(57)【要約】【課題】バランス機能に疾患を有する訓練者がバランス機能を回復するための適切なリハビリ訓練を行えるバランス訓練装置等を提供する。【解決手段】バランス訓練装置は、駆動部を駆動することにより移動面上を移動可能な移動台車と、移動台車に立つ訓練者の足から受ける荷重を検出する検出部と、検出部が検出した荷重から訓練者の搭乗面における両足の荷重重心を算出する算出部と、訓練者が搭乗面で直立を維持できると推定される荷重重心の範囲である安定範囲を設定する設定部と、算出部によって算出される荷重重心が、安定範囲のうち内部に設定される第１範囲内で移動すると予想される駆動制御により駆動部を駆動する第１モードと、安定範囲のうち第１範囲の外部に設定される第２範囲まで移動すると予想される駆動制御により駆動部を駆動する第２モードのうち、選択されたモードにより駆動部を駆動して移動台車の移動を制御する制御部とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動部を駆動することにより移動面上を移動可能な移動台車と、
前記移動台車に立つ訓練者の足から受ける荷重を検出する検出部と、
前記検出部が検出した前記荷重から前記訓練者の搭乗面における両足の荷重重心を算出する算出部と、
前記訓練者が前記搭乗面で直立を維持できると推定される前記荷重重心の範囲である安定範囲を設定する設定部と、
前記算出部によって算出される前記荷重重心が、前記安定範囲のうち内部に設定される第１範囲内で移動すると予想される駆動制御により前記駆動部を駆動する第１モードと、前記安定範囲のうち前記第１範囲の外部に設定される第２範囲まで移動すると予想される駆動制御により前記駆動部を駆動する第２モードのうち、選択されたモードにより前記駆動部を駆動して前記移動台車の移動を制御する制御部と
を備えるバランス訓練装置。
【請求項２】
前記第１モードと前記第２モードのそれぞれの駆動制御は、前記移動台車に与える加速度の大きさと加速時間の少なくともいずれかが互いに異なる請求項１に記載のバランス訓練装置。
【請求項３】
前記制御部が前記第１モードで前記駆動部を駆動した場合において、前記算出部によって算出された前記荷重重心が前記第１範囲から外れたら、前記第１範囲を狭めて前記駆動制御を修正する請求項１または２に記載のバランス訓練装置。
【請求項４】
前記制御部が前記第２モードで前記駆動部を駆動した場合において、前記算出部によって算出された前記荷重重心が前記第２範囲から外れたら、前記第２範囲を狭めて前記駆動制御を修正する請求項１から３のいずれか１項に記載のバランス訓練装置。
【請求項５】
訓練試行に先立って前記第１モードおよび前記第２モードのいずれかを選択する選択部を備える請求項１から４のいずれか１項に記載のバランス訓練装置。
【請求項６】
前記設定部は、訓練試行に先立って前記訓練者が行うキャリブレーション作業において前記算出部が算出する前記荷重重心に基づいて前記安定範囲を設定する請求項１から５のいずれか１項に記載のバランス訓練装置。
【請求項７】
移動面上を移動する移動台車に訓練者が立ってバランス訓練を行うバランス訓練装置の制御プログラムであって、
前記訓練者が前記移動台車の搭乗面で直立を維持できると推定される両足の荷重重心の範囲である安定範囲を設定する設定ステップと、
駆動部を駆動して前記移動台車を移動させた場合に前記荷重重心が、前記安定範囲のうち内部に設定される第１範囲内で移動すると予想される駆動制御により前記駆動部を駆動する第１モードと、前記安定範囲のうち前記第１範囲の外部に設定される第２範囲まで移動すると予想される駆動制御により前記駆動部を駆動する第２モードのうち、選択されたモードにより前記駆動部を駆動して前記移動台車の移動を制御する制御ステップと
