(57)【要約】【課題】  脳の病気や怪我によって半身が不随となった片麻痺の障害者に対して、正常な半身の動きを考慮することにより、その障害者に応じた歩行補助を提供することができる歩行補助装置及びリハビリテーションシステムの提供。【解決手段】  一方の脚部が健常で他方の脚部が麻痺や障害を有する片麻痺の障害者に装着する歩行補助装置であって、前記健常脚部に装着されるとともに該健常脚部の運動を検出する脚部センサと、前記障害脚部に装着されるとともに該障害脚部を運動させる駆動手段と、前記脚部センサに於いて検出される前記健常脚部の運動に応じるように前記駆動手段を駆動させる駆動制御手段を有することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の脚部が健常で他方の脚部が麻痺や障害を有する片麻痺の障害者に装着する歩行補助装置であって、
前記健常脚部に装着されるとともに該健常脚部の運動を検出する脚部センサと、
前記障害脚部に装着されるとともに該障害脚部を運動させる駆動手段と、
前記脚部センサに於いて検出される前記健常脚部の運動に応じるように前記駆動手段を駆動させる駆動制御手段を有することを特徴とする歩行補助装置。
【請求項２】
前記片麻痺の障害者の健常な腕部に装着されるとともに該腕部の運動を検出する腕部センサを有し、
前記駆動制御手段が前記腕部センサの情報を利用して前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項１記載の歩行補助装置。
【請求項３】
前記請求項１又は２に記載の歩行補助装置を利用するリハビリテーションシステムであって、
前記片麻痺の障害者の歩行に対して所定の負荷を掛ける負荷手段と、
前記歩行補助装置を装着して歩行する前記障害者の運動を認識する認識手段と、
前記認識手段による前記障害者の運動を基に前記負荷手段の負荷を制御する負荷制御手段を有することを特徴とするリハビリテーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歩行補助装置及びリハビリテーションシステムに関し、より詳しくは、脳の病気や怪我によって半身が不随となった片麻痺の障害者に対して、正常な半身の動きを考慮することにより、その障害者に応じた歩行補助を提供することができる歩行補助装置及びリハビリテーションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高齢者、脚に障害を有する人や脚力の弱った人の歩行を補助するための歩行補助装置が多数創出されている。
例えば、特許文献１に記載される発明では、足裏に掛かる体重を検知することによって脚部に取り付けられた駆動手段を制御して使用者の歩行を補助している。また、特許文献２に記載される発明では、足関節角度の計測と、圧センサによる足底が地面に接地しているかどうかの計測を実施することによって使用者の歩行周期の位相を判断し、位相に応じて下肢装着部の足関節を背屈させ、使用者の足関節を背屈させることにより、使用者の歩行を補助している。
このような歩行補助装置を利用することにより、脚に不自由を有する者にとっての歩行補助が行われていた。
【０００３】
現代社会に於いて、高齢化が進みまた交通事故やスポーツ事故等の事故の発生に伴って、上記の如き脚に障害や不自由を有する障害者が増加している。このような障害者は、高齢者から小児に至るまで幅広く存在している。
一方、このような障害者であっても、上記の如き特許文献１及び２に開示される歩行補助装置を利用して、自由に且つ自らの意思によって歩行を行う要求が高まっている。例えば、スポーツの世界に於いては、パラリンピックのような障害を有していても健常者と略同じ程度にスポーツを行うことができることが実際に要求されている。このように、障害者であっても、屋外・屋内を問わず自由に体を動かしたり歩行したりすることが望まれている。
【０００４】
しかしながら、上記の如き特許文献１や２に記載される歩行補助装置では、障害者に十分自由な歩行補助を提供することができないのが現状であった。
例えば、上記の如く、障害者は高齢者から小児に至るまで幅広く存在しているにもかかわらず、従来の特許文献１や２に記載される如き歩行補助装置ではその体格差や体力差等の個人に応じて対応することができる歩行補助装置く、個人に沿って適応することができない問題点を有していた。
特に、脳の病気や怪我による片麻痺を有する障害者は、上記の如き歩行補助装置を利用した場合には、健常な脚に反って負担を掛けてしまう結果となる問題点を有していた。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２６１６２２号公報
