(57)【要約】【課題】歩行訓練中の訓練者が自身の姿勢と左右各足の荷重を同時に容易に把握することを可能とする歩行訓練システム、訓練支援装置、訓練支援方法、及び訓練支援用コンピュータプログラムを提供する。【解決手段】本発明の一つの実施形態に係る歩行訓練システムは、歩行路に設置され、歩行路上で歩行訓練を行う訓練者の左右各足の荷重量を測定する荷重センサと、歩行訓練中の訓練者の身体の映像を前方から撮影するカメラと、歩行訓練中の訓練者の前方に配置されるディスプレイと、荷重センサによる測定値に基づく訓練者の左右各足の荷重量を視覚化した荷重量図形を、カメラによって撮影された訓練者の身体の映像とともに、ディスプレイの画面上に表示する訓練支援装置と、を備える。【選択図】図１
2020137945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歩行路に設置され、前記歩行路上で歩行訓練を行う訓練者の左右各足の荷重量を測定する荷重センサと、
歩行訓練中の前記訓練者の身体の映像を前方から撮影するカメラと、
歩行訓練中の前記訓練者の前方に配置されるディスプレイと、
前記荷重センサによる測定値に基づく前記訓練者の左右各足の荷重量を視覚化した荷重量図形を、前記カメラによって撮影された前記訓練者の身体の映像とともに、前記ディスプレイの画面上に表示する訓練支援装置と、
を備えることを特徴とする歩行訓練システム。
【請求項２】
前記訓練支援装置は、前記ディスプレイの画面上に、前記訓練者の左右各足の動作の目標タイミングを示すタイミング図形を移動させて表示する、
請求項１に記載の歩行訓練システム。
【請求項３】
前記訓練支援装置は、前記タイミング図形を、前記訓練者の左右各足の振り出し動作の目標タイミングから着地動作の目標タイミングまでの期間に合わせて、前記ディスプレイの画面上を上から下へ移動させて表示する、
請求項２に記載の歩行訓練システム。
【請求項４】
前記訓練支援装置は、前記タイミング図形を、前記訓練者の目標となる左右各足の上下動作に合わせて、前記ディスプレイの画面上を上昇及び下降させて表示する、
請求項２に記載の歩行訓練システム。
【請求項５】
前記訓練支援装置は、前記タイミング図形を、前記訓練者の左足の目標となる振り出し動作のタイミングから着地動作のタイミングまでの期間に合わせて、前記ディスプレイの画面上を右方向に移動させて表示し、前記訓練者の右足の目標となる振り出し動作のタイミングから着地動作のタイミングまでの期間に合わせて、前記ディスプレイの画面上を左方向に移動させて表示する、
請求項４に記載の歩行訓練システム。
【請求項６】
前記訓練支援装置は、前記荷重センサから出力される測定値に基づいて検出した前記訓練者の左右各足の着地動作のタイミングを基準として、前記訓練者の左右各足の動作の目標タイミングを決定する、
請求項２から５のいずれか一項に記載の歩行訓練システム。
【請求項７】
前記訓練支援装置は、前記カメラによって撮影された前記訓練者の身体の映像を、前記ディスプレイの画面上に鏡像として表示する、
請求項１から６のいずれか一項に記載の歩行訓練システム。
【請求項８】
歩行路に設置された荷重センサによる測定値に基づいて、歩行訓練中の訓練者の左右各足の荷重量を取得する荷重量取得部と、
歩行訓練中の前記訓練者の前方に配置されたカメラによって撮影された前記訓練者の身体の映像を取得する映像取得部と、
歩行訓練中の前記訓練者の前方に配置されたディスプレイの画面上に、前記荷重量取得部を介して取得した前記訓練者の左右各足の荷重量を視覚化した荷重量図形を、前記映像取得部を介して取得した前記訓練者の身体の映像とともに表示させる信号を、前記ディスプレイに出力する表示処理部と、
を有することを特徴とする訓練支援装置。
【請求項９】
歩行路に設置された荷重センサによる測定値に基づいて、歩行訓練中の訓練者の左右各足の荷重量を取得する荷重量取得ステップと、
歩行訓練中の前記訓練者の前方に配置されたカメラによって撮影された前記訓練者の身体の映像を取得する映像取得ステップと、
歩行訓練中の前記訓練者の前方に配置されたディスプレイの画面上に、前記荷重量取得ステップにおいて取得した前記訓練者の左右各足の荷重量を視覚化した荷重量図形を、前記映像取得ステップにおいて取得した前記訓練者の身体の映像とともに表示させる信号を、前記ディスプレイに出力する表示処理ステップと、
を有することを特徴とする訓練支援方法。
【請求項１０】
コンピュータを、
歩行路に設置された荷重センサによる測定値に基づいて、歩行訓練中の訓練者の左右各足の荷重量を取得する荷重量取得手段と、
歩行訓練中の前記訓練者の前方に配置されたカメラによって撮影された前記訓練者の身体の映像を取得する映像取得手段と、
歩行訓練中の前記訓練者の前方に配置されたディスプレイの画面上に、前記荷重量取得手段を介して取得した前記訓練者の左右各足の荷重量を視覚化した荷重量図形を、前記映像取得手段を介して取得した前記訓練者の身体の映像とともに表示させる信号を、前記ディスプレイに出力する表示処理手段と、
