特開 2022-175016 歩行訓練システム、及びその動作方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022175016

(43)【公開日】2022-11-25

(54)【発明の名称】歩行訓練システム、及びその動作方法

(51)【国際特許分類】

   A61H 1/02 20060101AFI20221117BHJP

【ＦＩ】

A61H1/02 R

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021081118

(22)【出願日】2021-05-12

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000210986

【氏名又は名称】中央発條株式会社

(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】山崎 晴介

(72)【発明者】

【氏名】戸本 毅

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 嘉将

【テーマコード（参考）】

4C046

【Ｆターム（参考）】

4C046AA09

4C046AA25

4C046AA26

4C046AA43

4C046BB08

4C046CC01

4C046DD02

4C046DD13

4C046DD14

4C046DD21

4C046DD38

4C046DD39

4C046DD41

4C046EE02

4C046EE04

4C046EE05

4C046EE09

4C046EE24

4C046EE25

4C046EE32

(57)【要約】

【課題】適切に歩行訓練を行うことができる歩行訓練システム、及びその動作方法を提供する。
【解決手段】歩行訓練システムは、ユーザの脚に装着された脚装具１２０と、脚装具１２０に連結された引張部材と、ユーザの歩行動作に応じて、引張部材に引張力を与える第１駆動機構１６２と、脚装具１２０の連結点と第１駆動機構との間において、引張部材の高さを保持する保持手段と、ユーザの歩行動作に応じて、保持手段における引張部材の保持高さを変える第２駆動機構１７２と、を備えている。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ユーザの脚に装着された脚装具と、
前記脚装具に連結された引張部材と、
前記ユーザの歩行動作に応じて、前記引張部材に引張力を与える第１駆動機構と
前記脚装具の連結点と前記第１駆動機構との間において、前記引張部材の高さを保持する保持手段と、
前記ユーザの歩行動作に応じて、前記保持手段における前記引張部材の保持高さを変える第２駆動機構と、を備えた歩行訓練システム。

【請求項2】

前記脚装具が、前記ユーザの歩行動作に応じて回動する関節機構を有しており、
前記第１駆動機構が前記引張部材を引っ張ることで、前記関節機構を回動する請求項１に記載の歩行訓練システム。

【請求項3】

前記引張部材が前記ユーザの前方から前記脚装具に連結され、前記第１駆動機構が前記引張部材を巻き取ることで、前記引張力を与える請求項１、又は２に記載の歩行訓練システム。

【請求項4】

前記保持手段が、前記ユーザの上方から吊り下げられた吊り下げ部材を有しており、前記第２駆動機構が、前記吊り下げ部材を巻き取ることで、前記保持高さを高くする請求項１～３のいずれか１項に記載の歩行訓練システム。

【請求項5】

前記保持手段が、上方に延びた支持部材を有しており、
前記第２駆動機構が前記支持部材を伸縮させることで、前記保持高さが変化する請求項１～３のいずれか１項に記載の歩行訓練システム。

【請求項6】

前記脚装具には、複数の前記引張部材が異なる方向から接続されている請求項１～５のいずれか１項に記載の歩行訓練システム。

【請求項7】

前記引張部材が前記ユーザの側方から前記脚装具に連結されており、前記脚装具には前記引張部材の引張力の方向を変化させる機構が設けられている請求項１～６のいずれか１項に記載の歩行訓練システム。

【請求項8】

ユーザの脚に装着された脚装具と、
前記脚装具に連結された引張部材と、
前記引張部材に引張力を与える第１駆動機構と
前記脚装具の連結点と前記第１駆動機構との間において、前記引張部材の高さを保持する保持手段と、
前記保持手段における前記引張部材の保持高さを変える第２駆動機構と、を備えた歩行訓練システムの動作方法であって、
前記ユーザの歩行動作を検出し、
前記ユーザの歩行動作に応じて、前記第１駆動機構、及び第２駆動機構を制御する、歩行訓練システムの動作方法。

【請求項9】

前記脚装具が、前記ユーザの歩行動作に応じて回動する関節機構を有しており、
前記第１駆動機構が前記引張部材を引っ張ることで、前記関節機構を回動する請求項８に記載の歩行訓練システムの動作方法。

【請求項10】

前記引張部材が前記ユーザの前方から前記脚装具に連結され、前記第１駆動機構が前記引張部材を巻き取ることで、前記引張力を与える請求項８、又は９に記載の歩行訓練システムの動作方法。

【請求項11】

前記保持手段が、前記ユーザの上方から吊り下げられた吊り下げ部材を有しており、前記第２駆動機構が、前記吊り下げ部材を巻き取ることで、前記保持高さを高くする請求項８～１０のいずれか１項に記載の歩行訓練システムの動作方法。

【請求項12】

前記保持手段が、上方に延びた支持部材を有しており、
前記第２駆動機構が前記支持部材を伸縮させることで、前記保持高さが変化する請求項８～１０のいずれか１項に記載の歩行訓練システムの動作方法。

【請求項13】

前記脚装具には、複数の前記引張部材が異なる方向から接続されている請求項８～１２のいずれか１項に記載の歩行訓練システムの動作方法。

【請求項14】

前記引張部材が前記ユーザの側方から前記脚装具に連結されており、前記脚装具には前記引張部材の引張力の方向を変化させる機構が設けられている請求項８～１３のいずれか１項に記載の歩行訓練システムの動作方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、歩行訓練システム、及びその動作方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、歩行訓練装置が開示されている（例えば、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２０１９－１１８７０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

