(57)【要約】【課題】例えば変形性膝関節症の患者に合ったリハビリテーションの遂行、及びその効果確認を行うことが可能な歩行パターン生成装置、歩行パターン生成方法、及び歩行パターン生成プログラムを提供する。【解決手段】カメラにより撮影された人の歩行時における右足側面と左足側面の動画像を夫々解析することにより得られた両足の時系列的な膝関節の屈曲角度の変化を示すデータと、前記右足側面と左足側面の撮影中に足底センサにより検出された足底の圧力の変化に基づく両足の時系列的な重心位置の変化を示すデータと、に基づいて歩行パターンを抽出し、抽出された歩行パターンを画面上に表示させ、ユーザからの操作指示にしたがって前記表示されている歩行パターンを修正することにより新たな歩行パターンを生成し、前記生成された歩行パターンを前記歩行補助装置に対して送信するように構成した。【選択図】図６
2010099418.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
膝関節を屈曲及び伸展させるためのリンク機構部と、前記リンク機構部を動作させるための駆動モータと、歩行パターンに対応する駆動信号に基づいて前記駆動モータの駆動を制御する駆動制御手段と、を備える歩行補助装置により用いられる前記歩行パターンを生成する歩行パターン生成装置であって、
カメラにより撮影された人の歩行時における右足側面と左足側面の動画像を夫々解析することにより得られた両足の時系列的な膝関節の屈曲角度の変化を示すデータと、前記右足側面と左足側面の撮影中に足底センサにより検出された足底の圧力の変化に基づく両足の時系列的な重心位置の変化を示すデータと、に基づいて歩行パターンを抽出する歩行パターン抽出手段と、
前記抽出された歩行パターンを画面上に表示させる歩行パターン表示手段と、
ユーザからの操作指示にしたがって前記表示されている歩行パターンを修正することにより新たな歩行パターンを生成する歩行パターン生成手段と、
前記生成された歩行パターンを前記歩行補助装置に対して送信する歩行パターン送信手段と、
を備えることを特徴とする歩行パターン生成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の歩行パターン生成装置において、  
前記歩行パターン生成手段は、前記歩行パターンを一定期間毎に段階的に修正することを特徴とする歩行パターン生成装置。
【請求項３】
膝関節を屈曲及び伸展させるためのリンク機構部と、前記リンク機構部を動作させるための駆動モータと、歩行パターンに対応する駆動信号に基づいて前記駆動モータの駆動を制御する駆動制御手段と、を備える歩行補助装置により用いられる前記歩行パターンを生成する歩行パターン生成方法であって、
コンピュータが、カメラにより撮影された人の歩行時における右足側面と左足側面の動画像を夫々解析することにより得られた両足の時系列的な膝関節の屈曲角度の変化を示すデータと、前記右足側面と左足側面の撮影中に足底センサにより検出された足底の圧力の変化に基づく両足の時系列的な重心位置の変化を示すデータと、に基づいて歩行パターンを抽出するステップと、
前記コンピュータが、前記抽出された歩行パターンを画面上に表示するステップと、
前記コンピュータが、ユーザからの操作指示にしたがって前記表示されている歩行パターンを修正することにより新たな歩行パターンを生成するステップと、
前記コンピュータが、前記生成された歩行パターンを前記歩行補助装置に対して送信するステップと、
を含むことを特徴とする歩行パターン生成方法。
【請求項４】
膝関節を屈曲及び伸展させるためのリンク機構部と、前記リンク機構部を動作させるための駆動モータと、歩行パターンに対応する駆動信号に基づいて前記駆動モータの駆動を制御する駆動制御手段と、を備える歩行補助装置により用いられる前記歩行パターンを生成するコンピュータを、
