様において、前記第１及び第２引張手段は、夫々、前記歩行補助装置及び前記ユーザの脚部のうち少なくとも一方に一端が取り付けられたワイヤと、前記ワイヤを引張する引張部と、を有しており、前記引張部は、左右方向に移動可能に設けられていてもよい。
この一態様において、前記第１引張手段は、前記歩行補助装置及び前記ユーザの脚部のうち少なくとも一方を上方かつ前方に引張し、前記第２引張手段は、前記歩行補助装置及び前記ユーザの脚部のうち少なくとも一方を上方かつ後方に引張してもよい。
この一態様において、前記第１引張手段の引張力と前記第２引張手段の引張力と、を独立して制御する制御手段を更に備えていてもよい。
この一態様において、前記第１及び第２引張手段による引張力の鉛直上方の成分の合力が前記歩行補助装置の重力と等しくてもよい。
上記目的を達成するための本発明の一態様は、ユーザの脚部に装着され、該ユーザの歩行を補助する歩行補助装置と、前記歩行補助装置及び前記ユーザの脚部のうち少なくとも一方を前方に引張する第１引張手段と、前記歩行補助装置及び前記ユーザの脚部のうち少なくとも一方を後方に引張する第２引張手段と、を備える歩行訓練装置であって、前記第１及び第２引張手段は、夫々、前記歩行補助装置及び前記ユーザの脚部のうち少なくとも一方に一端が取り付けられたワイヤと、前記ワイヤを引張する引張部と、を有しており、前記第１及び第２引張手段の引張部のうち少なくとも一方は、左右方向に移動可能に設けられている、ことを特徴とする歩行訓練装置であってもよい。
上記目的を達成するための本発明の一態様は、ユーザの脚部に装着され、該ユーザの歩行を補助する歩行補助装置と、前記歩行補助装置及び前記ユーザの脚部のうち少なくとも一方を前方に引張する第１引張手段と、前記歩行補助装置及び前記ユーザの脚部のうち少なくとも一方を後方に引張する第２引張手段と、を備える歩行訓練装置の歩行訓練方法であって、前記第１及び第２引張手段による前記歩行補助装置及び／又は前記ユーザの脚部の引張点は、前記ユーザの脚部周りに移動させ設定する、ことを特徴とする歩行訓練装置の歩行訓練方法であってもよい。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、歩行訓練時におけるユーザの歩行を補助しつつ脚部の内外旋制御量を調整できる歩行訓練装置、及びその歩行訓練方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施の形態に係る歩行訓練装置の概略的な構成を示す斜視図である。

【図2】本発明の一実施の形態に係る歩行補助装置の概略的な構成を示す斜視図である。

【図3】第１及び第２引張部による引張力を説明するための図である。

【図4】脚部の内旋制御量を調整する方法を示す図である。

【図5】脚部の外旋制御量を調整する方法を示す図である。

【図6】脚部の内旋制御量を調整する方法を示す図である。

【図7】脚部の外旋制御量を調整する方法を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る歩行訓練装置の概略的な構成を示す斜視図である。本実施の形態に係る歩行訓練装置１は、例えば、脳卒中片麻痺患者などのユーザの歩行訓練を行うための装置である。歩行訓練装置１は、ユーザの脚部に装着された歩行補助装置２と、ユーザの歩行訓練を行う訓練装置３と、を備えている。

【0010】

歩行補助装置２は、例えば、歩行訓練を行うユーザの患脚に装着され、ユーザの歩行を補助する（図２）。歩行補助装置２は、上腿フレーム２１と、上腿フレーム２１に膝関節部２２を介して連結された下腿フレーム２３と、下腿フレーム２３に足首関節部２４を介して連結された足平フレーム２５と、膝関節部２２を回転駆動するモータユニット２６と、足首関節部２４の可動範囲を調整する調整機構２７と、を有している。なお、上記歩行補助装置２の構成は一例であり、これに限られない。例えば、歩行補助装置２は、足首関節部２４を回転駆動するモータユニットを備えていてもよい。

【0011】

上腿フレーム２１は、ユーザの脚部の上腿部に取り付けられ、下腿フレーム２３はユーザの脚部の下腿部に取り付けられる。上腿フレームには、例えば、上腿部を固定するための上腿装具２１２が設けられている。上腿装具２１２は、例えば、マジックテープ（登録商標）などを用いて、上腿部に固定される。これにより、歩行補助装置２がユーザの脚部から左右方向あるいは上下方向にずれるのを防止できる。