【特許文献２】特開２００５−５００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、歩行補助装置を使用する障害者の個人に体格や年齢差を考慮する運動特性に最適であるとともに、疾患の重度レベルに応じることができる歩行補助装置を提供する。また、この歩行補助装置を利用するリハビリテーションシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、一方の脚部が健常で他方の脚部が麻痺や障害を有する片麻痺の障害者に装着する歩行補助装置であって、前記健常脚部に装着されるとともに該健常脚部の運動を検出する脚部センサと、前記障害脚部に装着されるとともに該障害脚部を運動させる駆動手段と、前記脚部センサに於いて検出される前記健常脚部の運動に応じるように前記駆動手段を駆動させる駆動制御手段を有することを特徴とする歩行補助装置を提供する。
【０００８】
請求項２記載の発明は、前記片麻痺の障害者の腕部に装着されるとともに該腕部の運動を検出する腕部センサを有し、前記駆動制御手段が前記腕部センサの情報を利用して前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項１記載の歩行補助装置を提供する。
【０００９】
請求項３記載の発明は、前記請求項１又は２に記載の歩行補助装置を利用するリハビリテーションシステムであって、前記片麻痺の障害者の歩行に対して所定の負荷を掛ける負荷手段と、前記歩行補助装置を装着して歩行する前記障害者の運動を認識する認識手段と、前記認識手段による前記障害者の運動を基に前記負荷手段の負荷を制御する負荷制御手段を有することを特徴とするリハビリテーションシステムを提供する。
これらの発明を提供することによって、上記課題を悉く解決する。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、健常脚部に該健常脚部の運動を検出する脚部センサを装着し、障害脚部に駆動を促す駆動手段を装着し、脚部センサからの検出情報を基にこの駆動手段を制御することができる。それ故に、片麻痺の障害者の歩行レベルに応じる歩行を補助することができので、歩行補助装置を装着する障害者に応じて歩行補助を行うことができる歩行補助装置を提供することができる。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、片麻痺の障害者の健常な腕部に腕部センサを装着して、腕部センサの運動を検出して障害脚部を運動させることができるので、障害脚部をより正確に且つより自然に障害脚部を運動させることができる歩行補助装置を提供することができる。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、障害者の歩行に対して負荷を掛ける負荷手段が歩行中の障害者の運動を認識する認識情報を基にその負荷力を調整して障害者に負荷を掛けることになるので、障害者個人の運動レベルに応じた歩行をリハビリテーション運動として提供することができるリハビリテーションシステムを提供することができる。
このように、本発明に係るリハビリテーションシステムを利用することにより、本歩行補助装置を装着する障害者に応じる歩行リハビリテーションを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明を実施するための最良の形態を説明する。
図１は、本発明に係る歩行補助装置を装着した様子を示す図であり、図２は本発明に係る歩行補助装置の概略図であり、図３は本発明に係る歩行補助装置の概略構成を示すブロック線図である。
本発明に係る歩行補助装置（１）の基本概念は、片麻痺患者のような一方が健常であり、他方に障害を有する脚部を有する障害者にとって、健常な脚部の状態に応じるとともに障害者の運動能力に応じる歩行補助を提供することである。
本発明に係る歩行補助装置（１）は、脚部センサ（２）、腕部センサ（３）、駆動手段（５）、駆動制御手段（６）を有している。
尚、本明細書中の「片麻痺」なる文言は、一方の脚部が健常であり、他方の脚部が障害を有しているような状態の患者を代表して指し示しており、必ずしも「片麻痺」の症状を有している必要はない。
【００１４】
脚部センサ（２）は、障害者（Ｐ）の健常脚部（HL）に装着されるとともに健常脚部（HL）の運動を検出する。
この脚部センサ（２）は、健常脚部（HL）の運動を検出することができれば、複数装着しても構わないし、健常脚部（HL）の各部位に設けられて、各部位の運動を検出するように配置されても構わない。
尚、図１で示される脚部センサ（２）は、２つ設けられており、障害者（Ｐ）の膝部と脚の付け根部に夫々配置されている。このように設けることによって、膝から下の運動を検出することができるとともに、脚全体の運動を検出することができるようになる。
この脚部センサ（２）は、装着された部位の運動を検出することができれば特に限定されるものではなく、図１で示される如き腰部や関節部（膝裏部）に設けることができる。このように腰部や関節部に脚部センサ（２）が設けられることによって太腿部や下腿部の動きを確実に検出することができる。
この脚部センサ（２）には、ジャイロセンサを採用することができる。
【００１５】