カメラにより撮影された人の歩行時における右足側面と左足側面の動画像を夫々解析することにより得られた両足の時系列的な膝関節の屈曲角度の変化を示すデータと、前記右足側面と左足側面の撮影中に足底センサにより検出された足底の圧力の変化に基づく両足の時系列的な重心位置の変化を示すデータと、に基づいて歩行パターンを抽出する歩行パターン抽出手段、
前記抽出された歩行パターンを画面上に表示させる歩行パターン表示手段、
ユーザからの操作指示にしたがって前記表示されている歩行パターンを修正することにより新たな歩行パターンを生成する歩行パターン生成手段、及び、前記生成された歩行パターンを前記歩行補助装置に対して送信する歩行パターン送信手段ととして機能させることを特徴とする歩行パターン生成プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変形性膝関節症の患者等における歩行運動、屈伸動作、リハビリテーション等の補助に使用するための歩行アシストシステム等に関する。
【背景技術】
【０００２】
高齢化に伴い、体力の低下や筋力の衰え、とりわけ膝関節周りの運動能力の低下は顕著に現れるが、高齢者の膝疾患で代表的なものとして変形性膝関節症が知られている。変形性膝関節症は、膝関節の軟骨がすり減り、骨に直接負担がかかるようになるため、膝がはれたり水がたまったりして痛むようになる病気で、最終的には歩行不可の要介護状態に陥るものである。これを治療するには人工膝関節などの大掛かりな手術が必要となるのが現状である。しかし、症状が比較的軽度のうちは、筋力増強のリハビリテーションが非常に有効とされ、症状の進行を抑えることにより、介護予防に繋がる。
【０００３】
近年、下肢の筋力の衰えた使用者の歩行等の運動を補助することにより、その運動を促進して筋力低下の抑制や歩容形態の矯正を図ることが可能な歩行補助装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−３０１１２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の歩行補助装置は、例えば変形性膝関節症の患者の歩行パターンを診断した上で、その患者に合ったリハビリテーションの遂行、及びその効果確認には不向きである。                                              
【０００５】
そこで、本発明は、例えば変形性膝関節症の患者に合ったリハビリテーションの遂行、及びその効果確認を行うことが可能な歩行パターン生成装置、歩行パターン生成方法、及び歩行パターン生成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】
【０００６】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、膝関節を屈曲及び伸展させるためのリンク機構部と、前記リンク機構部を動作させるための駆動モータと、歩行パターンに対応する駆動信号に基づいて前記駆動モータの駆動を制御する駆動制御手段と、を備える歩行補助装置により用いられる前記歩行パターンを生成する歩行パターン生成装置であって、カメラにより撮影された人の歩行時における右足側面と左足側面の動画像を夫々解析することにより得られた両足の時系列的な膝関節の屈曲角度の変化を示すデータと、前記右足側面と左足側面の撮影中に足底センサにより検出された足底の圧力の変化に基づく両足の時系列的な重心位置の変化を示すデータと、に基づいて歩行パターンを抽出する歩行パターン抽出手段と、前記抽出された歩行パターンを画面上に表示させる歩行パターン表示手段と、ユーザからの操作指示にしたがって前記表示されている歩行パターンを修正することにより新たな歩行パターンを生成する歩行パターン生成手段と、前記生成された歩行パターンを前記歩行補助装置に対して送信する歩行パターン送信手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の歩行パターン生成装置において、前記歩行パターン生成手段は、前記歩行パターンを一定期間毎に段階的に修正することを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、膝関節を屈曲及び伸展させるためのリンク機構部と、前記リンク機構部を動作させるための駆動モータと、歩行パターンに対応する駆動信号に基づいて前記駆動モータの駆動を制御する駆動制御手段と、を備える歩行補助装置により用いられる前記歩行パターンを生成する歩行パターン生成方法であって、コンピュータが、カメラにより撮影された人の歩行時における右足側面と左足側面の動画像を夫々解析することにより得られた両足の時系列的な膝関節の屈曲角度の変化を示すデータと、前記右足側面と左足側面の撮影中に足底センサにより検出された足底の圧力の変化に基づく両足の時系列的な重心位置の変化を示すデータと、に基づいて歩行パターンを抽出するステップと、前記コンピュータが、前記抽出された歩行パターンを画面上に表示するステップと、前記コンピュータが、ユーザからの操作指示にしたがって前記表示されている歩行パターンを修正することにより新たな歩行パターンを生成するステップと、前記コンピュータが、前記生成された歩行パターンを前記歩行補助装置に対して送信するステップと、を含むことを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の歩行パターン生成プログラムの発明は、膝関節を屈曲及び伸展させるためのリンク機構部と、前記リンク機構部を動作させるための駆動モータと、歩行パターンに対応する駆動信号に基づいて前記駆動モータの駆動を制御する駆動制御手段と、を備える歩行補助装置により用いられる前記歩行パターンを生成するコンピュータを、カメラにより撮影された人の歩行時における右足側面と左足側面の動画像を夫々解析することにより得られた両足の時系列的な膝関節の屈曲角度の変化を示すデータと、前記右足側面と左足側面の撮影中に足底センサにより検出された足底の圧力の変化に基づく両足の時系列的な重心位置の変化を示すデータと、に基づいて歩行パターンを抽出する歩行パターン抽出手段、前記抽出された歩行パターンを画面上に表示させる歩行パターン表示手段、ユーザからの操作指示にしたがって前記表示されている歩行パターンを修正することにより新たな歩行パターンを生成する歩行パターン生成手段、及び、前記生成された歩行パターンを前記歩行補助装置に対して送信する歩行パターン送信手段ととして機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、カメラにより撮影された人の歩行時における右足側面と左足側面の動画像を夫々解析することにより得られた両足の時系列的な膝関節の屈曲角度の変化を示すデータと、前記右足側面と左足側面の撮影中に足底センサにより検出された足底の圧力の変化に基づく両足の時系列的な重心位置の変化を示すデータと、に基づいて歩行パターンを抽出し、抽出された歩行パターンを画面上に表示させ、ユーザからの操作指示にしたがって前記表示されている歩行パターンを修正することにより新たな歩行パターンを生成し、前記生成された歩行パターンを前記歩行補助装置に対して送信するように構成したので、例えば変形性膝関節症の患者に合ったリハビリテーションの遂行、及びその効果確認を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、歩行アシストシステムに対して本発明を適用した場合の実施形態である。
【００１２】
[１. 歩行アシストシステムの構成及び機能等]
先ず、図１を参照して、本実施形態における歩行アシストシステムＳの構成及び機能等について説明する。
【００１３】
図１は、歩行アシストシステムＳの概要構成例を示す図である。
【００１４】
図１に示すように、歩行アシストシステムＳは、歩行状態計測装置ＡＰ１と、モーションプランニング装置ＡＰ２（歩行パターン生成装置の一例）と、歩行状態統合データベースＤＢと、を含んで構成されており、これらは、例えばＬＡＮ等により電気的に接続されている。