として機能させることを特徴とする訓練支援用コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歩行訓練システム、訓練支援装置、訓練支援方法、及び訓練支援用コンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
リハビリテーションのための歩行訓練において、訓練者は、健常者が歩行動作するときと同じように左右各足にかかる荷重が時間的に均等となるバランスのよい歩行姿勢で歩行訓練を行うことが望ましいとされる。しかし、訓練者は、痛み又は不安等から患側の足に比べ健側の足に荷重をかける傾向にある。このため、訓練者は、自身の姿勢と左右各足の荷重を把握しながら歩行訓練を行うことが重要となる。
【０００３】
しかし、訓練者が歩行訓練中に自身の姿勢と左右各足の荷重を同時に把握することは容易でない。一般に、訓練者が自身の姿勢を確認するための鏡は訓練者の前方に配置されるが、訓練者が左右各足の荷重を確認するための体重計は訓練者の足元に配置される。訓練者は、このような場合に鏡と体重計を同時に見ることができない。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１に記載の荷重訓練支援装置は、荷重算出部にて切出した領域の各足分布から荷重値を算出し、情報提示部に出力する。そして、算出した荷重値を得た情報提示部は、患足の荷重値と目標値を比較して、グラフ化し表示部に表示させる。患者は、表示部のモニタを見ることにより、目標値に近づくように荷重を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３０８６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の荷重訓練支援装置によれば、例えば、表示部のモニタを、歩行訓練中の訓練者の前方に鏡等とともに配置することで、訓練者は下を向くことなく、鏡とモニタを交互に確認して、自身の姿勢と患足の荷重値を把握することができる。しかし、この場合でも、訓練者は、鏡とモニタとの間で視線を移動させる必要があるため、歩行訓練中の姿勢が崩れ、バランスのよい歩行姿勢で歩行訓練を行うことができなくなってしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、歩行訓練中の訓練者が自身の姿勢と左右各足の荷重を同時に容易に把握することを可能とする歩行訓練システム、訓練支援装置、訓練支援方法、及び訓練支援用コンピュータプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一つの実施形態に係る歩行訓練システムは、歩行路に設置され、歩行路上で歩行訓練を行う訓練者の左右各足の荷重量を測定する荷重センサと、歩行訓練中の訓練者の身体の映像を前方から撮影するカメラと、歩行訓練中の訓練者の前方に配置されるディスプレイと、荷重センサによる測定値に基づく訓練者の左右各足の荷重量を視覚化した荷重量図形を、カメラによって撮影された訓練者の身体の映像とともに、ディスプレイの画面上に表示する訓練支援装置と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の一つの実施形態に係る訓練支援装置は、歩行路に設置された荷重センサによる測定値に基づいて、歩行訓練中の訓練者の左右各足の荷重量を取得する荷重量取得部と、歩行訓練中の訓練者の前方に配置されたカメラによって撮影された訓練者の身体の映像を取得する映像取得部と、歩行訓練中の訓練者の前方に配置されたディスプレイの画面上に、荷重量取得部を介して取得した訓練者の左右各足の荷重量を視覚化した荷重量図形を、映像取得部を介して取得した訓練者の身体の映像とともに表示させる信号を、前記ディスプレイに出力する表示処理部と、を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の一つの実施形態に係る訓練支援方法は、歩行路に設置された荷重センサによる測定値に基づいて、歩行訓練中の訓練者の左右各足の荷重量を取得する荷重量取得ステップと、歩行訓練中の訓練者の前方に配置されたカメラによって撮影された訓練者の身体の映像を取得する映像取得ステップと、歩行訓練中の訓練者の前方に配置されたディスプレイの画面上に、荷重量取得ステップにおいて取得した訓練者の左右各足の荷重量を視覚化した荷重量図形を、映像取得ステップにおいて取得した訓練者の身体の映像とともに表示させる信号を、前記ディスプレイに出力する表示処理ステップと、を有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の一つの実施形態に係る訓練支援用コンピュータプログラムは、コンピュータを、歩行路に設置された荷重センサによる測定値に基づいて、歩行訓練中の訓練者の左右各足の荷重量を取得する荷重量取得手段と、歩行訓練中の訓練者の前方に配置されたカメラによって撮影