(57)【要約】【課題】実際の人の歩行動作を模擬して歩行補助装置の評価を行うことができる評価装置及び評価方法を提供することが課題である。【解決手段】評価装置１は、評価対象の歩行補助装置４の足裏部分を載置するための載置部５と、足裏部分が載置部５に向かって配置された状態で、載置部５に向かって歩行補助装置４に荷重をかけるアクチュエータ３と、載置部５と足裏部分との相対的な位置関係を変動させるアクチュエータ６と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
評価対象の歩行補助装置の足裏部分を載置するための載置部と、
前記足裏部分が前記載置部に向かって配置された状態で、前記載置部に向かって前記歩行補助装置に荷重をかける荷重付与手段と、
前記載置部と前記足裏部分との相対的な位置関係を変動させる駆動手段と
を有する評価装置。
【請求項２】
前記駆動手段は、前記載置部と前記足裏部分との相対角度を変動させる
請求項１に記載の評価装置。
【請求項３】
前記駆動手段は、前記載置部の傾斜角度を変動させることにより、前記載置部と前記足裏部分との相対角度を変動させる
請求項２に記載の評価装置。
【請求項４】
前記駆動手段は、前記載置部を揺動させることにより、前記載置部の傾斜角度を変動させる
請求項３に記載の評価装置。
【請求項５】
前記載置部の載置面が可動構造を備える
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の評価装置。
【請求項６】
評価対象の歩行補助装置の足裏部分を載置するための載置部を用いて前記歩行補助装置を評価する評価方法であって、
前記足裏部分が前記載置部に向かって配置された状態で、前記載置部に向かって前記歩行補助装置に荷重をかけ、
前記載置部と前記足裏部分との相対的な位置関係を変動させる
評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は評価装置及び評価方法に関し、特に歩行補助装置に荷重をかけて行う歩行補助装置の評価に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、急性期の脳卒中麻痺患者用などにその歩行を補助するための様々の歩行補助装置が開発されている。例えば、歩行補助装置は、ユーザの体重入力と姿勢により、ユーザの脚部が立脚及び遊脚のいずれかを判定する。歩行補助装置は、立脚時には膝関節角度を維持するために膝伸展方向にトルクを発生させる。一方、歩行補助装置は、立脚後期〜遊脚時に膝関節を屈曲させ、歩行時の患脚のつまずきを防止すると共に、患脚の振出しにより歩行を補助する。歩行補助装置は、このような動作をユーザの急性期、リハビリ初期などに行うことで正しい歩行の習得を手助けするため、特に、その強度、耐久性などが求められる。一方で、上述したような歩行補助装置における強度、耐久性を評価するための様々な評価装置が知られている。
【０００３】
特許文献１では、床に置かれた定盤に足裏部分が載置された歩行補助装置に対して荷重をかけて、歩行補助装置の強度及び耐久性を評価する装置について開示している。また、特許文献１は、歩行補助装置の足裏のつま先側のみを定盤上に載せることで、背屈モーメントを再現した評価が実現できること、歩行補助装置の足裏の踵側のみを定盤上に載せることで、底屈モーメントを再現した評価が実現できることについて開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１４７６３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された技術では、歩行補助装置の足裏全体が載置台に載置された状態で繰り返し荷重をかける様態、又は上述の通り足裏の一部が載置台に載置された状態で繰り返し荷重をかける様態のいずれかの様態の評価が行われる。このため、１歩行サイクルに含まれる立脚動作及び遊脚動作を模擬した試験が十分に実現できない。
【０００６】
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、実際の人の歩行動作を模擬して歩行補助装置の評価を行うことができる評価装置及び評価方法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】