腕部センサ（３）は、障害者（Ｐ）の健常な腕の運動を検出することができる。
この腕部センサ（３）は、上記の如き腕の運動を検出することができれば、複数装着されても構わないし、腕のどの部分に装着されても構わない。この腕部センサ（３）は、健常な腕の動きを検出することにより、健常脚部（HL）の動作の始動のタイミングを検出することができ、障害脚部（DL）の歩行駆動のタイミングを設定することができるようになる。
尚、図１で示される腕部センサ（３）は、障害者（Ｐ）の肘に設けられている。このように腕部センサ（３）が肘部に設けられることにより、歩行運動を行う上で腕の動きを把握することができる。特にこのように肘部に腕部センサ（３）を装着することにより、上腕と前腕の中間である位置に腕部センサ（３）が配置されることになるので、上腕と前腕の運動を確実に検出することができるようになる。
この腕部センサ（３）は、上記の如き腕部の運動を検出することができれば、特に限定されるものではないが、ジャイロセンサを採用することができる。
【００１６】
駆動手段（５）は、障害者（Ｐ）の障害脚部（DL）に装着されるとともに障害脚部（DL）を運動させる。
この駆動手段（５）は障害者（Ｐ）の障害脚部（DL）に装着されるが、障害者（Ｐ）の健常脚部（HL）と同じ運動を行うことができるように装着される。例えば、脚の各部分に駆動手段（５）を構成する部位に装着されるように設けられる。図１で示される一実施例では、脚の太腿部と下腿部を覆うように装着される太腿装着部（５１）と下腿装着部（５２）と、膝に装着される膝装着部（５３）と、太腿装着部（５１）、下腿装着部（５２）と膝装着部（５３）の動作を促すことのできるモータ（図示せず）が設けられている。このモータにより各部が動作するように連動して配置されている。
尚、これら太腿装着部（５１）、下腿装着部（５２）、膝装着部（５３）とモータは障害脚部（DL）を運動させるための一実施例であり、健常脚部（HL）の動作と同じ動作を促すことのできる駆動手段（５）であれば特に限定されない。
障害脚部（DL）には、この障害脚部（DL）の動作を検知する脚部センサが設けられていることが好ましい。このように健常脚部（HL）と同様の脚部センサが障害脚部（DL）に設けられることにより障害脚部（DL）の脚部の実際の動作を確認することができるからである。
【００１７】
駆動制御手段（６）は、上記の駆動手段（５）の動作を制御する。この駆動制御手段（６）は、脚部センサ（２）と腕部センサ（３）の夫々の出力情報と接続されており、これらのセンサからの出力情報を基に駆動手段（５）の制御を行っている。
この駆動制御手段（６）は、脚部センサ（２）からの出力情報を基に、健常脚部（HL）の動作を認識する。この認識に基づいて障害脚部（DL）が健常脚部（HL）と同じ動作を行うように駆動手段（５）の動作が促されることになる。
駆動制御手段（６）は、腕部センサ（３）の出力情報に基づいて、障害脚部（DL）の動作開始を促す。この腕部センサ（３）により健常脚部（HL）の動作よりも所定時刻遅く（遅れて）動作するように制御することができ、自然な歩行を障害脚部（DL）に促すことができる。
【００１８】
本発明に係る歩行補助装置（１）の動作を説明する。
まず、障害者（Ｐ）は、健常脚部（HL）に脚部センサ（２）を装着し、腕部に腕部センサ（３）を装着している。次に、障害脚部（DL）に駆動手段（５）を装着し、障害脚部（DL）がこの駆動手段（５）によって動作するように設定する。
尚、このとき、予め障害者（Ｐ）の心拍数に応じる駆動制御手段（６）の動作を設定しておく。
【００１９】
次いで、障害者（Ｐ）は、実際に健常脚部（HL）を動作させる。健常脚部（HL）が動作すると、脚部センサ（２）が健常脚部（HL）の動作を検出する。
ここで、駆動制御手段（６）は、この脚部センサ（２）からの信号に応じて障害脚部（DL）の動作を決定する。また、同時に、腕部センサ（３）からの出力情報を基に障害脚部（DL）の動作開始時刻を算出する。
そして、動作開示時刻が算出されると、健常脚部（HL）の動作後、この動作開始時刻後障害脚部（DL）の動作が開始される。
このような脚部センサ（２）及び腕部センサ（３）による出力情報に基づく駆動が繰り返し行われる。
【００２０】
次に、本歩行補助装置（１）を利用するリハビリテーションシステム（１００）を説明する。
図４は、本発明に係るリハビリテーションシステムの概略構成図を示し、図５は本発明に係るリハビリテーションシステムを利用する様子を示す。
このリハビリテーションシステム（１００）は、負荷手段（１１０）と、認識手段（１４０）と、負荷制御手段（１５０）を有している。
【００２１】
負荷手段（１１０）は、歩行中の障害者（Ｐ）に対して所定の負荷を掛けることができる。この負荷手段（１１０）は、歩行中の障害者（Ｐ）に対して負荷を掛けることができる装置であれば、特に限定されず、例えば、図５では、天井部にレール部（１１１）が設けられ、このレール部（１１１）に沿って移動することができるとともに障害者（Ｐ）を支持する支持機構（１１２）が設けられている。この支持機構（１１２）が障害者（Ｐ）を支持する力を変更させることにより、障害者（Ｐ）に掛かる負荷を変更させることができる。