された訓練者の身体の映像を取得する映像取得手段と、歩行訓練中の訓練者の前方に配置されたディスプレイの画面上に、荷重量取得手段を介して取得した訓練者の左右各足の荷重量を視覚化した荷重量図形を、映像取得手段を介して取得した訓練者の身体の映像とともに表示させる信号を、前記ディスプレイに出力する表示処理手段と、して機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、歩行訓練中の訓練者が自身の姿勢と左右各足の荷重を同時に容易に把握することを可能とする歩行訓練システム、訓練支援装置、訓練支援方法、及び訓練支援用コンピュータプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一つの実施形態に係る歩行訓練システムの構成の一例を、歩行訓練中の訓練者とともに示した図である。
【図２】一つの実施形態に係る訓練支援装置の構成の一例を示す図である。
【図３】一つの実施形態に係る歩行訓練システムにおけるディスプレイの画面の表示処理の一例を模式的に示す図である。
【図４】訓練者の歩行動作の目標となるタイミングの一例を示す図である。
【図５】一つの実施形態に係る歩行訓練システムのディスプレイの画面上に、タイミング図形を移動させて表示する方法の一例を示す図である。
【図６Ａ】ディスプレイの画面上でタイミング図形を移動させる第１のモードを示す図である。
【図６Ｂ】ディスプレイの画面上でタイミング図形を移動させる第２のモードを示す図である。
【図６Ｃ】ディスプレイの画面上でタイミング図形を移動させる第３のモードを示す図である。
【図６Ｄ】ディスプレイの画面上でタイミング図形を移動させる第３のモードを示す別の図である。
【図７】一つの実施形態に係る歩行訓練システムを使用して歩行訓練を行った訓練者の左右各足の荷重の実測値の一例を、比較例の実測値とともに示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の歩行訓練システムは、歩行路に設置された荷重センサによる測定値に基づく訓練者の左右各足の荷重量を視覚化した荷重量図形を、カメラによって撮影された訓練者の身体の映像とともに、ディスプレイの画面上に表示する。これにより、訓練者は、歩行訓練中の自身の姿勢と左右各足の荷重を同時に容易に把握することができる。
【００１５】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、各図において同一、又は相当する機能を有するものは、同一符号を付し、その説明を省略又は簡潔にすることもある。
【００１６】
図１は、一つの実施形態に係る歩行訓練システム１の構成の一例を、歩行訓練中の訓練者２とともに示した図である。歩行訓練システム１は、荷重センサ３、カメラ４、ディスプレイ５、及び訓練支援装置６を備える。訓練者２は、前方に配置されたディスプレイ５の画面５０に表示される自身の姿勢と左右各足の荷重量を確認しながら、歩行路３１上において歩行訓練を行う。図１に示すように、平行棒３２等が歩行訓練用の歩行路３１に沿って設置されてもよい。以下、歩行訓練システム１の構成要素について順に説明する。
【００１７】
荷重センサ３は、歩行訓練用の歩行路３１に設置され、訓練者２の左右各足の荷重量を測定して、訓練支援装置６に出力する。荷重センサ３としては、例えば、訓練者２の左右各足の荷重によって発生する床反力を計測するフォースプレートが用いられる。
【００１８】
例えば、図１では、歩行路３１は、訓練者２の左足の荷重を受ける歩行板３１Ｌと、訓練者２の右足の荷重を受ける歩行板３１Ｒとに分けられており、歩行板３１Ｌ、３１Ｒの下に、それぞれ、荷重センサ３が２つずつ設置されている。そして、歩行板３１Ｌの両端部に設置された２つの荷重センサ３による測定値の合計値が、訓練者２の左足の荷重値として算出され、歩行板３１Ｒの両端部に設置された２つの荷重センサ３による測定値の合計値が、訓練者２の右足の荷重値として算出される。なお、歩行板３１Ｌ、３１Ｒの下には、それぞれ、荷重センサ３がただ１つ設置されてもよいし、３つ以上設置されてもよい。また、荷重センサ３は、歩行板３１Ｌ、３１Ｒの両端部以外に、例えば、歩行板３１Ｌ、３１Ｒの中央部等にそれぞれ設置されてもよい。
【００１９】
荷重センサ３が訓練者２の左右各足の荷重量を精度よく測定できるように、歩行路３１は、図１に示すように、歩行板３１Ｌ、３１Ｒの２つに分けられていることが好ましいが、歩行路３１は、単一の歩行板（図示せず）で構成されてもよい。この場合でも、荷重センサ３、或いは後述の訓練支援装置６は、例えば、歩行路３１にかかる荷重量及びその重心から、訓練者２の左右各足の荷重量をそれぞれ算出することができる。
【００２０】
カメラ４は、歩行訓練中の訓練者２の身体の映像を前方から撮影して、訓練支援装置６に出力する。カメラ４としては、歩行訓練中の訓練者２が自身の姿勢を確認するために十分な解像度を有する映像を撮影可能な一般的な撮像装置が用いられる。カメラ４が出力する映像の形式は特に限定されず、例えば、ＮＴＳＣ方式又はＰＡＬ方式等のアナログ信号であってもよく、ＨＤＭＩ（登録商標）（High-Definition Multimedia Interface）規格等に準拠したデジタル信号であってもよい。