【００１５】
歩行状態計測装置ＡＰ１は、例えば汎用のパーソナルコンピュータからなり、予めインストールされているアプリケーションプログラムの実行により、ユーザからの操作指示にしたがって、患者の歩行時における両足の膝関節の屈曲角度の変化、及び両足の重心位置の変化の測定を行うようになっている。
【００１６】
両足の膝関節の屈曲角度は、患者の歩行時の足部（右足側面と左足側面）がカメラにより撮影され、その動画像を解析することにより計算される。
【００１７】
具体的には、先ず、当該撮影前に、患者の足部の例えば図２に示す４箇所にマーカ（動画像解析において画像中から抽出可能な目印）が貼り付けられる。なお、当該４つのマーカは右足側面と左足側面の夫々貼り付けられる。
【００１８】
次に、患者が所定時間（例えば、ユーザにより指定された２秒間）歩行している際の足部がカメラにより撮影され、撮影された動画像のデータがカメラから通信ケーブルＫ１を介して歩行状態計測装置ＡＰ１に取り込まれる。なお、カメラによる撮影は、右足側面と左足側面とが別々に行われる。
【００１９】
次に、歩行状態計測装置ＡＰ１は、取り込まれた動画像の解析において、上記画像中にある４つのマーカを抽出し、図２に示すように、マーカＭａとマーカＭｂを結ぶ直線と水平線との間の角度θ１と、マーカＭｃとマーカＭｄを結ぶ直線と水平線との間の角度θ２とを例えば０．１秒毎に算出し、更に、膝関節の屈曲角度を算出（屈曲角度θ＝θ１＋θ２）し、時系列的な膝関節の屈曲角度の変化を示すデータとして記憶する。なお、動画像解析による屈曲角度の計算は、右足側面と左足側面とが別々に行われる。また、時系列的な膝関節の屈曲角度の変化を示すデータは、右足側面と左足側面の夫々について得られるが、双方の変化はこの時点では互いに同期がとられていない。
【００２０】
一方、両足の重心位置は、上記右足側面と左足側面の撮影中に足底センサにより検出された足底の圧力変化に基づいて計算される。
【００２１】
具体的には、上記撮影前に、患者の足裏の例えば図３に示す４箇所の圧力を検出可能な圧力センサ付シューズ（つまり、当該シューズの足底の４箇所に足底センサが設けられている）を当該患者が右足と左足に履く。なお、図３の例は、右足の足底における足底センサの位置を示しており、当該足裏の中心座標（ｘ，ｙ）を（０，０）としたとき、各足底センサＳａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄは、図示の座標に位置する。
【００２２】
次に、患者が上記所定時間歩行している際に各足底センサ（左足の４つの足底センサと、左足の４つの足底センサ）により検出された圧力のデータが各足底センサから例えば０．１秒毎に通信ケーブルＫ２，Ｋ３を介して歩行状態計測装置ＡＰ１に取り込まれる。なお、各足底センサからの圧力のデータは、Ｘ成分の値と、Ｙ成分の値とに別れている。
【００２３】
次に、歩行状態計測装置ＡＰ１は、取り込まれた各時点（例えば０．１秒毎）の圧力のデータを、重心位置を算出するための計算式（例えば、下記（１）式）に代入（右足の足底センサからの圧力のデータと、左足の足底センサからの圧力のデータと、が別々に当該計算式に代入される）し、右足の重心位置と、左足の重心位置を夫々例えば０．１秒毎に算出し、右足の時系列的な重心位置の変化を示すデータと、左足の時系列的な重心位置の変化を示すデータとして記憶する。
【数１】
2010099418.tif 000003
【００２４】
この（１）式は、ある時点における右足の重心位置（Ｘ，Ｙ）を算出するための計算式（左足の重心位置（Ｘ，Ｙ）を算出するための計算式についても、係数が違えども式構成は同じ）であり、Ｓｘａは足底センサＳａからのｘ成分の値を、Ｓｙａは足底センサＳａからのｙ成分の値を夫々示す（足底センサＳｂ，Ｓｃ，Ｓｄについても同様）。また、Ｘａは足底センサＳａの足底における位置のｘ座標を、Ｙａは足底センサＳａの足底における位置のｙ座標を夫々示す（足底センサＳｂ，Ｓｃ，Ｓｄについても同様）。