をコンピュータに実行させるバランス訓練装置の制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バランス訓練装置およびバランス訓練装置の制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
脚の不自由な患者がリハビリ訓練を行うための訓練装置が普及しつつある。例えば、訓練を行う訓練者を踏み板の上に立たせてその重心位置を観察し、踏み出しを促したり転倒を防いだりするために、踏み板を駆動手段で移動させる訓練装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１００４７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
踏み板が訓練装置に対して微小量移動する構成では、訓練者は原則として床面に対して直立した状態を維持するので、環境の変化に乏しく、訓練者のモチベーションを維持することが困難である。特に訓練試行にゲーム性を与える場合には、ゲームに連動して大きな体感が得られるほど、訓練者は意欲を持って訓練試行に臨むことができる。そこで、バランス訓練装置に移動台車を設け、訓練者を搭乗させた状態でバランス訓練装置ごと移動させる構成がリハビリ訓練に効果的であることがわかってきた。しかし、やみくもにバランス訓練装置を移動させると、その訓練試行によって得られる訓練効果が不確かになり、リハビリ訓練の進捗度合やその時の調子等に合わせた適切な訓練が行えているのか判然としなかった。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、バランス機能に疾患を有する訓練者がバランス機能を回復するための適切なリハビリ訓練を行えるバランス訓練装置等を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様におけるバランス訓練装置は、駆動部を駆動することにより移動面上を移動可能な移動台車と、移動台車に立つ訓練者の足から受ける荷重を検出する検出部と、検出部が検出した荷重から訓練者の搭乗面における両足の荷重重心を算出する算出部と、訓練者が搭乗面で直立を維持できると推定される荷重重心の範囲である安定範囲を設定する設定部と、算出部によって算出される荷重重心が、安定範囲のうち内部に設定される第１範囲内で移動すると予想される駆動制御により駆動部を駆動する第１モードと、安定範囲のうち第１範囲の外部に設定される第２範囲まで移動すると予想される駆動制御により駆動部を駆動する第２モードのうち、選択されたモードにより駆動部を駆動して移動台車の移動を制御する制御部とを備える。
【０００７】
バランス機能としては大きく分けて２つの機能があることがわかってきた。一つは不意の外乱刺激に対してふらつかないように姿勢を保つ機能であり、もう一つは、強い外乱刺激でふらついてから姿勢を回復する機能である。訓練者の疾患の具合やリハビリ訓練の進捗度合によっては、一方の機能は回復しているものの他方の機能は回復していないといったこともあり得る。上記のバランス訓練装置によれば、前者の機能を回復するための第１モードと後者の機能を回復するための第２モードがそれぞれ用意されているので、訓練者は、目的に応じた適切なリハビリ訓練を行うことができる。
【０００８】
上記のリハビリ訓練装置において、第１モードと第２モードのそれぞれの駆動制御は、移動台車に与える加速度の大きさと加速時間の少なくともいずれかが互いに異なるように実行されると良い。バランス機能を働かせることが必要となる外乱刺激は、主に足に加えられる加速度によって生じる。したがって、移動台車に生じさせる加速度の大きさと加速時間を制御すれば、各モードに適した外乱刺激を生じさせることができる。
【０００９】