【0012】

上腿フレーム２１には、後述の第１引張部３５のワイヤ３４を接続するための、左右方向に延在する横長の第１フレーム２１１が設けれている。第１フレーム２１１には、第１引張部３５のワイヤ３４を接続し引張するための接続部が左右方向に沿って複数設けられている。第１引張部３５のワイヤ３４を接続する接続部を変えることで、第１引張部３５の引張点をユーザの脚部周りに移動させることができる。

【0013】

下腿フレーム２３には、後述の第２引張部３７のワイヤ３６を接続するための、左右方向に延在する横長の第２フレーム２３１が設けられている。第２フレーム２３１には、第２引張部３７のワイヤ３６を接続し引張するための接続部が左右方向に沿って複数設けられている。第２引張部３７のワイヤ３６を接続する接続部を変えることで、第２引張部３７の引張点をユーザの脚部周りに移動させることができる。

【0014】

なお、上記第１及び第２引張部の接続部は一例であり、これに限らない。例えば、第１及び第２引張部３５、３７のワイヤ３４、３６を上腿装具に接続してもよく、第１及び第２引張部３５、３７の引張点をユーザの脚部周りに移動させることができれば、任意の位置に接続してもよい。

【0015】

モータユニット２６は、ユーザの歩行動作に応じて膝関節部２２を回転駆動することでユーザの歩行を補助する。なお、上記歩行補助装置２の構成は一例であり、これに限られない。ユーザの脚部に装着され、その歩行を補助できる任意の歩行補助装置が適用可能である。

【0016】

訓練装置３は、トレッドミル３１と、フレーム本体３２と、制御装置３３と、を有している。トレッドミル３１は、リング状のベルト３１１を回転させる。ユーザは、ベルト３１１上に乗り該ベルト３１１の移動に応じて歩行を行い、その歩行訓練を行う。

【0017】

フレーム本体３２は、トレッドミル３１上に立設された２対の柱フレーム３２１と、各柱フレーム３２１に接続され前後方向に延在する一対の前後フレーム３２２と、各前後フレーム３２２に接続され左右方向に延在する３つの左右フレーム３２３と、を有している。なお、上記フレーム本体３２の構成は、これに限られない。後述の第１及び第２引張部３５、３７が適切に固定できれば、フレーム本体３２は任意のフレーム構成であってもよい。

【0018】

前方の左右フレーム３２３には、ワイヤ３４を上方かつ前方に引張する第１引張部３５が設けられている。後方の左右フレーム３２３には、ワイヤ３６を上方かつ後方に引張する第２引張部３７が設けられている。

【0019】

第１及び第２引張部３５、３７は、例えば、ワイヤ３４、３６を巻取り及び巻き戻す機構、該機構を駆動するモータ、などから構成されている。第１及び第２引張部３５、３７が引張するワイヤ３４、３６の一端は、歩行補助装置２に接続されている。第１引張部３５は、ワイヤ３４を介して歩行補助装置２を上方かつ前方に引張する。第２引張部３７は、ワイヤ３６を介して歩行補助装置２を上方かつ後方に引張する。

【0020】

第１及び第２引張部３５、３７は、モータの駆動トルクを制御することで、ワイヤ３４、３６の引張力を制御しているが、これに限らない。例えば、各ワイヤ３４、３６にバネ部材が接続されており、バネ部材の弾性力を調整することで、ワイヤ３４、３６の引張力を調整してもよい。

【0021】

第１及び第２引張部３５、３７による引張力ｆ１、ｆ２の鉛直上方の成分ｆｙ１、ｆｙ２が歩行補助装置２の重さを支える（図３）。そして、第１及び第２引張部３５、３７による引張力ｆ１、ｆ２の水平成分ｆｘ１、ｆｘ２により、脚部の振出しを補助する。これにより、歩行訓練時におけるユーザの歩行負荷を軽減できる。また、各ワイヤ３４、３６は、夫々、ユーザの脚部の歩行補助装置２から上方かつ前方及び上方かつ後方に延びる。したがって、各ワイヤ３４、３６がユーザの歩行時にユーザに干渉せず、歩行訓練の妨げとならない。