【００２１】
ディスプレイ５は、歩行訓練中の訓練者２の前方に配置され、訓練者２の身体の映像と訓練者２の左右各足の荷重量を表す図形を、画面５０上に表示する。ディスプレイ５としては、歩行訓練中の訓練者２が自身の姿勢を確認するために十分な解像度を有する映像を表示可能な一般的な撮像装置が用いられる。ディスプレイ５に出力する映像の形式は特に限定されず、カメラ４が出力する映像と同様に、ＮＴＳＣ方式又はＰＡＬ方式等のアナログ信号であってもよく、ＨＤＭＩ（登録商標）規格等に準拠したデジタル信号であってもよい。
【００２２】
訓練支援装置６は、荷重センサ３による測定値に基づく訓練者２の左右各足の荷重量を表す図形を、カメラ４によって撮影された訓練者２の身体の映像上に重ね合わせて、ディスプレイ５に出力する。訓練支援装置６としては、例えば、一般的なＰＣ（パーソナルコンピュータ）が用いられる。この場合、ＰＣが備える撮像装置及び表示装置が、カメラ４及びディスプレイ５として用いられてもよい。
【００２３】
図２は、一つの実施形態に係る訓練支援装置６の構成の一例を示す図である。訓練支援装置６は、荷重センサＩ／Ｆ６１、カメラＩ／Ｆ６２、ディスプレイＩ／Ｆ６３、プロセッサ６４、及びメモリ６５を備える。
【００２４】
荷重センサＩ／Ｆ６１は、歩行路３１に設置された１以上の荷重センサ３から出力される測定値を、有線又は無線により取得するインターフェース回路を有する。カメラＩ／Ｆ６２は、カメラ４から出力される映像を、有線又は無線により取得するインターフェース回路を有する。ディスプレイＩ／Ｆ６３は、ディスプレイ５に、有線又は無線により映像を出力するインターフェース回路を有する。荷重センサＩ／Ｆ６１、及びカメラＩ／Ｆ６２は、例えば、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）端子とされる。また、ディスプレイＩ／Ｆ６３は、例えば、Ｄ−Ｓｕｂ端子又はＨＤＭＩ端子とされる。
【００２５】
プロセッサ６４は、例えば、訓練支援装置６において実行される訓練支援用コンピュータプログラムを処理する一以上のＣＰＵ（ＣｅｎｔＲａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）及びその周辺回路を有する。メモリ６５は、プロセッサ６４によって実行されるコンピュータプログラム、及びディスプレイ５の画面５０上に表示される後述の図形等のデータ等、を記憶するための、例えば、半導体メモリ等を有する。
【００２６】
プロセッサ６４は、荷重量取得部６４１、映像取得部６４２、及び表示処理部６４３を有する。これらの各部は、例えば、プロセッサ６４によってメモリ６５から読み出されて実行される訓練支援用コンピュータプログラムとして実現される。
【００２７】
荷重量取得部６４１は、荷重センサＩ／Ｆ６１を介して取得した荷重センサ３からの測定値に基づいて、歩行訓練中の訓練者２の左右各足の荷重量を算出する。例えば、図１に示したように歩行板３１Ｌ、３１Ｒの下に、それぞれ、複数の荷重センサ３が設置されている場合、荷重量取得部６４１は、複数の荷重センサ３による測定値の合計値を、訓練者２の左右各足の荷重量としてそれぞれ算出する。或いは、前述のように歩行路３１が単一の歩行板（図示せず）で構成されている場合、荷重量取得部６４１は、歩行路３１にかかる荷重及びその重心から、訓練者２の左右各足の荷重量をそれぞれ算出する。
【００２８】
映像取得部６４２は、カメラＩ／Ｆ６２を介して取得したカメラ４からの映像を、表示処理部６４３に出力する。
【００２９】
表示処理部６４３は、ディスプレイ５の画面５０の表示処理を行う。例えば、図３は、一つの実施形態に係る歩行訓練システム１における、表示処理部６４３によるディスプレイ５の画面５０の表示処理の一例を模式的に示す図である。
【００３０】
表示処理部６４３は、映像取得部６４２を介して取得した訓練者２の身体の映像を、歩行訓練中の訓練者２の前方に配置されたディスプレイ５の画面５０上に、リアルタイムに表示する。この訓練者２の身体の映像は、ディスプレイ５の画面５０上に左右反転させて鏡像として表示されることが好ましい。これにより、訓練者２は、鏡を見ているように自身の姿勢を把握することができる。なお、ディスプレイ５の画面５０上には、必ずしも訓練者２の身体の全体が表示される必要はなく、歩行訓練中の訓練者２が自身の姿勢を確認できるように、少なくとも訓練者２の下半身が表示されればよい。
【００３１】
また、表示処理部６４３は、荷重量取得部６４１を介して取得した訓練者２の左右各足の荷重量を視覚化した荷重量図形５１Ｌ、５１Ｒを、訓練者２の身体の映像とともに、ディスプレイ５の画面５０上にリアルタイムに表示する。例えば、図３には、訓練者２の左右各足の荷重量を棒グラフとして視覚化した荷重量図形５１Ｌ、５１Ｒが、ディスプレイ５の画面５０の左右両側部に、それぞれ表示されている。この棒グラフは、訓練者２の全体重が訓練者２のそれぞれの足にかかったときに破線で示す大きさとなるようにその面積が規格化されている。