また、制御部が第１モードで駆動部を駆動した場合において、算出部によって算出された荷重重心が第１範囲から外れたら、第１範囲を狭めて駆動制御を修正すると良い。同様に、制御部が第２モードで駆動部を駆動した場合において、算出部によって算出された荷重重心が第２範囲から外れたら、第２範囲を狭めて駆動制御を修正すると良い。訓練中に算出される荷重重心が予定していた範囲を逸脱するような場合には、目的とするリハビリ効果が十分に得られるように、このように駆動制御を修正して移動台車による外乱刺激を抑制すると良い。
【００１０】
また、上記のリハビリ訓練装置は、訓練試行に先立って第１モードおよび第２モードのいずれかを選択する選択部を備えると良い。このような選択部を備えれば、訓練者は、予め設定されたリハビリプログラムに沿った訓練試行を行うだけでなく、その日の調子や気分に合わせて、リハビリ訓練を行うことができる。
【００１１】
また、設定部は、訓練試行に先立って訓練者が行うキャリブレーション作業において算出部が算出する荷重重心に基づいて安定範囲を設定すると良い。安定範囲は、訓練者のリハビリ訓練の進捗度合やその時の調子等によって変化し得るので、訓練試行に先立ってキャリブレーションを行うことが好ましい。
【００１２】
本発明の第２の態様におけるバランス訓練装置の制御プログラムは、移動面上を移動する移動台車に訓練者が立ってバランス訓練を行うバランス訓練装置の制御プログラムであって、訓練者が移動台車の搭乗面で直立を維持できると推定される両足の荷重重心の範囲である安定範囲を設定する設定ステップと、駆動部を駆動して移動台車を移動させた場合に荷重重心が、安定範囲のうち内部に設定される第１範囲内で移動すると予想される駆動制御により駆動部を駆動する第１モードと、安定範囲のうち第１範囲の外部に設定される第２範囲まで移動すると予想される駆動制御により駆動部を駆動する第２モードのうち、選択されたモードにより駆動部を駆動して移動台車の移動を制御する制御ステップとをコンピュータに実行させる。このような制御プログラムによって制御されたバランス訓練装置によれば、上記の通り、訓練者は、目的に応じた適切なリハビリ訓練を行うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、バランス機能に疾患を有する訓練者がバランス機能を回復するための適切なリハビリ訓練を行えるバランス訓練装置等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態にかかるバランス訓練装置の概略斜視図である。
【図２】バランス訓練装置のシステム構成を示す図である。
【図３】安定範囲の設定について説明する図である。
【図４】訓練試行のゲーム画面と荷重重心を示す図である。
【図５】第１範囲と第２範囲を説明する図である。
【図６】移動制御部が各モードで実行する加速度制御を説明する図である。
【図７】第１モードにおける荷重重心の軌跡の例である。
【図８】第２モードにおける荷重重心の軌跡の例である。
【図９】訓練試行の処理の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
図１は、本実施形態にかかるバランス訓練装置の一例としての訓練装置１００の概略斜視図である。訓練装置１００は、片麻痺などの障害を持つ障害者が歩行に必要な重心移動を習得するためや、足関節に障害を抱える患者が足関節機能を回復させるための装置である。例えば、足関節機能を回復させたい訓練者９００がバランスを取りつつ訓練装置１００に搭乗を続けようとすると、訓練装置１００は、訓練者９００の足関節にリハビリ効果を期待できる程度の負荷を与えることができる。
【００１７】
訓練装置１００は、リハビリ施設の床面等を移動面として、その移動面上を前後方向に移動可能な移動台車１１０と、移動台車１１０に立設され、移動台車１１０に搭乗する訓練者９００の脱落を防止するフレーム１６０を備える。移動台車１１０は、主に、駆動輪１２１、キャスタ１２２、搭乗プレート１３０、荷重センサ１４０、コントロールボックス１５０を備える。
【００１８】