このような歩行訓練装置では、リハビリ患者などのユーザが脚部に足装具を装着することがある。特許文献１では、足装具が膝関節の伸展運動又は屈曲運動を補助するための駆動力を発生するモータを含んでいる。モータの駆動力を大きくすると、足装具の重量が重くなってしまう。訓練者に掛かる負荷が大きくなるため、訓練を適切に行うことが困難になるという問題点がある。さらに、装着が煩雑になるおそれがある。

【0005】

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、適切に歩行訓練を行うための歩行訓練システム、及びその動作方法を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本実施の形態における歩行訓練システムは、ユーザの脚に装着された脚装具と、前記脚装具に連結された引張部材と、前記ユーザの歩行動作に応じて、前記引張部材に引張力を与える第１駆動機構と、前記脚装具の連結点と前記第１駆動機構との間において、前記引張部材の高さを保持する保持手段と、
前記ユーザの歩行動作に応じて、前記保持手段における前記引張部材の保持高さを変える第２駆動機構と、を備えた歩行訓練システム。

【0007】

上記の歩行訓練システムにおいて、前記脚装具が、前記ユーザの歩行動作に応じて回動する関節機構を有しており、前記第１駆動機構が前記引張部材を引っ張ることで、前記関節機構を回動するようにしてもよい。

【0008】

上記の歩行訓練システムにおいて、前記引張部材が前記ユーザの前方から前記脚装具に連結され、前記第１駆動機構が前記引張部材を巻き取ることで、前記引張力を与える請求項１、又は２に記載の歩行訓練システム。

【0009】

上記の歩行訓練システムにおいて、前記保持手段が、前記ユーザの上方から吊り下げられた吊り下げ部材を有しており、前記第２駆動機構が、前記吊り下げ部材を巻き取ることで、前記保持高さを高くするようにしてもよい。

【0010】

前記保持手段が、上方に延びた支持部材を有しており、前記第２駆動機構が前記支持部材を伸縮させることで、前記保持高さが変化するようにしてもよい。

【0011】

上記の歩行訓練システムにおいて、前記脚装具には、複数の前記引張部材が異なる方向から接続されていてもよい。

【0012】

上記の歩行訓練システムにおいて、前記引張部材が前記ユーザの側方から前記脚装具に連結されており、前記脚装具には前記引張部材の引張力の方向を変化させる機構が設けられていてもよい。

【0013】

本実施の形態にかかる歩行訓練システムの動作方法は、ユーザの脚に装着された脚装具と、前記脚装具に連結された引張部材と、前記引張部材に引張力を与える第１駆動機構と、前記脚装具の連結点と前記第１駆動機構との間において、前記引張部材の高さを保持する保持手段と、前記保持手段における前記引張部材の保持高さを変える第２駆動機構と、を備えた歩行訓練システムの動作方法であって、前記動作方法は、前記ユーザの歩行動作を検出し、前記ユーザの歩行動作に応じて、前記第１駆動機構、及び第２駆動機構を制御する。

【0014】

上記の歩行訓練システムの動作方法において、前記脚装具が、前記ユーザの歩行動作に応じて回動する関節機構を有しており、前記第１駆動機構が前記引張部材を引っ張ることで、前記関節機構を回動するようにしてもよい。

【0015】

上記の歩行訓練システムの動作方法において、前記引張部材が前記ユーザの前方から前記脚装具に連結され、前記第１駆動機構が前記引張部材を巻き取ることで、前記引張力を与えるようにしてもよい。

【0016】

前記保持手段が、前記ユーザの上方から吊り下げられた吊り下げ部材を有しており、前記第２駆動機構が、前記吊り下げ部材を巻き取ることで、前記保持高さを高くするようにしてもよい。

【0017】

上記の歩行訓練システムの動作方法において、前記保持手段が、上方に延びた支持部材を有しており、前記第２駆動機構が前記支持部材を伸縮させることで、前記保持高さが変化すようにしてもよい。

【0018】

上記の歩行訓練システムの動作方法において、前記脚装具には、複数の前記引張部材が異なる方向から接続されていてもよい。

【0019】

上記の歩行訓練システムの動作方法において、前記引張部材が前記ユーザの側方から前記脚装具に連結されており、前記脚装具には前記引張部材の引張力の方向を変化させる機構が設けられていてもよい。

【発明の効果】

【0020】

本開示により、適切に歩行訓練を行うための歩行訓練システム、及びその動作方法を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本実施形態にかかる歩行訓練システム１の概略斜視図である。

【図2】脚装具の構成を示す側面図である。

【図3】脚装具の構成を示す正面図である。

【図4】脚装具の内部構成を示す図である

【図5】歩行訓練システムの制御系を示す制御ブロック図である。

【図6】脚装具を駆動するための主要構成を示す模式図である。

【図7】膝関節の軌跡を示す模式図である。

【図8】変形例１にかかる歩行訓練システムの主要構成を示す模式図である。

【図9】変形例２にかかる歩行訓練システムの主要構成を示す模式図である。

【図10】変形例３にかかる歩行訓練システムの主要構成を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

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。

【0023】

実施の形態１．
以下、図面を参照して実施形態１について説明する。
（システム構成）
図１は、実施形態１にかかるリハビリ支援システムの一構成例を示す全体概念図である。本実施形態にかかるリハビリ支援システム（歩行訓練システム１）は、主に、歩行訓練装置１００と、脚装具１２０によって構成される。以下の説明では、適宜ＸＹＺ３次元直交座標系を用いて説明を行う。Ｘ方向が訓練者９００の歩行方向であり、Ｙ方向が訓練者の左右方向であり、Ｚ方向が鉛直上下方向である。つまり、歩行訓練中の訓練者９００を基準として、＋Ｘ方向が前方であり、－Ｘ方向が後方となる。同様に、＋Ｙ方向が左方向、－Ｙ方向が右方向、＋Ｚ方向が上方向、－Ｚ方向が下方向となる。