【００３２】
表示処理部６４３は、訓練者２の身体の映像に、例えば、荷重量図形５１Ｌ、５１Ｒをスーパーインポーズ（Ｓｕｐｅｒ−ｉｍｐｏｓｅ）して表示することができる。或いは、表示処理部６４３は、映像取得部６４２を介して取得した訓練者２の身体の映像を、そのままライブ映像としてディスプレイ５に出力するとともに、画面５０上に荷重量図形５１Ｌ、５１Ｒを表示させる信号を、別にディスプレイ５に出力してもよい。また、この際、表示処理部６４３は、訓練者２の身体の映像を左右反転させて鏡像として表示させる信号を、別にディスプレイ５に出力してもよい。
【００３３】
なお、荷重量図形５１Ｌ、５１Ｒは、ディスプレイ５の画面５０の左右両側部に表示される以外に、訓練者２が画面５０の中央部に表示される自身の姿勢の映像を視認することを妨げない限り、画面５０のより中央側に表示されてもよい。
【００３４】
また、荷重量図形５１Ｌ、５１Ｒは、訓練者２の左右各足の荷重量を視覚的に表すことができる形状を有していればよく、例えば、図３に示したような棒グラフ以外に、より簡素な矩形又は数字等の形状を有して、その面積の大きさで荷重量が表されてもよい。或いは、荷重量図形５１Ｌ、５１Ｒは、色の違い及び濃淡で荷重量が表されてもよく、例えば、荷重量に比例した濃さのグレースケールで表示されてもよい。また、荷重量図形５１Ｌ、５１Ｒは、色の違いで左右が区別されてもよく、例えば、荷重量図形５１Ｌが赤色、荷重量図形５１Ｒが青色でそれぞれ表示されてもよい。
【００３５】
これにより、訓練者２は、前方のディスプレイ５の画面５０を見るだけで、視線を移動させることなく、歩行訓練中の自身の姿勢と左右各足の荷重を同時に容易に把握することができるため、姿勢が安定したバランスのよい歩行姿勢で歩行訓練を行うことができる。
【００３６】
更に、表示処理部６４３は、ディスプレイ５の画面５０上に、訓練者２の左右各足の動作の目標タイミングを示すタイミング図形５２Ｌ、５２Ｒを移動させて表示する。例えば、図３には、訓練者２の左足の動作の目標タイミングを示すタイミング図形５２Ｌが、ディスプレイ５の画面５０の左側部に表示されている。タイミング図形５２Ｌは、訓練者２の左足の振り出し動作（遊脚相の開始）の目標タイミングで画面５０の上端部５０Ｕから現れ、画面５０上を上から下へ移動して、訓練者２の左足の着地動作（立脚相の開始）の目標タイミングで画面５０の下端部５０Ｄへ消える。
【００３７】
同様に、図３には図示していないが、訓練者２の右足の動作の目標タイミングを示すタイミング図形５２Ｒが、ディスプレイ５の画面５０の右側部に表示される。タイミング図形５２Ｒは、訓練者２の右足の振り出し動作の目標タイミングで画面５０の上端部５０Ｕから現れ、画面５０上を上から下へ移動して、訓練者２の右足の着地動作の目標タイミングで画面５０の下端部５０Ｄへ消える。
【００３８】
なお、タイミング図形５２Ｌ、５２Ｒは、ディスプレイ５の画面５０の左右両側部に表示される以外に、訓練者２が画面５０の中央部に表示される自身の姿勢の映像を視認することを妨げない限り、画面５０のより中央側に表示されてもよい。
【００３９】
また、タイミング図形５２Ｌ、５２Ｒは、ディスプレイ５の上端部５０Ｕから下端部５０Ｄまで移動する代わりに、ディスプレイ５の上端部５０Ｕから下端部５０Ｄまでの距離よりも短い画面５０上の第１の位置から第２の位置までの距離を移動してもよい。例えば、タイミング図形５２Ｌ、５２Ｒは、左右各足の振り出し動作の目標タイミングでディスプレイ５の第１の位置に現れ、着地動作の目標タイミングで第１の位置よりも下方の第２の位置で消えるように表示されてもよい。
【００４０】
タイミング図形５２Ｌ、５２Ｒの形状は特に限定されず、例えば、図３に示したような靴跡の形状以外に、より単純な矩形又は文字等の形状であってもよい。また、タイミング図形５２Ｌ、５２Ｒは、色の違いで左右が区別されてもよく、例えば、タイミング図形５２Ｌが赤色、タイミング図形５２Ｒが青色でそれぞれ表示されてもよい。
【００４１】
これにより、訓練者２は、ディスプレイ５の画面５０上を移動するタイミング図形５２Ｌ、５２Ｒに合わせて、目標となるタイミングで歩行訓練を行うことができる。
【００４２】
図４は、訓練者２の歩行動作の目標となるタイミングの一例を示す図である。図４は、健常者の一般的な歩行動作のタイミングを示している。健常者の一般的な歩行動作は、下記の時刻ｔ１〜ｔ５の期間の基本動作の繰り返しとなることが知られている。
【００４３】
時刻ｔ１において、健常者は右足の踵から着地する。この結果、健常者の右足が遊脚相から立脚相となり、健常者は両足支持の状態となる。
【００４４】
時刻ｔ２において、健常者は左足を前方に振り出す。この結果、健常者の左足が立脚相から遊脚相となり、健常者は右足による片足支持の状態となる。