尚、この負荷を変更させることができるようにレール部（１１１）と支持機構（１１２）の間には、この支持機構（１１２）の負荷を制御する制御手段（Ｃ）が設けられており、この制御手段（Ｃ）により障害者（Ｐ）の負荷を制御することができる。
【００２２】
認識手段（１４０）は、歩行補助装置（１）を装着して歩行する障害者（Ｐ）の運動を認識し、障害者（Ｐ）の歩行運動情報を作成する。この認識手段（１４０）は障害者（Ｐ）の各関節部に設けられてその動作を認識するためのモーションキャプチャーのような装置を採用することもできるが、障害者（Ｐ）にこのような検出装置を装着させることは反って歩行運動の阻害となるので、非接触型の３次元スキャナーや３次元人体測定装置を利用することができる。このような認識手段（１４０）を利用することにより、障害者（Ｐ）の歩行の状態を認識することができ、後述する負荷制御手段（１５０）によりその障害者（Ｐ）の歩行の状態が良好か否か判断することができるようになる。
尚、この歩行運動情報は３次元的な画像情報であることが好ましい。
【００２３】
負荷制御手段（１５０）は、認識手段（１４０）に於いて認識される障害者（Ｐ）の運動を基に負荷手段（１１０）の負荷を制御する。
この負荷制御手段（１５０）は、障害者（Ｐ）や健常者が歩行する歩行運度の運動情報が複数記憶されており、これらの運動情報と認識手段（１４０）が認識する歩行運動情報と比較することにより、現在の障害者（Ｐ）の歩行状況が障害者（Ｐ）のリハビリテーションに於ける歩行に適しているか否かを判断する。
この負荷制御手段（１５０）が行う判断方法は、上記の如く、複数の運動情報と歩行運動情報が比較され、この歩行運動情報がどの運動情報に属するか判断され、歩行運動が属する運動情報が決定された場合に、この運動情報を基にこの歩行運動が好適か否かを判断する。このようにして、この歩行が好適か判断して、この歩行運動に対しる負荷を変更させるべく、負荷手段（１１０）の制御手段（Ｃ）へと負荷を変更させる動作を促す情報を送信することになる。
このように設定することにより、障害者（Ｐ）がぎこちなく歩行する場合には、この歩行運動を停止させることができるようになるので、絶えず障害者（Ｐ）に対して最も好適であるリハビリテーションの歩行運動を提供することができるようになる。
【００２４】
本発明に係るリハビリテーションシステム（１００）について説明する。
まず、障害者（Ｐ）の歩行の運動情報を複数設定し、各運動情報に於いて障害者（Ｐ）にとってどのような状態にあるのかを負荷制御手段（１５０）に記憶しておく。この複数の運動情報は、負荷制御手段（１５０）に於ける判断情報となる。
また、このリハビリテーションシステム（１００）を利用する場合には、障害者（Ｐ）にとってどの程度の歩行負荷をかけるのかを設定しておく必要があり、この歩行負荷は、例えば、上記の複数に設定される歩行運動から、障害者（Ｐ）の障害に応じてリハビリテーションとなる歩行運動を設定しておく。
【００２５】
次に、歩行補助装置（１）を装着する障害者（Ｐ）は、この支持機構（１１２）を装着して歩行運動を行う。
障害者（Ｐ）は、予め設定される歩行負荷に応じて、歩行負荷がかかるように負荷手段（１１０）が制御されることになる。
このとき、歩行補助装置（１）自体は、障害者（Ｐ）の歩行状態を利用して上記の如き歩行の補助が行われるとともに、認識手段（１４０）により、障害者（Ｐ）の歩行状況が把握され、これらの状況に応じて負荷制御手段（１５０）が動作して、障害者（Ｐ）の歩行が制御されることになる。
このように、障害者（Ｐ）の歩行状況に応じて、歩行状況を制御することができるので、障害者（Ｐ）の個人に応じるリハビリテーションを行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る歩行補助装置を装着した様子を示す図である。
【図２】本発明に係る歩行補助装置の概略図である。
【図３】本発明に係る歩行補助装置の概略構成を示すブロック線図である。
【図４】本発明に係るリハビリテーションシステムの概略構成図を示す。
【図５】本発明に係るリハビリテーションシステムを利用する様子を示す。
【符号の説明】
【００２７】
１・・・・歩行補助装置
２・・・・脚部センサ
３・・・・腕部センサ
５・・・・駆動手段
６・・・・駆動制御手段
１００・・リハビリテーションシステム
１１０・・負荷手段
１４０・・認識手段
１５０・・負荷制御手段
【図１】
2006314670.tif 000003
【図２】
2006314670.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006314670.tif 000006
【図５】
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