【0024】

歩行訓練装置１００は、訓練者（ユーザ）９００のリハビリ（リハビリテーション）を支援するリハビリ支援装置の一具体例である。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、訓練スタッフ９０１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９０１は、療法士（理学療法士）又は医師とすることができ、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。

【0025】

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脚装具１２０と、を備える。図１では、脚装具１２０は、訓練者９００の右脚に装着されている。

【0026】

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り、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。なお、訓練スタッフ９０１は、例えば図１に示すように訓練者９００の背後のベルト１３２上に立って一緒に歩行動作を行うこともできるが、通常、ベルト１３２を跨いだ状態で立つなど、訓練者９００の介助を行い易い状態に居ることが好ましい。

【0027】

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へ提示する。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を、それぞれ支持している。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。

【0028】

手摺り１３０ａは、訓練者９００の左右両側に配置されている。それぞれの手摺り１３０ａ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１３０ａ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１３０ａ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１３０ａ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１３０ａ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。

【0029】

また、手摺り１３０ａには、訓練者９００から受ける荷重を検出する手摺りセンサ２１８が設けられている。例えば、手摺りセンサ２１８は、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とすることができる。また、手摺りセンサ２１８は、３軸の加速度センサ（ｘ，ｙ，ｚ）と３軸のジャイロセンサ（ｒｏｌｌ，ｐｉｔｃｈ，ｙａｗ）とを複合させた６軸センサとすることもできる。但し、手摺りセンサ２１８の種類や設置位置は問わない。

【0030】

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、訓練中の訓練者９００の静止画や動画を撮影する。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（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）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。

【0031】

前側引張部１３５と後側引張部１３７の連携した動作により、脚装具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出し動作をアシストする。

【0032】

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、他端が脚装具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、他端が脚装具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、脚装具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出し動作をアシストする。

【0033】

例えば、訓練スタッフ９０１は、オペレータとして、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、訓練スタッフ９０１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、患脚の振出しタイミングに合わせて、脚装具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。

【0034】

歩行訓練装置１００は、装具１１０、ハーネスワイヤ１１１、及びハーネス引張部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１１０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１１０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、ハンガーベルトと称することもできる。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１１０を装着する。

【0035】

ハーネスワイヤ１１１は、一端が装具１１０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１１０により訓練者９００の上体を支えて、訓練者９００の転倒を防ぐ。

【0036】

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。

【0037】

管理用モニタ１３９は、フレーム１３０に取り付けられており、主に訓練スタッフ９０１が監視及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、訓練結果などを表示する。また、管理用モニタ１３９の近傍には、非常停止ボタン２３２が設けられている。訓練スタッフ９０１が非常停止ボタン２３２を押すことで、歩行訓練装置１００が非常停止する。

【0038】

脚装具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及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。脚装具１２０は、足裏荷重を計測するセンサ等を備え、運脚に関する各種データを全体制御部２１０へ出力してもよい。脚装具１２０の詳細については後述する。

【0039】

脚装具１２０には、ワイヤ１６１が接続されている。ワイヤ１６１は、第１駆動機構１６２に接続されている。第１駆動機構１６２は、訓練者９００の歩行動作に応じて、ワイヤ１６１に引張力を与える。第１駆動機構１６２は、ワイヤ１６１に引張力を与えるためのモータや巻き取り機構を有している。つまり、第１駆動機構１６２がモータを駆動することで、ワイヤ１６１の巻き取り又は引き出しが行われる。ワイヤ１６１の一端が脚装具１２０に取り付けられ、他端が第１駆動機構１６２に取り付けられている。ワイヤ１６１は訓練者９００の膝高さ程度の高さで引き回されている。ワイヤ１６１は水平方向に引き回されている。

【0040】

第１駆動機構１６２は訓練者９００の前方に配置されている。例えば、第１駆動機構１６２は、トレッドミル１３１の前方にある制御盤１３３内に収容されている。ワイヤ１６１は、訓練者９００の前方から脚装具１２０に接続されている。第１駆動機構１６２がワイヤ１６１を巻き取ることで、脚装具１２０に引張力を与えることができる。第１駆動機構１６２がワイヤ１６１を引き出すことで、脚装具１２０に引張力を弱くすることができる。これにより脚装具１２０の関節部分が駆動する。換言すると、第１駆動機構１６２は、脚装具１２０の関節部分の角度が所望の角度になるように、ワイヤ１６１を駆動する。

【0041】

ワイヤ１６１の途中には、保持ベルト１７１が接続されている。保持ベルト１７１は歩行動作中の訓練者９００と干渉しない位置に配置されている。例えば、保持ベルト１７１は訓練者９００の前方に配置されている。保持ベルト１７１とワイヤ１６１とは接続部１７３を介して接続されている。例えば保持ベルト１７１をワイヤ１６１に巻き付けることで、保持ベルト１７１の下端がワイヤ１６１に取り付けられている。接続部１７３は、保持ベルト１７１とワイヤ１６１とを接続する接続位置となる。ワイヤ１６１における保持ベルト１７１の接続位置は固定されていてもよい。保持ベルト１７１は、ワイヤ１６１の高さを保持する保持部となる。接続部１７３は、リングやフックなどの連結部材を有していてもよい。つまり、保持ベルト１７１がワイヤ１６１の高さを保持する。