駆動輪１２１は、走行方向に対して２つの前輪として配置されている。駆動輪１２１は、駆動部としての不図示のモータによって回転駆動され、移動台車１１０を前進させたり後退させたりする。キャスタ１２２は、従動輪であり、走行方向に対して２つの後輪として配置されている。搭乗プレート１３０は、訓練者９００が搭乗して両足を載置する搭乗部である。搭乗プレート１３０は、訓練者９００の搭乗に耐える比較的剛性の高い、例えばポリカーボネート樹脂製の平板が用いられる。搭乗プレート１３０は、四隅に配置された荷重センサ１４０を介して移動台車１１０の上面に支持されている。
【００１９】
荷重センサ１４０は、例えばロードセルであり、移動台車１１０に立つ訓練者９００の足から受ける荷重を検出する検出部としての機能を担う。コントロールボックス１５０は、後述する演算処理部やメモリを収容する。
【００２０】
フレーム１６０は、開閉扉１６１と手摺り１６２を含む。開閉扉１６１は、訓練者９００が搭乗プレート１３０に搭乗する場合に開いて、訓練者９００の通路を形成する。訓練試行を行う場合には閉じられてロックされる。手摺り１６２は、訓練者９００がバランスを崩しそうになった時や不安に感じた時に掴むことができるように、訓練者９００を取り囲むように設けられている。なお、訓練者９００は、訓練試行を行う間は、手摺り１６２を掴むことなく、自らバランスを取って直立姿勢を保つよう試みる。フレーム１６０は、表示パネル１７０を支持している。表示パネル１７０は、例えば液晶パネルである表示部であり、訓練者９００が訓練試行中に視認しやすい位置に配置されている。
【００２１】
図２は、訓練装置１００のシステム構成を示す図である。演算処理部２００は、例えばＭＰＵであり、メモリ２４０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。駆動輪ユニット２１０は、駆動輪１２１を駆動するための駆動回路やモータを含む。また、駆動輪ユニット２１０は、駆動輪１２１の回転量を検出するロータリエンコーダを含む。
【００２２】
操作受付部２２０は、訓練者９００やオペレータからの入力操作を受け付けて、操作信号を演算処理部２００へ送信する。訓練者９００やオペレータは、操作受付部２２０を構成する、装置に設けられた操作ボタンや表示パネル１７０に重畳されたタッチパネル、付属するリモコン等を操作して、電源のオン／オフや訓練試行の開始の指示を与えたり、設定に関する数値の入力やメニュー項目の選択を行ったりする。
【００２３】
表示制御部２３０は、演算処理部２００からの表示信号に従って、後述する課題ゲームのグラフィック映像等を生成し、表示パネル１７０に表示する。メモリ２４０は、不揮発性の記憶媒体であり、例えばソリッドステートドライブが用いられる。メモリ２４０は、訓練装置１００を制御するための制御プログラム等を記憶している。また、制御に用いられる様々なパラメータ値、関数、ルックアップテーブル等を記憶している。メモリ２４０は、特に、訓練者９００が楽しく訓練試行を行えるようにゲーム形式で課題を与えるプログラムである課題ゲーム２４１を記憶している。荷重センサ１４０は、搭乗プレート１３０を介して訓練者９００の足から加えられる荷重を検出して、その検出信号を演算処理部２００へ送信する。
【００２４】
演算処理部２００は、制御プログラムの要請に従って様々な演算や個別要素の制御を実行する機能実行部としての役割も担う。荷重算出部２０１は、４つの荷重センサ１４０の検出信号を取得して、訓練者９００の搭乗面における両足の荷重重心を算出する。具体的には、４つの荷重センサ１４０のそれぞれの位置は既知であるので、それぞれの荷重センサ１４０が検出する鉛直方向の荷重の分布から重心位置を算出して、その位置を荷重重心とする。
【００２５】