【０００７】
本発明の一態様に係る評価装置は、評価対象の歩行補助装置の足裏部分を載置するための載置部と、前記足裏部分が前記載置部に向かって配置された状態で、前記載置部に向かって前記歩行補助装置に荷重をかける荷重付与手段と、前記載置部と前記足裏部分との相対的な位置関係を変動させる駆動手段とを有する。
このような評価装置によれば、載置部と歩行補助装置の足裏部分との相対的な位置関係を変動させつつ、荷重をかけることができるため、実際の人の歩行動作を模擬して歩行補助装置の評価を行うことができる。
【０００８】
上記の一態様において、前記駆動手段は、前記載置部と前記足裏部分との相対角度を変動させてもよい。
このような構成によれば、載置部と歩行補助装置の足裏部分との相対角度を変動させつつ、荷重をかけることができるため、実際の人の歩行動作を模擬して歩行補助装置の評価を行うことができる。
【０００９】
上記の一態様において、前記駆動手段は、前記載置部の傾斜角度を変動させることにより、前記載置部と前記足裏部分との相対角度を変動させてもよい。
このようにすることで、容易に載置部と足裏部分との相対角度を変動させることができる。
【００１０】
上記の一態様において、前記駆動手段は、前記載置部を揺動させることにより、前記載置部の傾斜角度を変動させてもよい。
このような構成によれば、載置部の傾斜角度の変動を繰り返すことができるため、歩行動作の繰り返しを容易に模擬することができる。
【００１１】
上記の一態様において、前記載置部の載置面が可動構造を備えてもよい。
このような構成によれば、歩行補助装置において発生する、評価試験に特有のせん断荷重を抑制することができる。このため、より実歩行に近い様態での評価が可能となる。
【００１２】
また、本発明の一態様に係る評価方法は、評価対象の歩行補助装置の足裏部分を載置するための載置部を用いて前記歩行補助装置を評価する評価方法であって、前記足裏部分が前記載置部に向かって配置された状態で、前記載置部に向かって前記歩行補助装置に荷重をかけ、前記載置部と前記足裏部分との相対的な位置関係を変動させる方法である。
この評価方法では、荷重をかけつつ、載置部と歩行補助装置の足裏部分との相対的な位置関係を変動させることができるため、実際の人の歩行動作を模擬して歩行補助装置の評価を行うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、実際の人の歩行動作を模擬して歩行補助装置の評価を行うことができる評価装置及び評価方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態にかかる評価装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】載置部の載置面が歩行補助装置の足裏部分に対し後傾した傾斜状態を示す模式図である。
【図３】載置部の載置面が歩行補助装置の足裏部分に対し前傾した傾斜状態を示す模式図である。
【図４】歩行時に踵が着地する際の様子を示す模式図である。
【図５】歩行時につま先が地面から離れる際の様子を示す模式図である。
【図６】実施の形態にかかる評価装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図７】載置部のベルトの移動量について説明する模式図である。
【図８】配置例を示す評価装置の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明の一実施の形態にかかる評価装置は、ユーザの脚部に装着されその歩行を補助する歩行補助装置の性能、強度、耐久性などを評価するものである。
【００１６】
図１は、実施の形態１にかかる評価装置１の概略構成を示す斜視図である。図１に示すように、評価装置１は、人の脚部を模したダミー脚部２と、ダミー脚部２に対して荷重を負荷する体重荷重用のアクチュエータ３と、載置部５と、載置部５を変動させる載置部変動用のアクチュエータ６とを備えており、ダミー脚部２に装着される歩行補助装置４を評価する。