【0042】

さらに、保持ベルト１７１は、第２駆動機構１７２に接続されている。第２駆動機構１７２は、訓練者９００の上方において、フレーム１３０に固定されている。第２駆動機構１７２は、保持ベルト１７１に引張力を与えるためのモータや巻き取り機構を有している。保持ベルト１７１の上端が接続部１７３に取り付けられ、他端が第２駆動機構１７２に取り付けられている。保持ベルト１７１は、上方のフレーム１３０から、接続部１７３まで吊り下げられている。保持ベルト１７１は接続部１７３で、ワイヤ１６１と接続される。

【0043】

第２駆動機構１７２が保持ベルト１７１を巻き取ること又は引き出すことで、接続部１７３が上下に移動する。したがって、ワイヤ１６１の高さが変化する。第２駆動機構１７２は、ワイヤ１６１の保持高さを変える。つまり、ワイヤ１６１が所望の高さになるように、第２駆動機構１７２は保持ベルト１７１を駆動する。これにより、ワイヤ１６１の引張方向を変えることができる。

【0044】

全体制御部２１０は、訓練設定に関する設定パラメータ、訓練結果として各種センサから出力された運脚に関する各種データなどを含みうるリハビリデータを生成する。このリハビリデータには、訓練スタッフ９０１又はその経験年数や熟練度等を示すデータ、訓練者９００の症状、歩行能力、回復度等を示すデータ、センサ等から出力された各種データなどを含むことができる。全体制御部２１０は、各駆動部を制御するための制御信号を生成する。全体制御部２１０は、各種センサからの検出信号に基づいて、各駆動部を制御する。これにより、訓練者９００の歩行動作に応じて、適切に引張力や巻き取り長さなどを制御することができる。

【0045】

次に、脚装具１２０について、図２～図４を用いて説明する。図２～図４は、脚装具１２０の一構成例を示す図である。図２は、脚装具１２０の側面図、図３は、正面図である。図４は、関節機構１２３の内部構成を示す断面図を示している

【0046】

脚装具１２０は、上腿フレーム１２１と、下腿フレーム１２２と、関節機構１２３とを備えている。上腿フレーム１２１は、訓練者９００の患脚の上腿に装着される。例えば、バンド、面ファスナ、ベルト（不図示）などを用いて、上腿フレーム１２１が上腿に固定される。つまり、上腿フレーム１２１から延びるバンドなどを訓練者９００の上腿に巻き付けることで、上腿フレーム１２１が上腿に沿って配置される。上腿フレーム１２１にはワイヤ１６１を取り付けるための挿入口１２１１が設けられている。挿入口１２１１は、脚装具１２０に対するワイヤ１６１の連結点となる。

【0047】

下腿フレーム１２２は、訓練者９００の患脚の下腿に装着される。例えば、バンド、面ファスナ、ベルト（不図示）などを用いて、下腿フレーム１２２が下腿に固定される。つまり、下腿フレーム１２２から延びるバンドなどを訓練者９００の下腿に巻き付けることで、下腿フレーム１２２が下腿に沿って配置される。

【0048】

下腿フレーム１２２は、関節機構１２３を介して、上腿フレーム１２１に連結されている。関節機構１２３は、上腿フレーム１２１に対して下腿フレーム１２２を回動自在に連結している。関節機構１２３は、患脚の膝関節に対応している。関節機構１２３は上腿フレーム１２１と下腿フレーム１２２とを回動可能に連結している。関節機構１２３はヒンジや軸受けなどを有していてもよい。

【0049】

関節機構１２３は、訓練者９００の膝関節の動作に応じて回動する。関節機構１２３は、膝関節の伸展方向又は屈曲方向に上腿フレーム１２１と下腿フレーム１２２との成す角度を変化させる。つまり、上腿フレーム１２１に対して、下腿フレーム１２２が関節機構１２３の関節軸Ｈａ周りに回動する。患脚の膝関節の側方に配置された状態で、訓練者が脚装具１２０を装着する。上腿フレーム１２１と下腿フレーム１２２が関節軸Ｈａ周りに回動する。これにより、歩行訓練時において、脚装具１２０が膝関節の動作を補助することができる。なお、上腿フレーム１２１と下腿フレーム１２２との可動範囲はストッパなどで機械的に制限されていてもよい。

【0050】

図３に示すように、関節機構１２３には、付勢部材１２３５が設けられている。付勢部材１２３５は、トーションスプリングなどであり、膝関節が伸展するように、上腿フレーム１２１と下腿フレーム１２２との間に付勢力を発生する。つまり、上腿フレーム１２１と下腿フレーム１２２とが平行になるように付勢部材１２３５が付勢力を発生させている。

【0051】

図２，図４に示すように、関節機構１２３には、ワイヤ１６１が取り付けられている。例えば、ワイヤ１６１は、上腿フレーム１２１の挿入口１２１１から関節機構１２３の内部に挿入されている。ワイヤ１６１の先端が関節機構１２３の固定端１２３７に固定されている。また、挿入口１２１１において、ワイヤ１６１のアウター１６１０が上腿フレーム１２１に固定されている。

【0052】

第１駆動機構１６２がワイヤ１６１を引っ張ることで、膝関節を屈曲する方向に関節機構１２３が回動する。具体的には、図２などに示すように、ワイヤ１６１を直線矢印の方向に引っ張ることで、固定端１２３７から挿入口１２１１までのワイヤ１６１の長さが短くなる。これにより、固定端１２３７が挿入口１２１１に近づくため、膝関節を屈曲する方向に関節機構１２３が回動する。また、ワイヤ１６１の引張を停止すると、付勢部材１２３５の付勢力により関節機構１２３が伸展する方向に回動する。訓練者９００の歩行動作に応じて、脚装具１２０は膝関節の伸展、屈曲を補助することができる。