【0022】

制御装置３３は、制御手段の一具体例であり、第１及び第２引張部３５、３７の引張力ｆ１、ｆ２と、トレッドミル３１の駆動と、歩行補助装置２と、を夫々制御する。制御装置３３は、例えば、演算処理、制御処理等と行うＣＰＵ（Central Processing Unit）５１、ＣＰＵ５１によって実行される演算プログラム、制御プログラム等が記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）、各種のデータなどを記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）、外部と信号の入出力を行うインターフェイス部（Ｉ／Ｆ）、などからなるマイクロコンピュータを中心にして、ハードウェア構成されている。ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びインターフェイス部は、データバスなどを介して相互に接続されている。

【0023】

制御装置３３には、訓練指示、訓練メニュー、訓練情報（歩行速度、生体情報等）などの情報を表示する表示部３３１が設けられている。表示部３３１は、例えば、タッチパネルとして構成されており、ユーザは表示部３３１を介して各種の情報を入力できる。

【0024】

制御装置３３は、例えば、第１及び第２引張部３５、３７による引張力の鉛直上方の成分の合力（ｆｙ１＋ｆｙ２）が歩行補助装置２の重量と等しくなるように、第１及び第２引張部３５、３７の引張力ｆ１、ｆ２を制御する。これにより、ユーザは脚部に装着された歩行補助装置２の重さを感じることなく、より自然な歩行訓練を行うことができる。

【0025】

さらに、制御装置３３は、第１及び第２引張部３５、３７の引張力ｆ１、ｆ２を制御し、該引張力の鉛直上方の成分ｆｙ１、ｆｙ２を変更することで、脚部免荷量を調整してもよい。これにより、例えば、患者の回復度合いに応じて脚部免荷量を調整し、歩行訓練の難易度を適切に設定できる。

【0026】

制御装置３３は、第１引張部３５の引張力ｆ１と第２引張部３７の引張力ｆ２とを独立して夫々制御してもよい。これにより、鉛直上方の脚部免荷量とは別に前後方向の振出しアシスト量を調整することができる。

【0027】

例えば、制御装置３３は、図３に示す如く、第１引張部３５の引張力ｆ１を第２引張部３７の引張力ｆ２よりも大きく制御する。この場合、第１及び第２引張部３５、３７の引張力の鉛直上方の成分の合力（ｆｙ１＋ｆｙ２）が鉛直上の脚部免荷量となり、第１及び第２引張部３５、３７の引張力の水平成分の合力（ｆｘ１−ｆｘ２）が振出しアシスト量となる。このように、ユーザに応じて脚部免荷量および振出しアシスト量を適切に設定できるため、歩行訓練の効率を向上させることができる。

【0028】

ところで、ユーザの歩行訓練時、脚部が内旋あるいは外旋する傾向が生じることがある。例えば、患脚は、リハビリ初期に内旋、回復期に外旋し易い傾向にあるが、さらに、歩行補助装置の重さも加わるため、その内外旋傾向がより大きくなる。

【0029】

これに対し、本実施形態に係る歩行訓練装置１において、第１及び第２引張部３５、３７による歩行補助装置２の引張点Ｐ１、Ｐ２は、ユーザの脚部周りに移動可能に設けられている。第１及び第２引張部３５、３７の引張点Ｐ１、Ｐ２をユーザの脚部周りに移動させ引張することで、脚部に内外旋方向のモーメント力を生じさせることができる。このモーメント力を用いることで、ユーザの脚部の内外旋傾向に応じて、その脚部の内外旋制御量を最適に調整できる。

【0030】

例えば、第１引張部３５の引張点Ｐ１がユーザの脚部の外側、及び、第２引張部３７の引張点Ｐ２がユーザの脚部の内側、のうち少なくとも一方に設定される。これにより、脚部を内旋させる内旋制御量を調整できる（図４）。より具体的には、第１引張部３５の引張点Ｐ１をユーザの脚部のより外側、及び、第２引張部３７の引張点Ｐ２をユーザの脚部のより内側に設定することで、脚部の内旋制御量をより増加させることができる。