【００１７】
ダミー脚部２は、例えば回動可能な関節部を有し、人の脚部を模した形状を備えている。ダミー脚部２は、足としての足平部２１と、足平部２１に連結された下腿上腿部２２とを有している。なお、図１に示すダミー脚部２の構成は一例であり、これに限らず、任意の構成が適用可能である。
【００１８】
アクチュエータ３は、荷重付与手段の一具体例であり、ダミー脚部２の下腿上腿部２２に連結されており、ダミー脚部２に対して任意の荷重を負荷することができる。アクチュエータ３は、例えば、油圧機構、あるいはモータ機構などより構成されている。アクチュエータ３は、足平部２１に垂直な方向の荷重を、ダミー脚部２に対して負荷する。
【００１９】
本実施の形態では、ダミー脚部２は、台座２００の上に横たわって配置されている。ここで、ダミー脚部２は、台座２００上をスライド可能に、台座２００に固定されている。このため、アクチュエータ３による荷重により荷重方向へのスライドが可能である。なお、図１において、アクチュエータ３による荷重の方向が矢印３０により表されている。
【００２０】
歩行補助装置４は、評価装置１による評価対象である。歩行補助装置４は、ユーザの患脚に装着され、患脚の動作を調整することにより、その歩行の補助を行うためのものである。歩行補助装置４は、評価試験の際、図１に示すようにダミー脚部２に装着される。歩行補助装置４は、複数の関節部を有するフレーム部４１と、フレーム部４１の関節部を回転駆動するモータユニット４２と、を有している。
【００２１】
フレーム部４１は、足平フレーム４１１と、足平フレーム４１１に足首関節部４１２を介して連結された下腿上腿フレーム４１３と、から構成されている。足平フレーム４１１は、ダミー脚部２の足平部２１に装着される。下腿上腿フレーム４１３は、下腿上腿部２２に装着される。モータユニット４２は、例えば、モータ、減速機構、センサなどから構成されており、駆動することにより、歩行補助装置４を装着したユーザの歩行を補助する。なお、本実施の形態では、評価試験の際、足首関節部４１２は、回転しないように固定されている。したがって、足平フレーム４１１の足裏面と荷重方向とが略垂直な状態が、評価試験の際に維持される。
【００２２】
載置部５は、評価対象である歩行補助装置４の足裏部分を載置するための面部材である。アクチュエータ３は、図１に示すように、歩行補助装置４の足裏部分が載置部５に向かって配置された状態で、載置部５に向かって歩行補助装置４に荷重をかける。これにより、歩行補助装置４の足平フレーム４１１の足裏部分は、載置部５に接地する。
【００２３】
なお、本実施の形態では、載置部５は、コンベア機構を備えている。より詳細には、載置部５は、ベルト５１が回転可能なベルトコンベアとして構成されている。このように、載置部５の載置面５１１が可動構造を備えている。
【００２４】
アクチュエータ６は、駆動手段の一具体例であり、載置部５と歩行補助装置４の足裏部分との相対的な位置関係を変動させる。本実施の形態では、アクチュエータ６は、載置部５と歩行補助装置４の足裏部分との相対角度を変動させる。具体的には、アクチュエータ６は、アクチュエータ６の回転軸６１を介して載置部５に連結されており、回転軸６１の回転により載置部５の傾斜角度を変動させることにより、載置部５と歩行補助装置４の足裏部分との相対角度を変動させる。アクチュエータ６は、例えば、油圧機構、あるいはモータ機構などより構成されている。
【００２５】
ここで、アクチュエータ６は、特に、載置部５を揺動させることにより、載置部５の傾斜角度を変動させる。すなわち、アクチュエータ６は、図２に示すように載置面５１１が歩行補助装置４の足裏部分に対し後傾した傾斜状態（言い換えると、足平フレーム４１１の踵側に向かって載置面５１１が回転した傾斜状態）と、図３に示すように載置面５１１が歩行補助装置４の足裏部分に対し前傾した傾斜状態（言い換えると、足平フレーム４１１のつま先側に向かって載置面５１１が回転した傾斜状態）とを交互に繰り返すように、載置部５を揺動させる。
【００２６】