【0053】

このように、脚装具１２０の外側からのワイヤ１６１を用いることで、関節機構１２３の関節角度を変えることができる。つまり、ワイヤ１６１の引張力を高くすることで、膝関節が屈曲する方向に関節機構１２３が駆動される。また、ワイヤ１６１の引張力を弱くすると、付勢部材１２３５の付勢力により膝関節が伸展する方向に、関節機構１２３が駆動される。よって、全体制御部は、訓練者９００の膝関節の動作に応じて、図１に示した第１駆動機構１６２がワイヤ１６１に与える引張力を制御する。

【0054】

よって、外部から脚装具１２０に接続されるワイヤ１６１の引張力によって、膝関節の動作をサポートすることができる。換言すると、脚装具１２０の駆動力を与えるためのモータ、アクチュエータを脚装具１２０の外部に配置することができる。このようにすることで、脚装具に対して、モータなどの電気機器を外部に配置することができる。例えば、脚装具１２０は、モータやそれを駆動するための電源が不要となる。よって、脚装具１２０の軽量化、小型化を図ることができる。なお、関節機構１２３には、上腿フレーム１２１と下腿フレーム１２２との成す角度を検出する角度センサが設けられていても良い。

【0055】

（制御系）
次に、図５を参照しながら、歩行訓練装置１００のシステム構成例について説明する。図５は、歩行訓練装置１００のシステム構成例を示すブロック図である。図５に示すように、歩行訓練装置１００は、全体制御部２１０、トレッドミル駆動部２１１、操作受付部２１２、表示制御部２１３、及び引張駆動部２１４を備えることができる。また、歩行訓練装置１００は、ハーネス駆動部２１５、画像処理部２１６、姿勢センサ２１７、手摺りセンサ２１８、通信接続ＩＦ（インターフェース）２１９、入出力ユニット２３１を備えることができる。歩行訓練装置１００は、関節駆動部２２１、荷重センサ２２２、角度センサ２２３、補助駆動部２２４を備えている。

【0056】

全体制御部２１０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。

【0057】

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。全体制御部２１０は、例えば、訓練スタッフ９０１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。

【0058】

操作受付部２１２は、訓練スタッフ９０１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。訓練スタッフ９０１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する。この操作により、電源のオン／オフやトレーニングの開始の指示を与えることや、設定に関する数値の入力やメニュー項目の選択を行うことができる。なお、操作受付部２１２は、訓練者９００からの入力操作を受け付けることもできる。

【0059】

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像を生成し、訓練用モニタ１３８又は管理用モニタ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像や、カメラ１４０で撮影したリアルタイム映像を生成する。

【0060】

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、患脚の振出し動作をアシストする。

【0061】

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。

【0062】

画像処理部２１６は、カメラ１４０に接続されており、カメラ１４０から画像信号を受け取ることができる。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から画像信号を受け取り、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２１６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。

【0063】

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、検出信号を全体制御部２１０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。

【0064】

手摺りセンサ２１８は、手摺り１３０ａに加わる荷重を検出する。つまり、訓練者９００が両脚で自身の体重を支えきれない分の荷重が手摺り１３０ａに加わる。手摺りセンサ２１８は、この荷重を検出して、検出信号を全体制御部２１０へ送信する。

【0065】

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。全体制御部２１０は、各種センサから取得したデータを用いて、各駆動部を制御する。

【0066】

関節駆動部２２１は、第１駆動機構１６２（図１参照）の駆動制御回路を含む。関節駆動部２２１は、全体制御部２１０からの制御信号に応じて、巻取りモータの駆動信号を生成する。関節駆動部２２１が、第１駆動機構１６２に駆動信号を送ることにより、第１駆動機構１６２がワイヤ１６１の巻き取り又は引き出しを行う。これにより、上腿フレーム１２１と下腿フレーム１２２が関節軸Ｈ_ａ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、膝の伸展動作及び屈曲動作をアシストしたり、膝折れを防止したりする。関節駆動部２２１は、歩行動作に応じて、第１駆動機構１６２を駆動する。訓練者９００の膝関節動作に応じて、脚装具１２０の関節機構１２３を制御することができる。

【0067】

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、検出信号を全体制御部２１０へ送信する。荷重センサ２２２は、トレッドミル１３１に設けられていても良い。脚装具１２０が訓練者９００の足平に装着される足平フレームを有する場合、足平フレームに荷重センサ２２２が設けられていても良い。また、荷重センサ２２２は、訓練者９００の靴に取り付けられていてもよい。全体制御部２１０は、荷重センサ２２２からの検出信号に基づいて、遊脚／立脚の状態判別や切替り推定等を行う。

【0068】

角度センサ２２３は、上述の通り関節軸Ｈ_ａ周りの上腿フレーム１２１と下腿フレーム１２２の成す角を検出して、検出信号を全体制御部２１０へ送信する。全体制御部２１０は、この検出信号を受け取って膝関節の開き角を演算する。なお、角度センサ２２３は、脚装具１２０に設けられていてもよく、脚装具１２０以外に設けられていても良い。例えば、訓練者９００を側方から撮像するカメラが角度センサ２２３として用いられても良い。この場合、画像処理部２１６等が画像解析を行うことで、膝関節の開き角を求めることができる。

【0069】

補助駆動部２２４は、第２駆動機構１７２（図１参照）の駆動制御回路を含む。補助駆動部２２４は、全体制御部２１０からの制御信号に応じて、巻取りモータの駆動信号を生成する。補助駆動部２２４が、第２駆動機構１７２に駆動信号を送ることにより、第２駆動機構１７２が保持ベルト１７１の巻き取り又は引き出しを行う。これにより、ワイヤ１６１の高さを制御することができる。