【００４５】
時刻ｔ３において、健常者は左足の踵から着地する。この結果、健常者の左足が遊脚相から立脚相となり、健常者は両足支持の状態となる。
【００４６】
時刻ｔ４において、健常者は右足を前方に振り出す。この結果、健常者の右足が立脚相から遊脚相となり、健常者は左足による片足支持の状態となる。
【００４７】
時刻ｔ５以降は、時刻ｔ１〜ｔ４と同じ基本動作が繰り返して行われる。
【００４８】
健常者の一般的な時刻ｔ１〜ｔ５の期間の基本動作において、図４に示すように左右各足について、概ね片足支持の期間Ｔ１の長さが４０％であり、続く両足支持の期間Ｔ２の長さが１０％であることが知られている。したがって、訓練者２は、左右各足の荷重の時間配分が、健常者の一般的な歩行動作と同じように、左足支持（４０％）→両足支持（１０％）→右足支持（４０％）→両足支持（１０％）となる時間配分で歩行訓練を行うことが望ましい。
【００４９】
しかし、訓練者２は、前述のとおり、痛み又は不安等から患側の足に比べ健側の足に荷重をかける傾向にある。このため、訓練者２の歩行動作の時間配分は、図４に示した健常者の一般的な歩行動作の時間配分と異なる。そこで、表示処理部６４３は、訓練者２が健常者の一般的な歩行動作と同じ時間配分で歩行訓練を行うことができるように、ディスプレイ５の画面５０上に、歩行動作の目標タイミングを示すタイミング図形５２Ｌ、５２Ｒを上から下へ移動して表示させる。
【００５０】
図５は、一つの実施形態に係る歩行訓練システム１のディスプレイ５の画面５０上に、タイミング図形５２Ｌ、５２Ｒを移動させて表示する方法の一例を示す図である。表示処理部６４３は、タイミング図形５２Ｌ、５２Ｒが、図４に示した歩行動作の目標タイミングｔ１〜ｔ５に合わせてディスプレイ５の画面５０上を上から下へ移動するように、タイミング図形５２Ｌ、５２Ｒを表示する。以下、表示処理部６４３によるタイミング図形５２Ｌ、５２Ｒの表示処理について具体的に説明する。
【００５１】
表示処理部６４３は、まず、図４に示した目標タイミングｔ１を検出するために、例えば、荷重センサ３から荷重量取得部６４１を介して取得した訓練者２の右足の荷重値が閾値を超えたことを検知して、訓練者２の右足の踵が着地したことを検出する。そして、表示処理部６４３は、この右足の着地動作の検出をトリガとして、訓練者２が図４に示した健常者の一般的な歩行動作と同じ時間配分で歩行訓練を行うことができるように、歩行動作の目標タイミングｔ２〜ｔ３を決定する。
【００５２】
例えば、表示処理部６４３は、訓練者２の右足の踵が着地した時刻ｔ１´を基準として、歩行動作の目標タイミングｔ２〜ｔ３を、予め療法士等によって設定された目標パラメータＴｔから、下式（１）〜（２）により決定する。この目標パラメータＴｔは、例えば、図４に示すように、予め療法士等によって設定された訓練者２の左右各足の目標となる立脚相の長さとされる。
ｔ２  ＝  ｔ１´  ＋  ｛１０（％）／６０（％）｝×Ｔｔ
＝  ｔ１´  ＋  ０．１６７Ｔｔ    （１）
ｔ３  ＝  ｔ１´  ＋  ｛５０（％）／６０（％）｝×Ｔｔ
＝  ｔ１´  ＋  ０．８３３Ｔｔ    （２）
【００５３】
次に、表示処理部６４３は、目標タイミングｔ２において、ディスプレイ５の画面５０上にタイミング図形５２Ｌが現れるように、タイミング図形５２Ｌを画面５０上に表示する。この際、表示処理部６４３は、ディスプレイ５の画面５０上にタイミング図形５２Ｌが上端部５０Ｕから徐々に現れるように表示してもよいし、ディスプレイ５の画面５０上にタイミング図形５２Ｌの全体が一度に現れるように表示してもよい。これにより、訓練者２は、ディスプレイ５の画面５０上にタイミング図形５２Ｌが現れるタイミングに合わせて、目標とするタイミングで左足の振り出し動作を行うことができる。
【００５４】
次に、表示処理部６４３は、目標タイミングｔ３において、ディスプレイ５の画面５０上からタイミング図形５２Ｌが消えるように、タイミング図形５２Ｌを、ディスプレイ５の画面５０上を上から下へ移動させる。この際、表示処理部６４３は、ディスプレイ５の画面５０上からタイミング図形５２Ｌが徐々に下端部５０Ｄへ消えるように表示してもよいし、ディスプレイ５の画面５０上でタイミング図形５２Ｌの全体が一度に消えるように表示してもよい。より具体的には、表示処理部６４３は、図５に示すように、タイミング図形５２Ｌが図形５３Ｌと重なると同時に画面５０上から消えるように表示してもよい。或いは、表示処理部６４３は、タイミング図形５２Ｌが図形５３Ｌと重なると、画面５０上から消さず、タイミング図形５２Ｌを次の歩行周期まで図形５３Ｌの位置に表示し続けてもよい。これにより、訓練者２は、タイミング図形５２Ｌがディスプレイ５の画面５０上を上から下へ移動するタイミングに合わせて、目標とするタイミングで左足の着地動作を行うことができる。
【００５５】