載置面５１１が後傾した傾斜状態において、アクチュエータ３による荷重がかかると、足平フレーム４１１の踵側が支点となり、載置面５１１からの反力が発生する。したがって、歩行時に踵が着地する際に発生する足首関節部４１２まわりの底屈方向のモーメントを再現することができる。図４は、歩行時に踵が着地する際の様子を示す模式図である。図４に示すように、踵が着地する際には、足首関節９１を回転軸として、つま先が矢印Ａ１の方向に回転するように底屈動作が発生する。載置面５１１が後傾した傾斜状態においてアクチュエータ３による荷重がかかることにより、この底屈動作時の負荷が再現される。
【００２７】
これに対し、載置面５１１が前傾した傾斜状態において、アクチュエータ３による荷重がかかると、足平フレーム４１１のつま先側が支点となり、載置面５１１からの反力が発生する。したがって、歩行時につま先が地面から離れる際に発生する足首関節部４１２まわりの背屈方向のモーメントを再現することができる。図５は、歩行時につま先が地面から離れる際の様子を示す模式図である。図５に示すように、つま先が地面から離れる際には、足首関節９２を回転軸として、つま先が矢印Ａ２の方向に回転するように背屈動作が発生する。載置面５１１が前傾した傾斜状態においてアクチュエータ３による荷重がかかることにより、この背屈動作時の負荷が再現される。
【００２８】
次に、評価装置１の動作例ついて説明する。図６は、評価装置１の動作の一例を示すフローチャートである。以下、図６にそって、評価装置１の動作例について説明する。なお、図６において、フローチャートの各ステップの右側には、各ステップにおける評価装置１の状態を示す模式図が付されている。
【００２９】
まず、評価装置１は、初期状態となる（ステップ１０（Ｓ１０））。この状態は、アクチュエータ３による荷重の付与はされておらず、アクチュエータ６による載置部５の傾斜も行われていない状態である。
【００３０】
次に、ステップ１１（Ｓ１１）において、アクチュエータ３が、歩行補助装置４に対し、載置部５の方向へ荷重をかける。
【００３１】
続いて、ステップ１２（Ｓ１２）において、アクチュエータ６は、載置部５を傾斜させる。具体的には、載置部５の載置面５１１が足平フレーム４１１の踵側に向かって回転するようアクチュエータ６が駆動する。これにより、上述のように、底屈状態を模擬することができる。
【００３２】
続いて、ステップ１３（Ｓ１３）において、アクチュエータ６は、載置部５の傾斜を戻す。これにより、歩行時の着地中の状態が模擬される。
【００３３】
続いて、ステップ１４（Ｓ１４）において、アクチュエータ６は、載置部５をステップ１２とは逆方向に傾斜させる。具体的には、載置部５の載置面５１１が足平フレーム４１１のつま先側に向かって回転するようアクチュエータ６が駆動する。これにより、上述のように、背屈状態を模擬することができる。
以降、ステップ１０からステップ１４が繰り返される。したがって、底屈状態と背屈状態を交互に繰り返し模擬することができる。なお、図６に示したフローチャートでは、ステップ１２、１３、１４の順に動作が推移したが、ステップ１４、１３、１２の順に動作が推移してもよい。
【００３４】
以上、評価装置１の動作例について説明した。上述の説明からも理解されるように、本実施の形態は、評価対象の歩行補助装置４の足裏部分を載置するための載置部５を用いて歩行補助装置４を評価する評価方法であって、歩行補助装置４の足裏部分が載置部５に向かって配置された状態で、載置部５に向かって歩行補助装置４に荷重をかけ、載置部５と足裏部分との相対的な位置関係を変動させる評価方法を含む。
【００３５】
なお、載置部５が傾斜する際、荷重のかかった歩行補助装置４が接地した載置部５のベルト５１は、荷重及び載置部５の傾斜の影響により、つま先方向又は踵方向に移動する。図７は、載置部５のベルト５１の移動量について説明する模式図である。なお、図７において、Ｌは、載置部５の回転中心Ｃから、足平フレーム４１１のつま先側の先端までの長さを示す。ただし、この長さは、図７に示すように、足平フレーム４１１の長手方向（つま先と踵を結ぶ軸方向）の長さ成分である。また、図７において、Ｒ及びＲ’も、載置部５の回転中心Ｃから、足平フレーム４１１のつま先側の先端までの長さを示す。ただし、この長さは、図７に示すように、載置部５の傾斜方向の長さ成分である。ここで、Ｒは、載置部５の傾斜角度が０である場合の長さを示し、Ｒ’は、載置部５が角度θだけ傾斜した場合の長さを示す。これらの定義から、Ｌ＝Ｒである。