【0070】

補助駆動部２２４は、歩行動作に応じて、第２駆動機構１７２を駆動する。例えば、歩行動作に応じて、訓練者９００の膝高さが変動する。補助駆動部２２４は、膝高さの変動に追従するようにワイヤ１６１の高さを変化させる。換言すると、訓練者９００の膝高さが上昇するタイミングでは、ワイヤ１６１の保持高さを高くする。反対に訓練者９００の膝高さが下降するタイミングでは、ワイヤ１６１の保持高さを低くする。このように、訓練者９００の膝関節軌道に応じて、ワイヤ１６１の高さを制御することができる。

【0071】

全体制御部２１０は、訓練者９００の歩行動作を検出する。全体制御部２１０は、角度センサ２２３，荷重センサ２２２、姿勢センサ２１７などの各種センサの歩行動作を検出する。そして、訓練者９００の歩行動作に応じて、第１駆動機構１６２、及び第２駆動機構１７２を制御する。全体制御部２１０は、各種センサからの検出信号に応じて、歩行動作における遊脚期と立脚期の切替タイミング、離地タイミング、着地タイミング等を検出する。歩行動作のフェーズやタイミングを検出するためのセンサは、公知の手法を用いることができるため、特に限定されるものではない。

【0072】

全体制御部２１０は、歩行動作に応じて、第１駆動機構１６２、及び第２駆動機構１７２を制御する。全体制御部２１０は、歩行動作のフェーズに応じて、各駆動部に対する制御信号を生成する。全体制御部２１０は、補助駆動部２２４、関節駆動部２２１、引張駆動部２１４，ハーネス駆動部２１５に制御信号を出力する。補助駆動部２２４、関節駆動部２２１、引張駆動部２１４，ハーネス駆動部２１５がモータなどを駆動する。例えば、歩行動作のフェーズやタイミングに応じた駆動パターンを登録しておけばよい。そして、駆動パターンに応じた制御信号を生成する。また、駆動パターンには、訓練者９００の身長、体重、脚長さ、上腿長さ、下腿長さ等の身体情報が反映されていても良い。

【0073】

図６を用いて、脚装具１２０の駆動について説明する。図６は歩行訓練システムを模式的に示す側面図である。なお、図６では、図１に示す構成が適宜簡略化されている。具体的には、図６は、脚装具１２０とその駆動に関連する構成を示している。例えば、図６では、ハーネスワイヤ１１１、ハーネス引張部１１２、手摺り１３０ａ、前側ワイヤ１３４、前側引張部１３５、後側ワイヤ１３６、後側引張部１３７等は省略されている。

【0074】

脚装具１２０が訓練者９００の右脚に装着されている。具体的には、上腿フレーム１２１と下腿フレーム１２２とが右脚の上腿と下腿とにそれぞれバンド１２８で取付けられている。すなわち、バンド１２８を上腿に巻き付けることで、上腿フレーム１２１が上腿に沿って固定される。同様に、バンド１２８を上腿に巻き付けることで、上腿フレーム１２１が下腿に沿って固定される。上腿フレーム１２１と下腿フレーム１２２とは、関節機構１２３によって回動可能に連結されている。

【0075】

さらに下腿フレーム１２２の下端には、足平フレーム１２６が取り付けられている。訓練者９００は、右足を足平フレーム１２６の上に載せる。足平フレーム１２６がトレッドミル１３１のベルト１３２と接触する。足平フレーム１２６には上述の荷重センサ２２２が設けられていてもよい。もちろん、訓練者９００の患脚が左脚の場合、訓練者９００は、左脚に脚装具１２０を装着しても良い。

【0076】

そして、関節機構１２３にワイヤ１６１が接続されている。ワイヤ１６１は第１駆動機構１６２と関節機構１２３とを接続している。第１駆動機構１６２がワイヤ１６１を巻き取ることで、ワイヤ１６１に引張力が与えられる。これにより、関節機構１２３の角度が変化する。よって、歩行動作に応じて、脚装具１２０が膝関節の動作を補助することができる。

【0077】

第１駆動機構１６２が脚装具１２０の外部に配置されている。第１駆動機構１６２が脚装具１２０の外部から膝関節の動作を補助するための力を与えることができる。これにより、脚装具１２０にモータや電源等を内蔵させる必要がなくなる。よって、脚装具１２０の軽量化、小型化を図ることができる。

【0078】

さらに、保持ベルト１７１を歩行動作中の訓練者９００の邪魔にならないように配置することが可能である。例えば、保持ベルト１７１は、訓練者９００よりも前方に配置される。第１駆動機構１６２や第２駆動機構１７２も訓練者９００の邪魔にならないように配置することができる。例えば、第２駆動機構１７２は、訓練者９００の上方に配置され、第１駆動機構１６２は、訓練者９００や保持ベルト１７１よりも前方に配置される。よって、訓練者９００が各駆動機構などと干渉することなく、歩行訓練を行うことができる。

【0079】

また、関節機構１２３の駆動トルクを大きくするためにはワイヤ１６１を太くする。例えば、関節機構１２３に十分な引張力を与えるために、ワイヤ１６１の直径を１５ｍｍとする。ワイヤ１６１の重量が大きくなると、ワイヤ１６１が曲りにくくなる。訓練者９００の膝関節の動くと、ワイヤ１６１により訓練者９００の動きを阻害する抵抗を与えてしまう。第２駆動機構１７２が保持ベルト１７１の保持高さを変えているため、ワイヤ１６１が訓練者９００の動きを阻害することを防ぐことができる。また関節機構１２３から地面にむけて、ワイヤ１６１に急激な曲げが発生する恐れがある。本実施の形態のように、保持ベルト１７１がワイヤ１６１の高さを保持することで、ワイヤ１６１の急激な曲げを防ぐことができる。