【0031】

一方、第１引張部３５の引張点Ｐ１がユーザの脚部の内側、及び、第２引張部３７の引張点Ｐ２がユーザの脚部の外側、のうち少なくとも一方に設定される。これにより、脚部を外旋させる外旋制御量を調整できる（図５）。より具体的には、第１引張部３５の引張点Ｐ１をユーザの脚部のより内側、及び、第２引張部３７の引張点Ｐ２をユーザの脚部のより外側、に設定することで、脚部の外旋制御量をより増加させることができる。このように、ユーザの脚部の内外旋傾向に応じて、第１及び第２引張部３５、３７の引張点Ｐ１、Ｐ２の位置を設定し、その内外旋制御量を最適に設定できる。

【0032】

以上、本実施形態に係る歩行訓練装置１において、第１及び第２引張部３５、３７による歩行補助装置２の引張点Ｐ１、Ｐ２は、ユーザの脚部周りに移動可能に設けられている。第１及び第２引張部３５、３７の引張点Ｐ１、Ｐ２をユーザの脚部周りに移動させることで、脚部の内外旋制御量を調整できる。すなわち、歩行訓練時におけるユーザの歩行を補助しつつ脚部の内外旋制御量を調整できる。

【0033】

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

【0034】

上記実施形態において、第１及び第２引張部３５、３７による歩行補助装置２の引張点Ｐ１、Ｐ２をユーザの脚部周りに移動させることで脚部の内外旋制御量を調整しているがこれに限られない。第１及び第２引張部３５、３７のうち少なくとも一方を、左右フレーム３２３に左右方向に移動可能に設け、第１及び第２引張部３５、３７のうち少なくとも一方を左右方向に移動させることで脚部の内外旋制御量を調整してもよい。

【0035】

例えば、第１引張部３５を左方向に移動させ、第２引張部３７を右方向に移動させる。これにより、脚部に内旋方向のモーメント力を生じさせることができ、脚部の外旋を抑制することができる（図６）。一方、第１引張部３５を右方向に移動させ、第２引張部３７を左方向に移動させる。これにより、脚部に外旋方向のモーメント力を生じさせることができ、脚部の内旋を抑制することができる（図７）。また、第１及び第２引張部３５、３７の左右方向の移動量を大きくすることで内外旋制御量を増加させることができる。このように、ユーザの脚部の内外旋傾向に応じて、第１及び第２引張部３５、３７の左右方向の移動位置を設定し、その内外旋制御量を最適に設定できる。

【0036】

上記実施形態において、第１引張部３５はワイヤ３４を介して歩行補助装置２を上方かつ前方に引張し、第２引張部３７はワイヤ３６を介して歩行補助装置２を上方かつ後方に引張する構成であるが、これに限定されない。例えば、第１引張部３５はワイヤ３４を介して歩行補助装置２を前方に引張し、第２引張部３７はワイヤ３６を介して歩行補助装置２を後方に引張する構成であってもよい。

【0037】

上記実施形態において、訓練装置３はフレーム本体３２を有しない構成であってもよい。この場合、第１及び第２引張部３５、３７は、例えば、壁面あるいは天井に設けられていても良い。

【0038】

上記実施形態において、第１及び第２引張部３５、３７のワイヤ３４、３６は歩行補助装置２に接続されているが、これに限られない。例えば、第１及び第２引張部３５、３７のワイヤ３４、３６は、ユーザの脚部にベルト、リングなどの装着具を介して接続される構成であってもよい。さらに、第１及び第２引張部３５、３７のワイヤ３４、３６は、歩行補助装置２及びユーザの脚部に接続される構成であってもよい。

【0039】

上記実施形態において、歩行補助装置２を装着したユーザはトレッドミル３１上を歩行する構成であるが、これに限られない。歩行補助装置２を装着したユーザが静止する路面上を歩行し、ユーザの移動に応じて第１及び第２引張部３５、３７を移動させる構成であってもよい。

【符号の説明】

【0040】

１ 歩行訓練装置、２ 歩行補助装置、３ 訓練装置、２１ 上腿フレーム、２２ 膝関節部、２３ 下腿フレーム、２４ 足首関節部、２５ 足平フレーム、２６ モータユニット、２７ 調整機構、３１ トレッドミル、３２ フレーム本体、３３ 制御装置、３４ ワイヤ、３５ 第１引張部、３６ ワイヤ、３７ 第２引張部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】