範囲設定部２０２は、訓練者９００が搭乗面で直立を維持できると推定される荷重重心の範囲である安定範囲を設定する。具体的な設定方法については後述する。移動制御部２０３は、駆動輪ユニット２１０へ送信する駆動信号を生成し、駆動輪ユニット２１０を介して移動台車１１０の移動を制御する。本実施形態においては特に、移動台車１１０の移動動作にそれぞれ特徴がある第１モードと第２モードのうち、選択されたモードに従って移動台車１１０の移動を制御する。第１モードと第２モードの詳細については後述する。
【００２６】
図３は、安定範囲の設定について説明する図である。範囲設定部２０２は、訓練試行に先立って訓練者９００が行うキャリブレーション作業を通じて安定範囲を設定する。キャリブレーション作業において、訓練者９００は、搭乗プレート１３０の搭乗面に対して定められた基準位置ＲＰが両足の中心となるように、できる限り自然な立脚姿勢で搭乗面に立つ。そして、図３の上図に示すように順に、訓練者９００は、立脚姿勢を維持したまま、両足のかかとが浮く直前まで前方に重心を移動させ、次に左足が浮く直前まで右足に重心を移動させ、さらに両足のつま先が浮く直前まで後方に重心を移動させ、最後に右足が浮く直前まで左足に重心を移動させる。荷重算出部２０１は、図示するように、それぞれの重心移動に対して荷重重心ＣＰＦ、ＣＰＲ、ＣＰＢ、ＣＰＬを算出する。
【００２７】
範囲設定部２０２は、このように算出された荷重重心ＣＰＦ、ＣＰＲ、ＣＰＢ、ＣＰＬを通過するように滑らかな閉曲線を当てはめ、この閉曲線で囲まれた範囲を安定範囲ＬＣとして設定する。このように設定された安定範囲ＬＣは、訓練者９００の荷重重心がこの範囲に含まれている間は訓練者９００が自らのバランス調整により立脚状態を維持できると期待される範囲である。なお、安定範囲ＬＣは、キャリブレーション作業を通じて設定するほか、訓練者９００の身長、体重、足のサイズ、リハビリ訓練の進捗度合等に対応するものを予め設定されたルックアップテーブルから選択して設定するようにしても良い。
【００２８】
本実施形態においては、課題ゲーム２４１を実行することにより、訓練者９００にトレーニングを促す。演算処理部２００によって処理される課題ゲーム２４１は、訓練装置１００の移動に連動して刻々と変化するグラフィック映像を生成し、表示パネル１７０に映しだす。訓練者９００は、搭乗プレート１３０上で立ち位置を踏み換えることなく立った姿勢を維持しようと努める。
【００２９】
図４（ａ）は、訓練試行のゲーム画面を示す図であり、図４（ｂ）は、訓練者９００の荷重重心を示す図である。ゲーム画面は表示パネル１７０に表示される映像であり、複数の課題ゲーム２４１の中からロデオをモチーフにしたものが選択され、実行されている様子を示している。
【００３０】
競技場の中央には暴れ馬を図案化したキャラクタＭが背景画像に重畳して表示されている。また、カウボーイを図案化したキャラクタＰがキャラクタＭに跨がるように表示されている。キャラクタＭとＰは、それぞれ移動台車１１０と訓練者９００を表している。表示パネル１７０は訓練者９００に対して前方に設置されているので、キャラクタＭとＰは、背面を向けて表示されている。ゲーム画面は、選択されたモードゲームモードや、ゲームの状況に応じて変化するスコア、経過時間等の情報表示も含む。
【００３１】
キャラクタＭは、課題ゲーム２４１の進行に合わせて前後に揺動する。図中の矢印ａｒは、訓練者９００がキャラクタＭの揺動を認識しやすいように、揺動の向きと大きさ補助的に示す。移動制御部２０３は、キャラクタＭの揺動に同期させて、移動台車１１０を前進させたり後進させたりする。移動台車１１０が前進したり後退したりすると、訓練者９００は立った姿勢を維持しようと搭乗プレート１３０上で踏ん張り、図４（ｂ）に示すように、算出される荷重重心ＣＰが刻々と移動する。
【００３２】
荷重重心ＣＰが安定範囲ＬＣの内部に位置している場合は、訓練者９００は足を踏み換えることなく立った姿勢を維持できていると推定できる。一方、荷重重心ＣＰが安定範囲ＬＣから逸脱した場合は、訓練者９００は足を踏み換えたり手摺り１６２を掴んだりしたと推定できる。足を踏み換えることなく立った姿勢を維持できていれば、訓練者９００は、自ら重心を傾けてバランス調整を行っているので、バランス機能を回復させる訓練としては有効である。足を踏み換えたり手摺り１６２を掴んだりするのであれば、訓練者９００は、自らのバランス調整では移動台車１１０の移動に対処できないということになるので、バランス機能を回復させる訓練としては好ましくないと言える。
【００３３】
一口にバランス機能と言っても、バランス機能は２つに分類されることがわかってきた。一つは不意の外乱刺激に対してふらつかないように姿勢を保つ機能であり、もう一つは、強い外乱刺激でふらついてから姿勢を回復する機能である。前者の機能を回復させるには、訓練者は、比較的小さな外乱刺激を継続的に受け、その外乱刺激に対して重心を細かく変化させていなす訓練を行うことが好ましい。後者の機能を回復させるには、訓練者は、比較的大きな外乱刺激を断続的に受け、その外乱刺激に対して足浮きが生じないように踏ん張り、その状態から自然な立脚姿勢に戻す訓練を行うことが好ましい。
【００３４】
訓練者の疾患の具合やリハビリ訓練の進捗度合によっては、一方の機能は良好であっても、他方の機能の訓練が必要な場合がある。あるいは、両機能をバランス良く回復させるために、一方の機能の訓練量と他方の機能の訓練量を適切に配分したい場合もある。すなわち、バランス機能の回復訓練は、目的に応じて行うべきと言える。そこで、本実施形態における訓練装置１００は、それぞれの機能回復訓練に合わせた第１モードと第２モードを備える。以下に第１モードと第２モードについて説明する。
【００３５】
図５は、第１範囲Ｒ１と第２範囲Ｒ２を説明する図である。第１範囲Ｒ１は、安定範囲ＬＣのうち内部に設定される範囲であり、第２範囲Ｒ２は、安定範囲ＬＣのうち第１範囲Ｒ１の外部に設定される範囲である。第１範囲Ｒ１の境界線は、例えば、基準位置ＲＰを中心として安定範囲ＬＣの境界線の１／２として設定される。第２範囲Ｒ２の外周境界線は、安定範囲ＬＣの境界線と一致する。それぞれの境界線は、後に説明するように状況に応じて縮小または拡大される他、訓練者９００の状態に応じて設定しても良い。
【００３６】
移動制御部２０３は、第１モードが選択された場合には、訓練者９００の荷重重心ＣＰが第１範囲Ｒ１内で移動すると予想される駆動制御により駆動輪１２１を駆動する。また、移動制御部２０３は、第２モードが選択された場合には、訓練者９００の荷重重心ＣＰが第２範囲まで移動すると予想される駆動制御により駆動輪１２１を駆動する。
【００３７】
具体的な駆動制御について説明する。図６は、移動制御部２０３が各モードで実行する加速度制御を説明する図である。横軸は時間経過を表わし、縦軸は移動台車１１０に生じさせる目標加速度を表わす。実線は、第１モードが選択された場合に移動制御部２０３が実行する加速度制御を示し、点線は、第２モードが選択された場合に移動制御部２０３が実行する加速度制御を示す。
【００３８】
第１モードの加速度制御は、許容される加速度の大きさとしての最大加速度｜ａ１ｍａｘ｜が比較的小さく設定されており、また、許容される加速時間としての最大加速時間ｔ１ｍａｘも比較的短く設定されている。第１モードと第２モードでは、加速度の大きさと加速時間の少なくともいずれかが互いに異なるように設定される。第２モードの加速度制御は、第１モードに対して、許容される加速度の大きさとしての最大加速度｜ａ２ｍａｘ｜が比較的大きく設定されており、また、許容される加速時間としての最大加速時間ｔ２ｍａｘも比較的長く設定されている。
【００３９】
すなわち、｜ａ１ｍａｘ｜＜｜ａ２ｍａｘ｜であり、ｔ１ｍａｘ＜ｔ２ｍａｘである。ただし、第２モードの加速度制御における加速度の大きさと加速時間は、部分的には、第１モードの加速度制御における加速度の大きさと加速時間と一致しても構わない。第２モードの加速度制御における加速度の大きさは｜ａ１ｍａｘ｜以下のものを含んでも良く、加速時間はｔ１ｍａｘ以下のものを含んでも良い。