【0080】

第１駆動機構１６２は、トレッドミル１３１よりも前方により配置されると、ワイヤ１６１の長さが長くなる。この場合、ワイヤ１６１の自重による撓みにより、地面と接触するおそれがある。しかしながら、保持ベルト１７１がワイヤ１６１の高さを保持するため、ワイヤ１６１が地面と接触することを防ぐことができる。

【0081】

また、関節機構１２３を不要な引張力を与えないように、ワイヤ１６１と脚装具１２０との連結位置から、所定の距離に保つことが好ましい。ワイヤ１６１は、上腿に対して直角に引き回されていることが好ましい。この場合、ワイヤ１６１や接続部１７３が左右方向に自由度を持つ構造とすることが好ましい。つまり、歩行動作に応じてワイヤ１６１や接続部１７３を左右方向に移動させる機構を設けても良い。

【0082】

ワイヤ１６１は訓練者９００の前方から脚装具１２０に接続されていることが好ましい。このようにすることで、訓練スタッフ９０１や他の構成と干渉することを防ぐことができる。この配置により、後方から訓練スタッフ９０１が訓練者９００を介助することができる。また、訓練者９００の側方に手摺り１３０ａがある場合でも手摺り１３０ａと干渉せずにワイヤ１６１を引き回すことができる。

【0083】

ワイヤ１６１を前方から引き回すことで、ワイヤ１６１の引き回し方向を水平方向と平行または近い方向とすることができる。ワイヤ１６１を水平方向から引き回すことで、訓練者９００の腕と干渉することを防ぐことができる。上腿に直交する方向から引張力を与えることが好ましい。ワイヤ１６１を水平前方から引き回して、脚装具１２０に接続するように配置とする。第１駆動機構１６２を訓練者９００の正面前方の膝高さ近傍に配置することが好ましい。

【0084】

図７は、訓練者９００の膝関節の軌跡を計算した結果を示す図である。模式的に示す側面図である。図７では、訓練者の股関節から膝関節までの距離が５０ｃｍとしている。したがって、膝関節の軌跡Ｔが中心Ｏで、半径５０ｃｍの円弧となっている。つまり、歩行動作において、股関節に対する膝関節の相対位置が半径５０ｃｍの円弧の軌道に沿って変化している。

【0085】

ワイヤ１６１の曲げの最小半径を１００ｃｍとし、残りの部分を水平方向に延ばす。したがって、ワイヤ１６１は、直線部１６１ａと円弧部１６１ｂに分けられる。円弧部１６１ｂは、ワイヤ１６１の先端側、つまり脚装具１２０側の部分であり、最小半径１００ｃｍの円弧となる。直線部１６１ａは、第１駆動機構１６２（図７では不図示）側に設けられた部分であり、Ｘ方向と平行になる。

【0086】

この時、ワイヤ１６１は上腿と直角に接続されていることが望ましいため、膝関節の軌跡Ｔからワイヤ１６１の円弧部１６１ｂを接線でつなぐ。ワイヤ１６１と脚装具１２０の連結部Ｃにおいて、円弧部１６１ｂと軌跡Ｔが滑らかに接続される。この場合の接続部１７３の最適な保持高さの軌跡を軌跡Ｈとして示す。したがって、第２駆動機構１７２が軌跡Ｈに追従するように、接続部１７３の高さを変化させればよい。

【0087】

上記の説明では、脚装具１２０の関節機構１２３に引張力を与える引張部材として、ワイヤ１６１を用いたが、引張部材は、ワイヤ１６１に限られるものではない。引張部材は、ワイヤ１６１に限らず、ロープ、紐、バンド、ベルトなどであってもよい。引張部材の材料は金属、樹脂、繊維等とすることができる。引張部材が自重等により撓む材質であっても、保持ベルト１７１が保持高さを保持することができる。

【0088】

同様に、ワイヤ１６１の高さを保持する保持手段は、保持ベルト１７１に限られるものではない。保持手段は、ベルトに限らず、ワイヤ、ロープ、紐、バンドなどであってもよい。保持手段の材料は金属、樹脂、繊維等とすることができる。保持手段は、上方から吊り下げられた吊り下げ部材で有ることが好ましい。この構成では、モータ及び巻取り機構などによって、吊り下げ部材を上方に引っ張る引張力を与えることができる。第２駆動機構１７２が、吊り下げ部材を巻き取ることで、上方に引っ張る引張力を与えている。これにより、簡素な構成で保持高さを制御することができる。さらに、歩行動作に応じて、保持ベルト１７１のＸＹ位置を変えるようしてもよい。

【0089】

また、脚装具１２０が補助する関節は膝関節に限られるものではない。例えば、脚装具１２０が股関節、足首関節（足関節）の関節動作を補助しても良い。脚装具１２０は、２つ以上の関節動作を補助しても良い。この場合、補助する関節の数に応じて、ワイヤ１６１や駆動機構を２つ以上設ければ良い。

【0090】

変形例１．
変形例１にかかるシステム構成について、図８を用いて説明する。変形例１では、ワイヤ１６１の保持高さを保持する保持手段が異なっている。ここでは、支持部材１７５が、ワイヤ１６１の高さを保持している。

【0091】

支持部材１７５は、床面から上方に延びている。支持部材１７５は伸縮可能に設けられている。支持部材１７５の上端がワイヤ１６１との接続部１７３になっている。例えば、支持部材１７５の上面にワイヤ１６１が固定されている。第２駆動機構１７２は、支持部材１７５を伸縮するためのモータやシリンダを有している。第２駆動機構１７２が支持部材１７５を伸縮させることで、接続部１７３の高さが変化する。つまり、支持部材１７５が伸縮することで、ワイヤ１６１の保持高さが変化する。このような構成であっても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