次に、表示処理部６４３は、図４に示した目標タイミングｔ３を検出するために、目標タイミングｔ１の検出時と同様にして、訓練者２の左足の踵が着地したことを検出する。そして、表示処理部６４３は、この訓練者２の左足の踵が着地した時刻ｔ３´を基準として、歩行動作の目標タイミングｔ４〜ｔ５を、目標パラメータＴｔから、下式（３）〜（４）により決定する。
ｔ４  ＝  ｔ３´  ＋  ｛１０（％）／６０（％）｝×Ｔｔ
＝  ｔ３´  ＋  ０．１６７Ｔｔ    （３）
ｔ５  ＝  ｔ３´  ＋  ｛５０（％）／６０（％）｝×Ｔｔ
＝  ｔ３´  ＋  ０．８３３Ｔｔ    （４）
【００５６】
次に、表示処理部６４３は、目標タイミングｔ４〜ｔ５において、タイミング図形５２Ｌと同様に、タイミング図形５２Ｒを、ディスプレイ５の画面５０上を上から下へ移動させて表示する。目標タイミングｔ５以降は、目標タイミングｔ１〜ｔ４と同じ処理が繰り返して行われる。
【００５７】
図６Ａは、ディスプレイ５の画面５０上でタイミング図形５２Ｌ、５２Ｒを移動させる第１のモードを示す図である。この第１のモードでは、タイミング図形５２Ｌ、５２Ｒは、図５で説明したように、訓練者２の左右各足の目標となる振り出し動作のタイミングから着地動作のタイミングまでの期間に合わせて、ディスプレイ５の画面５０上を上から下へ移動する。
【００５８】
これにより、訓練者２は、タイミング図形５２Ｌ、５２Ｒが画面５０上を上から下へ移動するタイミングに合わせて、目標とするタイミングで左右各足の振り出し動作及び着地動作を行うことができる。
【００５９】
図６Ｂは、ディスプレイ５の画面５０上でタイミング図形５２Ｌ、５２Ｒを移動させる第２のモードを示す図である。この第２のモードでは、タイミング図形５２Ｌ、５２Ｒは、訓練者２の目標となる左右各足の上下動作に合わせて、ディスプレイ５の画面５０上を上昇及び下降する。
【００６０】
より具体的には、表示処理部６４３は、最初に、タイミング図形５２Ｌ、５２Ｒを、画面５０の左右下部の図形５３Ｌ、５３Ｒの位置にそれぞれ表示させておく。そして、表示処理部６４３は、時刻ｔ１’において訓練者２の右足が着地したことを検出すると、訓練者２の目標となる左足の振り出しの開始タイミングｔ２において、タイミング図形５２Ｌを、画面５０上の図形５３Ｌの位置から上昇させる。その後、表示処理部６４３は、訓練者２の目標となる左足の上下動作に合わせて、画面５０上のタイミング図形５２Ｌを、画面５０上の所定の高さまで上昇させた後、下降させる。そして、表示処理部６４３は、訓練者２の目標となる左足の着地タイミングｔ３において、タイミング図形５２Ｌが画面５０上の図形５３Ｌの位置に戻るように、タイミング図形５２Ｌを移動させる。
【００６１】
また、表示処理部６４３は、訓練者２の右足についても同様に、時刻ｔ３’において訓練者２の左足が着地したことを検出すると、訓練者２の目標となる右足の上下動作に合わせて、画面５０上のタイミング図形５２Ｒを上昇させて下降させる。
【００６２】
このように、第２のモードでは、画面５０上のタイミング図形５２Ｌ、５２Ｒは、訓練者２の目標となる左右各足の上下動作に合わせて同じ方向に移動する。このため、訓練者２は、タイミング図形５２Ｌ、５２Ｒが画面５０を上下するのに合わせて左右各足を上下させて、より直感的に、より目標とする動作に近いタイミングで歩行訓練を行うことができる。
【００６３】
図６Ｃ及び図６Ｄは、ディスプレイ５の画面５０上でタイミング図形５２Ｌ、５２Ｒを移動させる第３のモードを示す図である。この第３のモードでは、タイミング図形５２Ｌは、図６Ｃに示すように、訓練者２の左足の目標となる振り出し動作のタイミングから着地動作のタイミングまでの期間に合わせて、ディスプレイ５の画面５０上を右方向に移動する。また、タイミング図形５２Ｒは、図６Ｄに示すように、訓練者２の右足の目標となる振り出し動作のタイミングから着地動作のタイミングまでの期間に合わせて、ディスプレイ５の画面５０上を左方向に移動する。
【００６４】
より具体的には、表示処理部６４３は、時刻ｔ１’において訓練者２の右足が着地したことを検出すると、タイミング図形５２Ｌを、画面５０の左下部に表示させる。そして、訓練者２の目標となる左足の振り出しの開始タイミングｔ２において、タイミング図形５２Ｌを、画面５０の左下部から上昇させながら画面５０上を右方向に移動させる。その後、表示処理部６４３は、訓練者２の目標となる左足の上下動作に合わせて、画面５０上のタイミング図形５２Ｌを上昇及び下降させながら、タイミング図形５２Ｌが円弧を描くように画面５０の右下部へ移動させる。そして、表示処理部６４３は、訓練者２の目標となる左足の着地タイミングｔ３において、タイミング図形５２Ｌが画面５０の右下部の図形５３Ｒに位置するようにタイミング図形５２Ｌを移動させる。
【００６５】
また、表示処理部６４３は、時刻ｔ３’において訓練者２の左足が着地したことを検出すると、タイミング図形５２Ｌの代わりにタイミング図形５２Ｒを、画面５０の右下部に表示させる。そして、表示処理部６４３は、訓練者２の右足についても同様に、訓練者２の目標となる右足の上下動作に合わせて、タイミング図形５２Ｒが円弧を描くように画面５０上の左側部まで移動させる。なお、表示処理部６４３は、タイミング図形５２Ｌとタイミング図形５２Ｒとで、画面５０上の同一の軌跡上を移動させてもよいし、異なる軌跡上を移動させてもよい。