【００４０】
キャリブレーション作業を通じて設定される安定範囲ＬＣは、訓練者９００の現在のバランス機能の状態を反映していると言える。換言すれば、同じような安定範囲ＬＣが設定される訓練者のバランス機能の状態は、互いに共通していると言える。したがって、多くの訓練者に対して試験を行うことにより、安定範囲ＬＣと｜ａ１ｍａｘ｜、｜ａ２ｍａｘ｜、ｔ１ｍａｘ、ｔ２ｍａｘの関係を収集することができる。これらのサンプルを統計処理することにより、安定範囲ＬＣと｜ａ１ｍａｘ｜、｜ａ２ｍａｘ｜、ｔ１ｍａｘ、ｔ２ｍａｘのルックアップテーブルを作成することができる。訓練装置１００は、このように作成されたルックアップテーブルをメモリ２４０に格納しており、移動制御部２０３は、当該ルックアップテーブルを参照することにより、設定された安定範囲ＬＣに対して｜ａ１ｍａｘ｜、｜ａ２ｍａｘ｜、ｔ１ｍａｘ、ｔ２ｍａｘを定める。このほかにも、訓練者がつま先、かかとを浮かせる条件や状態を検出して、当該訓練者のバランス能力に応じた｜ａ１ｍａｘ｜、｜ａ２ｍａｘ｜、ｔ１ｍａｘ、ｔ２ｍａｘを定めても良い。また、訓練者の訓練中に｜ａ１ｍａｘ｜、｜ａ２ｍａｘ｜、ｔ１ｍａｘ、ｔ２ｍａｘを少しずつ変化させながら、当該訓練者に最適な値に修正するようにしても良い。
【００４１】
図７は、第１モードにおける荷重重心ＣＰの軌跡Ｔｒ１の例である。移動台車１１０が第１モードで制御されている間は、図示するように、軌跡Ｔｒ１は、第１範囲Ｒ１に含まれることが期待できる。このような訓練は、不意の外乱刺激に対してふらつかないように姿勢を保つ機能の回復が期待できる。ただし、訓練過程においては、バランス調整に失敗して荷重重心ＣＰが第１範囲Ｒ１から外へ逸脱してしまうこともある。そのような場合には、第１範囲Ｒ１が広いと考えられるので、第１範囲Ｒ１を狭め、それに対応する｜ａ１ｍａｘ｜、ｔ１ｍａｘとするように駆動制御を修正すると良い。逆に、軌跡Ｔｒ１が第１範囲Ｒ１に対して中心付近の一部の領域に留まっているような場合には、ふらつくことなく安定的に自然な立脚姿勢を保っていると言えるので、第１範囲Ｒ１を拡げる駆動制御を行っても良い。
【００４２】
図８は、第２モードにおける荷重重心ＣＰの軌跡Ｔｒ２の例である。移動台車１１０が第２モードで制御されている間は、図示するように、軌跡Ｔｒ２は、第１範囲Ｒ１と第２範囲Ｒ２を跨いで行き来することが期待できる。このような訓練は、強い外乱刺激でふらついてから姿勢を回復する機能の回復が期待できる。ただし、訓練過程においては、バランス調整に失敗して荷重重心ＣＰが第２範囲Ｒ２から外へ逸脱してしまうこともある。そのような場合には、第２範囲Ｒ２が広いと考えられるので、第２範囲Ｒ２を狭め、それに対応する｜ａ２ｍａｘ｜、ｔ２ｍａｘとするように駆動制御を修正すると良い。逆に、軌跡Ｔｒ２が第１範囲Ｒ１の領域に留まっているような場合には、浮きが生じる程度の外乱刺激を受けていないと言えるので、第２範囲Ｒ２を拡げる駆動制御を行っても良い。
【００４３】
図９は、訓練試行の処理の流れを示すフロー図である。フローは、例えば、訓練者９００が搭乗プレート１３０に搭乗した状態で開始される。範囲設定部２０２は、ステップＳ１０１で、キャリブレーションを実行する。具体的には、図３を用いて説明したように、訓練者９００に順次重心を移動させるキャリブレーション作業を促す。例えば、表示パネル１７０に「次は左足が浮く直前まで右足に重心を移動させてください」などと表示する。荷重算出部２０１は、重心が移動されるたびに荷重センサ１４０からの検出信号を受信して、順次荷重重心ＣＰＦ、ＣＰＲ、ＣＰＢ、ＣＰＬを算出する。範囲設定部２０２は、ステップＳ１０２へ進み、算出された荷重重心ＣＰＦ、ＣＰＲ、ＣＰＢ、ＣＰＬから安定範囲ＬＣを設定する。
【００４４】