【００３６】
ここで、ΔＲ＝Ｒ’−Ｒとする。なお、ΔＲは、Ｒ’とＲの関係から、ΔＲ＝（１−cosθ）Ｒ／cosθとも表される。載置部５が角度θだけ傾斜した際、ベルト５１がΔＲだけ動かないと、ベルト５１が動く場合に比べて、歩行補助装置４にかかるせん断荷重が大きくなる。すなわち、ベルト５１が動かない場合には、実歩行の際には発生しないせん断荷重が、評価試験環境において特有に発生することとなる。本実施の形態では、上述のように、載置部５の載置面５１１が可動構造を備えているため、足平フレーム４１１の載置面５１１との接触点は、載置部５の傾斜時に、載置面５１１上で移動可能である。このため、歩行補助装置４にかかるせん断荷重の発生を抑制することができる。すなわち、本実施の形態によれば、実歩行における、つま先で地面を蹴り出す状態を、より忠実に模擬することができる。
【００３７】
以上、実施の形態について説明した。本実施の形態にかかる評価装置１は、歩行補助装置４の足裏部分が載置部５に向かって配置された状態で、載置部５に向かって歩行補助装置４に荷重をかけつつ、載置部５と足裏部分との相対的な位置関係を変動させる。これにより、載置面５１１からの反力のベクトル方向が時間的に変化するため、底屈状態と背屈状態を模擬することができる。すなわち、実際の人の歩行動作を模擬して歩行補助装置の評価を行うことができる。
【００３８】
なお、載置面５１１が、歩行補助装置４のつま先側から見て、歩行補助装置４の足裏部分の足裏面（すなわち足平フレーム４１１の足裏面）と略平行になるように、載置部５と歩行補助装置４とが配置されてもよいが、図８のように、載置面５１１が、歩行補助装置４のつま先側から見て、歩行補助装置４の足裏部分の足裏面に対して傾いた状態で、載置部５と歩行補助装置４とが配置されてもよい。このように傾いた状態で評価装置１の配置が行われることで、重心が偏ったユーザの歩行を模擬することもできる。
【００３９】
なお、本発明は上記実施の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。例えば、上記実施の形態では、載置部５は、ベルト５１を備えたベルトコンベアとして構成されたが、これは、可動構造としての一例であり、他の構成が採用されてもよい。例えば、載置部５は、載置面５１１にローラを備えたローラコンベアとして構成されてもよい。また、斜面の歩行を再現するために、アクチュエータ６は、載置部５の載置面５１１が足平フレーム４１１の踵側に向かって回転する際の最大傾斜角度と、載置部５の載置面５１１が足平フレーム４１１のつま先側に向かって回転する際の最大傾斜角度とが、想定する斜面の角度に応じた角度となるように、載置部５を変動させてもよい。また、載置部５の載置面５１１の摩擦係数は任意である。このため、想定する床面に対応する摩擦係数を有する載置面５１１が用いられてもよい。載置部５の載置面５１１に凹凸を設けることにより、凹凸のある床面の歩行が再現されてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１    評価装置
２    ダミー脚部
３    アクチュエータ
４    歩行補助装置
５    載置部
６    アクチュエータ
２１    足平部
２２    下腿上腿部
４１    フレーム部
４２    モータユニット
５１    ベルト
６１    回転軸
２００    台座
４１１    足平フレーム
４１２    足首関節部
４１３    下腿上腿フレーム
５１１    載置面
【図１】
2018175239.tif 000003
【図２】
2018175239.tif 000004
【図３】
2018175239.tif 000005
【図４】
2018175239.tif 000006
【図５】
2018175239.tif 000007
【図６】
2018175239.tif 000008
【図７】
2018175239.tif 000009
【図８】
2018175239.tif 000010