【００２５】
なお、右足の時系列的な重心位置と左足の時系列的な重心位置は、同時に測定しているので、互いに同期がとれており、更に、これらのデータは、右足側面撮影中と、左足側面撮影中の夫々について得られる。また、右足側面撮影により得られた上記時系列的な右足膝関節の屈曲角度の変化と、当該撮影中に得られた右足と左足の時系列的な重心位置の変化と、は同期がとれている。また、左足側面撮影により得られた上記時系列的な左足膝関節の屈曲角度の変化と、当該撮影中に得られた右足と左足の時系列的な重心位置の変化と、は同期がとれている。
【００２６】
これらの同期がとれているデータを表に２次元の表にプロットして表すと図４に示すとおりとなる。
【００２７】
図４（ａ）は、右足側面撮影により得られた時系列的な右足膝関節の屈曲角度の変化と、当該撮影中に得られた右足と左足の時系列的な重心位置の変化を示している。また、図４（ｂ）は、左足側面撮影により得られた時系列的な左足膝関節の屈曲角度の変化と、当該撮影中に得られた右足と左足の時系列的な重心位置の変化を示している。
【００２８】
以上のように得られた時系列的な膝関節の屈曲角度の変化を示すデータ、及び時系列的な重心位置の変化を示すデータは、歩行状態統合データベースＤＢに送られ登録される。
【００２９】
次に、モーションプランニング装置ＡＰ２は、例えば汎用のパーソナルコンピュータからなり、予めインストールされているアプリケーションプログラム（本発明の歩行パターン生成プログラムを含み、本発明における歩行パターン抽出手段、歩行パターン表示手段、歩行パターン生成手段、及び歩行パターン送信手段を構成する）の実行（ＣＰＵによる）により、ユーザからの操作指示にしたがって、時系列的な膝関節の屈曲角度の変化を示すデータ、及び時系列的な重心位置の変化を示すデータに基づいて、患者の歩行パターンの抽出及び修正等を行うようになっている。
【００３０】
具体的には、モーションプランニング装置ＡＰ２は、歩行状態統合データベースＤＢから、時系列的な膝関節の屈曲角度の変化を示すデータ、及び時系列的な重心位置の変化を示すデータを取得し、図５に示すように、右足側面撮影中に得られた右足と左足の時系列的な重心位置の変化を示す曲線の一部（例えば、右足の重心位置の頂点Ｐ１付近）と、左足側面撮影中に得られた右足と左足の時系列的な重心位置の変化を示す曲線の一部（例えば、右足の重心位置の頂点Ｐ２付近）と、を一致させることにより、右足膝関節の屈曲角度の変化と、左足膝関節の屈曲角度の変化と、を同期させて、一歩分に対応する（例えば、右足の重心位置の頂点間Ｄ）右足膝関節の屈曲角度の変化を示す曲線と左足膝関節の屈曲角度の変化を示す曲線を、一歩分の歩行パターンとして抽出し（切り出し）、その歩行パターンのデータを記憶する。なお、歩行パターンの抽出は、歩行状態計測装置ＡＰ１により行われるようにしても良い。
【００３１】
図５に示す歩行パターンにおいて、区間Ｋ１は右足の立脚期（足が地面に接している）かつ左足の遊脚期であり、区間Ｋ２は右足の遊脚期（足が地面から離れている）かつ左足の立脚期である。ところで、図５に示す例は、変形性膝関節症の患者の歩行パターンを示しており、右足の膝関節の屈曲角度は、左足の膝関節屈曲角度に比べて小さくなっている。すなわち、右足の膝が左足の膝に比べて屈曲しないことが分かる。
【００３２】
そして、モーションプランニング装置ＡＰ２は、上述したように抽出した歩行パターンをディスプレイ上に表示する。
【００３３】
図６は、上記抽出された歩行パターンを表示するユーザインターフェイス画面例を示す図である。このようなユーザインターフェイス画面には、上記抽出された歩行パターンと共に、各種操作ボタンが表示されている。なお、この例では、歩行パターンは、右足と左足とで別々の領域に表示されているが、同じ領域に重ねて表示するように構成しても良い。
【００３４】