【0092】

変形例２．
変形例２にかかるシステム構成について、図９を用いて説明する。変形例２では、図６の構成に加えて、ワイヤ１６６、第３駆動機構１８２、接続部１８３、保持ベルト１８４、第４駆動機構１８５が設けられている。つまり、脚装具１２０に２本のワイヤ１６１、ワイヤ１６６が接続されている。ワイヤ１６１に関する構成は、実施の形態１と同様であるため、詳細な説明を省略する。つまり、第１駆動機構１６２がワイヤ１６１に引張力を与えることで、膝関節が屈曲する方向に関節機構１２３が動作する。

【0093】

ワイヤ１６６は、後方から脚装具１２０に接続されている。ワイヤ１６６は第３駆動機構１８２に接続されている。第３駆動機構１８２は、トレッドミル１３１の後方に配置されている。第３駆動機構１８２は、第１駆動機構１６２と同様に、モータや巻取り機構を備えている。

【0094】

第３駆動機構１８２がワイヤ１６６を巻き取ることで、脚装具１２０に引張力を与えることができる。第３駆動機構１８２がワイヤ１６６を引き出すことで、脚装具１２０に引張力を弱くすることができる。これにより脚装具１２０の関節部分が駆動する。換言すると、第３駆動機構１８２は、脚装具１２０の関節部分の角度が所望の角度になるように、ワイヤ１６６を駆動する。

【0095】

接続部１８３において、ワイヤ１６６が保持ベルト１８４に接続されている。つまり、接続部１８３を介して、保持ベルト１８４がワイヤ１６６を保持している。保持ベルト１８４は、ワイヤ１６６が所定の高さになるように保持する。

【0096】

保持ベルト１８４は、第４駆動機構１８５に取り付けられている。第４駆動機構１８５は、第２駆動機構１７２と同様にモータや巻取り機構を有している。よって、第４駆動機構１８５が保持ベルト１８４を巻き取ること又は引き出すことで、ワイヤ１６６の保持高さを変えることができる。

【0097】

複数のワイヤ１６１、１６６が異なる方向から脚装具１２０に接続されている。第１駆動機構１６２による引張力と、第３駆動機構１８２による引張力とを異なる方向にすることが可能にある。ワイヤ１６１から脚装具１２０への前方への引張力が与えられ、ワイヤ１６６から脚装具１２０に後方への引張力が与えられる。２本のワイヤ１６１、１６６を設けることで、関節機構１２３を押し引きすることができる。このようにすることで、前後両方向から引張力を与えることが可能になる。２本以上のワイヤを脚装具１２０に接続することで２方向以上に引張力を与えることが可能となる。

【0098】

さらに、第１駆動機構１６２による引張力と、第３駆動機構１８２による引張力とで関節機構１２３の駆動方向を変えることもできる。例えば、第３駆動機構１８２の引張力により、膝関節が伸展する方向に関節機構１２３が動作する。第１駆動機構１６２の引張力により、膝関節が屈曲する方向に関節機構１２３が動作する。これにより、膝関節を速やかに所望の角度にすることができるため、膝関節の動作をより適切にサポートすることができる。

【0099】

変形例３．
変形例３では、訓練者９００の側方からワイヤ１６１が引き回されている。具体的には、－Ｙ側からワイヤ１６１が脚装具１２０に接続されている。ワイヤ１６１の先端が脚装具１２０に接続され、他端が第１駆動機構１６２に接続されている。そして、第１駆動機構１６２がワイヤ１６１を巻き取ることで、脚装具１２０に引張力が与えられる。これにより、関節機構１２３が駆動される。

【0100】

保持ベルト１７１がワイヤ１６１を保持している。ワイヤ１６１の途中には、保持ベルト１７１が接続されている。保持ベルト１７１とワイヤ１６１とは接続部１７３を介して接続されている。これにより、第２駆動機構１７２がワイヤ１６１の保持高さを歩行動作に応じて、上下させることができる。

【0101】

さらに、脚装具１２０には、引張力の方向を転換する転換機構１２９が設けられている。転換機構１２９は、例えばプーリなどを有している。そして、転換機構１２９は、左右方向に沿って設けられたワイヤ１６１の方向を変える。具体的には、ワイヤ１６１の方向を９０°変えることで、引張力を前方から与えることができる。このようにすることで、第１駆動機構１６２が横方向にワイヤ１６１を引っ張ることができる。

【0102】

上記の歩行訓練システムの動作方法はコンピュータプログラムやハードウェアで実施可能である。全体制御部２１０はプログラムを格納するメモリや、プログラムを実行するプロセッサ等を備えている。全体制御部２１０がプログラムを実行することで、本実施の形態にかかる歩行訓練システム１の動作方法を実行することができる。

【0103】

このようなプログラムは、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。

【0104】

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。

【符号の説明】

【0105】

１ 歩行訓練システム
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 脚装具
１２１ 上腿フレーム
１２２ 下腿フレーム
１２３ 関節機構
１２６ 足平フレーム
１２８ バンド
１３０ フレーム
１３０ａ 手摺り
１３１ トレッドミル
１３２ ベルト
１６１ ワイヤ
１６２ 第１駆動機構
１７１ 保持ベルト
１７２ 第２駆動機構
１７３ 接続部
１７５ 支持部材
２１０ 全体制御部
２１１ トレッドミル駆動部
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
２１８ 手摺りセンサ
２２１ 関節駆動部
２２２ 荷重センサ
２２３ 角度センサ
２２４ 補助駆動部
２３１ 入出力ユニット
２３２ 非常停止ボタン
９００ 訓練者
９０１ 訓練スタッフ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】