演算処理部２００は、ステップＳ１０３へ進み、操作受付部２２０を介して第１モードおよび第２モードのいずれかを選択するモード選択を受け付ける。モード選択は、訓練者９００が行っても良いし、補助者が行っても良い。なお、指定された課題ゲームが第１モードに対応するもの、または第２モードに対応するものである場合には、このステップは省略される。
【００４５】
演算処理部２００は、ステップＳ１０４へ進み、メモリ２４０から指定された課題ゲーム２４１を読み出し、課題ゲーム２４１を通じた訓練試行を開始する。演算処理部２００は、表示制御部２１３を介して、課題ゲーム２４１の進捗に合わせた映像を表示パネル１７０へ表示する。
【００４６】
移動制御部２０３は、ステップＳ１０５で、選択されたモード、課題ゲーム２４１の進捗に合わせて、目標加速度と加速時間を設定する。そして、設定した目標加速度に応じた駆動トルクを算出し、当該駆動トルクを出力させる駆動信号を設定された加速時間に亘って駆動輪ユニット２１０へ送信する。荷重センサ１４０は、ステップＳ１０６で、訓練者９００の足から受ける荷重を検出し、検出した検出信号を荷重算出部２０１へ引き渡す。荷重算出部２０１は、ステップＳ１０７で、受け取った検出信号から荷重重心を算出して移動制御部２０３へ引き渡す。
【００４７】
移動制御部２０３は、ステップＳ１０８で、現在の荷重重心がモードに応じた範囲を逸脱していないかを判定する。逸脱していると判定した場合には、ステップＳ１０９で加速度の大きさと加速時間の上限を修正してからステップＳ１１０へ進む。逸脱していないと判定した場合には、直接ステップＳ１１０へ進む。
【００４８】
演算処理部２００は、ステップＳ１１０で、訓練試行が終了したか否かを判断する。訓練試行は、例えば、課題ゲーム２４１の終了や設定された時間の経過、目標項目の達成などによって終了する。演算処理部２００は、終了していないと判断したらステップＳ１０５へ戻り、訓練試行を継続する。終了したと判断したらステップＳ１１１へ進む。演算処理部２００は、ステップＳ１１１へ進むと、終了処理を実行して一連のフローを終了する。終了処理は、確定したスコアを表示パネル１７０に表示したり、これまで実行してきたトレーニングの履歴情報を更新したりする処理である。
【００４９】
以上説明した本実施形態においては、移動台車１１０は、前後に移動する構造を有していたので、これに対応する移動制御、課題ゲームを採用した。しかし、移動台車１１０が左右方向にも移動する構造を有するのであれば、相応の移動制御、課題ゲームを採用することができる。例えば図４の例において、キャラクタＭを課題ゲーム２４１の進行に合わせて前後にも左右にも更には斜めにも揺動させる。この場合、移動制御部２０３は、キャラクタＭの揺動に同期させて、移動台車１１０を前後方向、左右方向、斜め方向に移動させる。
【００５０】
また、以上説明した本実施形態においては、第１モードおよび第２モードに対応する移動制御として、移動台車１１０に与える加速度の大きさと加速時間を制御した。しかし、制御対象はこれに限らない。算出部によって算出される荷重重心が第１範囲内で移動すると予想される駆動制御、第２範囲まで移動すると予想される駆動制御であれば、制御対象は様々に選択し得る。例えば、制御対象を位置や速度にしても良い。
【符号の説明】
【００５１】
１００  訓練装置、１１０  移動台車、１２１  駆動輪、１２２  キャスタ、１３０  搭乗プレート、１４０  荷重センサ、１５０  コントロールボックス、１６０  フレーム、１６１  開閉扉、１６２  手摺り、１７０  表示パネル、２００  演算処理部、２０１  荷重算出部、２０２  範囲設定部、２０３  移動制御部、２１０  駆動輪ユニット、２２０  操作受付部、２３０  表示制御部、２４０  メモリ、２４１  課題ゲーム、９００  訓練者
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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