ユーザ（例えば、医師）は、このようなユーザインターフェイス画面を見ながら、医学的見地から患者の歩行パターンの診断し、例えばマウスを操作して、患者の歩行パターンをリハビリテーション用に修正することができる。例えば医師はマウスを操作して、図６（ａ）に示す右足の歩行パターンの曲線の一部にポインタＰを合わせてドラッグしつつ当該ポインタＰを、図６（ａ）の黒矢印で示すように屈曲角度が上がる方向に移動させることにより、当該歩行パターンを、図６（ｂ）に示すように正常な歩行パターン（これは、例えば正常な左足の歩行パターンに合わせる）に近づくように修正する。つまり、ユーザからの操作指示にしたがって表示されている歩行パターンが修正されることにより新たな歩行パターンが生成される。このような修正を経て生成された歩行パターンのデータは、患者の脚に装着される歩行補助装置（後述）に送信されてリハビリテーション用として用いられることになる。
【００３５】
ただし、上記抽出された患者の歩行パターンを、いきなり正常な歩行パターンと一致させることは、患者に負担を与えることになりかねないので、例えば一定期間毎に患者の歩行パターンを抽出してはユーザインターフェイス画面に表示させ、医師がリハビリテーションの効果（進捗度）を確認しつつ、図７に示す（ａ）〜（ｂ）に示すように段階的に修正してその歩行パターンのデータを歩行補助装置に使用させることが望ましい。
【００３６】
なお、歩行パターンの修正においては、膝関節の屈曲角度を上げることの他にも、例えば図７に示すように、時間軸方向に歩行パターンの曲線を延ばすように修正しても良い。
【００３７】
[２. 歩行補助装置の構成及び機能等]
次に、図８乃至図１０等を参照して、歩行補助装置の構成及び機能等について説明する。
【００３８】
図８は患者に歩行補助装置を装着した際の状態図、図９は患者の両足に駆動ユニットを装着した際の状態図、図１０は歩行補助装置の構成図である。
【００３９】
本実施形態における歩行補助装置Ｈは、図８及び図９に示すように、患者の両足にマジックテープ（登録商標）やバンドなどの固定具６によってそれぞれ取り付けられる一対の駆動ユニット１０を備えている。
【００４０】
駆動ユニット１０には、図８に示すように、患者の膝部５の関節部分に取り付けられ、膝関節を屈曲及び伸展させるリンク機構部３が取り付けられている。
【００４１】
リンク機構部３は、図８に示すように、例えば、患者の大腿部に巻きつけられる上部脚当て４の側面に取り付けられる第一リンク３ａと、患者の下腿部に巻きつけられる下部脚当て７の側面に取り付けられる第二リンク３ｂと、駆動ユニット１０から動力を得て前記第一リンク３ａに対して第二リンク３ｂを前後方向に揺動させる第三リンク３ｃと、を含んで構成される。
【００４２】
第一リンク３ａは、患者の腰部側から膝部５側に延びるように取り付けられ、第二リンク３ｂは患者の膝部５側から足の先端（地面）側に延びるように取り付けられており、第一リンク３ａと第二リンク３ｂは患者の膝部５近傍で回動可能に連結されている。また、第三リンク３ｃの端部が、第二リンク３ｂの中央近傍に連結されている。
【００４３】
上部脚当て４及び下部脚当て７は、図示しないが、夫々が一対の脚当て部材を含んで構成されており、当該脚当て部材は、患者の大腿部及び下腿部の周囲を覆うように配置され、固定具６によって着脱可能に取り付けられる。
【００４４】
また、前記上部及び下部脚当て４、７は、例えば、ＰＰ樹脂などを成形して形成されており、患者の大腿部と接する部分には、伸縮自在のスポンジ部材などが取り付けられている。
【００４５】
また、図９に示すように、両足にそれぞれ取り付けられる左足用の駆動ユニット１１及び右足用の駆動ユニット１２には、当該駆動ユニット１１、１２間でデータ通信するための通信ユニット２０が着脱可能に取り付けられる。当該通信ユニット２０は、ケーブル２１と、そのケーブル２１の途中に配置される通信用の基板や電池などが収容された中継ボックス２２と、を備え、ベルト２３などの固定具によって患者の腰に取り付けられる。