【００６６】
このように、第３のモードでは、タイミング図形５２Ｌとタイミング図形５２Ｒは、画面５０上に同時には表示されず、表示処理部６４３が訓練者２の左右各足の着地を検出したタイミングで、タイミング図形５２Ｌ、５２Ｒの一方の表示が他方の表示に切り替わる。したがって、訓練者２は、ディスプレイ５の画面５０上に表示されるただ一つのタイミング図形だけを見て、目標となる歩行動作のタイミングを把握することができるため、視線移動がより低減されてバランスのよい歩行姿勢で歩行訓練を行うことができる。
【００６７】
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、一つの実施形態に係る歩行訓練システム１を使用して歩行訓練を行った訓練者２の左右各足の荷重の実測値の一例を、比較例の実測値とともに示した図である。図７（ａ）及び図７（ｂ）の縦軸は、訓練者２の左右各足の荷重の実測値を示し、横軸は時間を示す。
【００６８】
図７（ａ）は、比較例であって、右足に下肢疾患を患う訓練者２が、本実施形態の歩行訓練システム１を使用しないで、自身の姿勢を鏡で確認しながら歩行訓練を行った場合の、訓練者２の左右各足の荷重量３３Ｌ、３３Ｒを示す。
【００６９】
図７（ａ）を見ると、訓練者２の左右各足の荷重量３３Ｌ、３３Ｒの歩行動作の周期は一定せず、ばらついていることが分かる。また、左足の荷重量３３Ｌと右足の荷重量３３Ｒの比も短い周期で大きく変動して安定していない。なお、図７（ａ）に示す荷重量３３Ｌ、３３Ｒの実測値は、使用したフォースプレートの特性の影響により、左足の荷重量３３Ｌと右足の荷重量３３Ｒの基準位置が時間経過とともにずれて図示されている。図７（ｂ）も同様である。
【００７０】
一方、図７（ｂ）は、右足に下肢疾患を患う訓練者２が、本実施形態の歩行訓練システム１を使用して、ディスプレイ５に表示される自身の姿勢と左右各足の荷重を同時に把握しながら歩行訓練を行った場合の、訓練者２の左右各足の荷重量３４Ｌ、３４Ｒを示す。
【００７１】
図７（ｂ）を見ると、図７（ａ）と比較して、訓練者２の左右各足の荷重量３４Ｌ、３３Ｒの歩行動作の周期は概ね一定となって、安定していることが分かる。また、左足の荷重量３４Ｌと右足の荷重量３４Ｒの比の変動も小さくなっている。
【００７２】
このように、訓練者２は、歩行訓練システム１を使用して歩行訓練を行うことによって、歩行訓練システム１を使用しない場合と比較して、左右各足に荷重がかかる時間配分がより均等となるバランスのよい歩行姿勢で歩行訓練を行うことができることが分かった。
【００７３】
以上のように、本実施形態の歩行訓練システムは、歩行路に設置された荷重センサによる測定値に基づく訓練者の左右各足の荷重量を視覚化した荷重量図形を、カメラによって撮影された訓練者の身体の映像とともに、ディスプレイの画面上に表示する。これにより、訓練者は、歩行訓練中の自身の姿勢と左右各足の荷重を同時に容易に把握することができる。
【００７４】
上述の実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならない。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【００７５】
例えば、図示しないが、歩行訓練システム１は、スピーカ等の音声出力装置を更に備え、訓練者２の左右各足の振り出し動作及び着地動作の目標タイミングを音声で訓練者２に通知してもよい。これにより、訓練者２は、スピーカ等を介して通知される音声に合わせて、目標とするタイミングで歩行訓練を行うことができる。
【符号の説明】
【００７６】
１    歩行訓練システム
２    訓練者
３    荷重センサ
４    カメラ
５    ディスプレイ
６    訓練支援装置
３１    歩行路
３１Ｌ、３１Ｒ    歩行板
３２    平行棒
３３Ｌ、３３Ｒ    荷重量
３４Ｌ、３４Ｒ    荷重量
５０    画面
５０Ｄ    下端部
５０Ｕ    上端部
５１Ｌ、５１Ｒ    荷重量図形
５２Ｌ、５２Ｒ    タイミング図形
５３Ｌ、５３Ｒ    図形
６１    荷重センサＩ／Ｆ
６２    カメラＩ／Ｆ
６３    ディスプレイＩ／Ｆ
６４    プロセッサ
６５    メモリ
６４１    荷重量取得部
６４２    映像取得部
６４３    表示処理部
Ｔｔ    目標パラメータ
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
2020137945.tif 000009
【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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