【００４６】
また、通信ユニット２０は、ケーブル２１の両端に非接触でデータを通信可能な通信端子を備えた通信ヘッド２５を備えている。一方、駆動ユニット１０の筐体１０ａには、当該通信ヘッド２５を挿入可能な孔部１０ｂを有しており、孔部１０ｂに対して当該通信ヘッド２５を着脱可能になっている。
【００４７】
一方、駆動ユニット１０は、図１０に示すように、電力を受電又は所定のデータを通信可能な通信ヘッド１４を筐体１０ａの内部に備えている。そして、駆動ユニット１０の筐体１０ａに有する孔部１０ｂには、通信ヘッド１４が挿入されて、非接触で電気的に接続され、データ通信可能となっている。
【００４８】
また、駆動ユニット１０は、図１０に示すように、リンク機構部３を駆動する駆動部１７と、前記駆動部１７に電気を供給する蓄電池１８と、を備え、両足に取り付けられる左右足用駆動ユニット１１、１２のどちらか一方には、モーションプランニング装置ＡＰ２により生成された歩行パターンのデータを記憶する記憶部１５と、患者が操作する操作部１６と、電気的に制御が必要な各部を統括的に制御する制御部１９を備えている。なお、操作部１６は、患者によって操作されるものであって、スタートボタンなどを備えている。
【００４９】
駆動部１７は、図示しないが、回転機構を有する駆動モータ（ＤＣモータ）と、当該駆動モータを所定の回転方向及び速度で駆動制御する駆動制御部と、を含んで構成されている。また、図示しないが、駆動モータは、回転軸が所定の歯車群を含んで構成されるギアボックスを介して第三リンク３ｃと接続されている。そして、駆動モータの回転軸が回転することによって得られる回転駆動力が前記歯車群を介して直線運動に変換されて第三リンク３ｃに伝達され、その駆動力が第二リンク３ｂに伝達されるようになっている。そして、第二リンク３ｂが、ＤＣモータの回転方向によって第一リンク３ａに対して前後方向に揺動され、患者の膝部５における関節の動きを補助し、患者の歩行を補助する。
【００５０】
制御部１９は、演算機能を有するＣＰＵ（Central Processing Unit）、作業用ＲＡＭ、及び各種データやプログラムを記憶するＲＯＭ等を備えて構成されており、当該ＣＰＵが、例えばＲＯＭに記憶された各種プログラムを実行することにより、複数の駆動ユニットの双方、及び各部を制御するとともに歩行補助装置Ｈ全体を統括制御する。
【００５１】
より具体的には、制御部１９は、モーションプランニング装置ＡＰ２との間で通信ケーブル（図示せず）を介して通信可能になっており、モーションプランニング装置ＡＰ２から通信ケーブルを通じて送信された歩行パターンのデータを受信して記憶部１５に記憶する。そして、制御部１９は、患者による操作部１６の操作（スタートボタンの押下）によって駆動モータを起動する起動要求を受け付け、記憶部１５に記憶されている歩行パターンのデータを読み出し、当該歩行パターンのデータに基づいて駆動モータの回転方向、回転速度など当該駆動モータを駆動制御するための駆動信号Ｓｈを生成して、当該駆動信号Ｓｈを駆動部１７に出力する（なお、歩行パターンのデータは一歩分であるため、一歩分の駆動信号が繰り返し出力される）。具体的には、制御部１９は、歩行パターンにおける各時点の屈曲角度を微分して膝関節の角速度を算出し、当該角速度で駆動モータを回転させる駆動信号Ｓｈを生成する。
【００５２】
図１１（ａ）は、患者に歩行させる歩行パターン（左足のみ）の一例を示し、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示す歩行パターンにおける各時点の屈曲角度を微分して得た角速度の曲線の一例を示し、図１１（ｃ）は、図１１（ａ）に示す角速度及び方向で駆動モータを駆動させるための駆動信号の一例を示している。このように図１１（ｃ）に示す駆動信号は、図１１（ａ）に示す歩行パターンに関連付けられている。かかる駆動信号により、駆動モータが駆動制御され、リンク機構部３が動作することになる。
【００５３】
なお、上述した膝関節を屈曲及び伸展させるためのリンク機構部３の構成は、他の構成としても良く、人体の膝関節の回転すべり運動を考慮して、人体の上腿部に装着される上腿装着部に対して人体の下腿部に装着される下腿装着部を回転させたときに、下腿装着部の膝関節側端部が前後方向にスライドする構成としてもよい（例えば特開２００７-２７５４８２号公報参照）。
【００５４】
以上説明したように、上記実施形態によれば、モーションプランニング装置ＡＰ２が、カメラにより撮影された患者の歩行時における右足側面と左足側面の動画像を夫々解析することにより得られた両足の時系列的な膝関節の屈曲角度の変化を示すデータと、上記右足側面と左足側面の撮影中に足底センサにより検出された足底の圧力の変化に基づく両足の時系列的な重心位置の変化を示すデータと、に基づいて一歩分の歩行パターンを抽出し、抽出された歩行パターンをユーザインターフェイス画面上に表示させ、例えば医師からの操作指示にしたがって表示されている歩行パターンを修正することにより新たな歩行パターンを生成し、生成された歩行パターンを歩行補助装置Ｈに対して送信して使用させるように構成したので、例えば医師は患者の歩行パターンをユーザインターフェイス画面上で診断の上、その患者に合ったリハビリテーション用に当該歩行パターンを修正して歩行補助装置Ｈにて使用させ、所定期間経過後に再度抽出された歩行パターンをユーザインターフェイス画面上で診断してその効果確認（治療の進捗度確認）を行うことができ、その繰り返しによって、例えば変形性膝関節症等の症状を適切に改善することができる。特に、段階的に歩行パターンを修正することにより高い効果をあげることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】歩行アシストシステムＳの概要構成例を示す図である。
【図２】患者の右足側面におけるマーカの位置の一例を示す図である。
【図３】患者の足裏における足底センサの位置の一例を示す図である。
【図４】（ａ）は、右足側面撮影により得られた時系列的な右足膝関節の屈曲角度の変化と、当該撮影中に得られた右足と左足の時系列的な重心位置の変化を示す図であり、（ｂ）は、左足側面撮影により得られた時系列的な左足膝関節の屈曲角度の変化と、当該撮影中に得られた右足と左足の時系列的な重心位置の変化を示す図である。
【図５】一歩分の歩行パターンが抽出される様子を示す図である。
【図６】抽出された歩行パターンを表示するユーザインターフェイス画面例を示す図である。
【図７】段階的に修正された歩行パターンの例を示す図である。
【図８】患者に歩行補助装置を装着した際の状態図である。
【図９】患者の両足に駆動ユニットを装着した際の状態図である。
【図１０】歩行補助装置の構成図である。
【図１１】（ａ）は、患者に歩行させる歩行パターンの一例を示し、（ｂ）は、（ａ）に示す歩行パターンにおける各時点の屈曲角度を微分して得た角速度の曲線の一例を示し、（ｃ）は、（ａ）に示す角速度及び方向で駆動モータを駆動させるための駆動信号の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
Ｓ  歩行アシストシステム
ＡＰ１  歩行状態計測装置
ＡＰ２  モーションプランニング装置
ＤＢ  歩行状態統合データベース
Ｈ  歩行補助装置
３  リンク機構部
１０  駆動ユニット
１９  制御部
【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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【図１０】
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【図１１】
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