(57)【要約】【課題】麻痺した下肢への不必要な電気刺激を低減する。【解決手段】麻痺した下肢を有する患者の歩行を補助する補助装置は、前記麻痺した下肢の下端部の前方向における運動を示す第１情報を検知するための第１センサと、前記下端部の鉛直方向における運動を示す第２情報を検知するための第２センサと、前記第１情報および前記第２情報に基づいて、前記麻痺した下肢の筋肉に対して与える電気刺激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】
麻痺した下肢を有する患者の歩行を補助する補助装置であって、
前記麻痺した下肢の下端部の前方向における運動を示す第１情報を検知するための第１センサと、
前記下端部の鉛直方向における運動を示す第２情報を検知するための第２センサと、
前記第１情報および前記第２情報に基づいて、前記麻痺した下肢の筋肉に対して与える電気刺激を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする補助装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第１情報に基づいて前記下端部が前方向に移動を開始したと判断され、かつ、前記第２情報に基づいて前記下端部が上昇を開始したと判断されたことに応じて、前記電気刺激を開始する、
ことを特徴とする請求項１に記載の補助装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第２情報に基づいて、前記下端部が最大高さ位置から下降を開始してから前記下端部が着床するまでの期間の中で前記電気刺激が最大になるタイミングが存在するように、前記電気刺激を制御する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の補助装置。
【請求項４】
前記第２センサは、加速度センサを含み、前記制御部は、前記加速度センサの出力を２階積分することによって、前記第２情報として、前記下端部の鉛直方向における位置を取得する、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の補助装置。
【請求項５】
前記第２センサは、加速度センサを含み、前記制御部は、前記第２情報として、前記加速度センサによって検知される前記下端部の鉛直方向における加速度を取得する、
ことを請求項１乃至３のいずれか１項に記載の補助装置。
【請求項６】
前記麻痺した下肢の足関節角度を検知するための第３センサを更に備え、
前記制御部は、前記第２情報に基づいて、前記下端部が最大高さ位置から下降を開始したと判断され、かつ、前記第３センサの出力に基づいて、前記麻痺した下肢が底屈状態にあると判断されたときに、前記電気刺激を強くする、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の補助装置。
【請求項７】
前記第３センサは、前記麻痺した下肢のつま先に取り付けられるように構成されたジャイロセンサを含む、
ことを特徴とする請求項６に記載の補助装置。
【請求項８】
前記第１センサは、麻痺していない下肢の下端部に対する前記麻痺した下肢の前記下端部の相対的な移動を前記第１情報として検知するためのセンサを含む、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の補助装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記第１情報および前記第２情報を引数とする関数に従って前記電気刺激の強度を決定する、
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の補助装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記関数を調整する調整部を含む、
ことを特徴とする請求項９に記載の補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、麻痺した下肢を有する患者の歩行を補助する補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
脳卒中片麻痺患者には、罹患後に下肢に弛緩性または痙性の麻痺が残る。弛緩性麻痺は、下肢のつま先が健常者よりも底屈する下垂足と呼ばれる症状をもたらしうる。下垂足の患者の歩行動作は、麻痺側の下肢を蹴り出す遊脚前期においてつま先が底屈し、そのまま遊脚後期に至る。そのために、踵よりも先につま先が着床してしまい、転倒する可能性がある。
【０００３】
特許文献１には、電気刺激信号を電極を介して患足のまひ筋肉に与える歩行補助装置が記載されている。該歩行補助装置は、患足の着地を検出する加速度センサと、該加速度センサによる着地検出時から直前の歩行サイクル期間の一部に相当する持続時間を有するパルス信号を出力する自動遅延回路と、該自動遅延回路からの該パルス信号に応答して刺激時間設定信号を出力する刺戟時間設定回路と、該刺激時間設定回路からの該刺激時間設定信号の持続時間に相当する期間に電気刺激信号を出力するパルス発生回路とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６０−１１９９４９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に記載された歩行補助装置では、患足の着地を検出する加速度センサからの信号のみに基づいて電気刺激信号が出力されるので、例えば、患者が歩行を意図していないにも関わらず、足踏みをした場合や、椅子に腰かけた状態で患足を動かした場合においても、電気刺激信号が出力されうる。このような電気刺激信号は、患者に不快感や疼痛を与えうる。
【０００６】
本発明は、麻痺した下肢への不必要な電気刺激を低減し、歩行に合わせた電気刺激を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの側面は、麻痺した下肢を有する患者の歩行を補助する補助装置に係り、前記補助装置は、前記麻痺した下肢の下端部の前方向における運動を示す第１情報を検知するための第１センサと、前記下端部の鉛直方向における運動を示す第２情報を検知するための第２センサと、前記第１情報および前記第２情報に基づいて、前記麻痺した下肢の筋肉に対して与える電気刺激を制御する制御部と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、麻痺した下肢への不必要な電気刺激を低減し、歩行に合わせた電気刺激を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の１つの実施形態の補助装置を麻痺した下肢に装着した状態を模式的に示す図。
【図２】本発明の１つの実施形態の補助装置の構成を示す図。
【図３】患者の歩行動作と補助装置の動作を例示する図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら本発明をその例示的な実施形態を通して説明する。
【００１１】
図１には、本発明の１つの実施形態の補助装置１００を麻痺した下肢に装着した状態が模式的に示されている。図２には、補助装置１００の構成が示されている。補助装置１００は、麻痺した下肢１０を有する患者の歩行を補助するように構成されている。本明細書および添付図面では、患者が歩行によって進行する方向、即ち前方向をＸ方向、鉛直方向をＺ方向、それらに直交する方向をＹ方向として説明する。
【００１２】
補助装置１００は、センサ部１１０と、電極部１２０と、制御部１５０とを含む。センサ部１１０は、麻痺した下肢１０の下端部（例えば、踝の下側の部分）１５の前方向（Ｘ方向）における運動を示す第１情報を検知するための第１センサ１１２と、下端部１５の鉛直方向（Ｚ方向）における運動を示す第２情報を検知するための第２センサ１１４とを含む。センサ部１１２は、更に、麻痺した下肢１０の足関節角度を検知する第３センサ１１６を含んでもよい。
【００１３】
第１センサ１１２および第２センサ１１４は、下端部１５のうち踵１２の近傍、例えば踵１２の下方に配置されうる。あるいは、第１センサ１１２および第２センサ１１４は、下端部１５の側方に配置されてもよい。第３センサ１１６は、つま先１４の近傍、例えばつま先１４の下方に配置されうる。あるいは、第３センサ１１６は、つま先１４の上方または側方に配置されてもよい。第１センサ１１２、第２センサ１１４および第３センサ１１６の全部または一部は、靴１６０に組み込まれてもよいし、麻痺した下肢１０に貼り付けられてもよい。
【００１４】
電極部１２０は、電極１２３、１２４を含む。制御部１５０は、電極１２３、１２４間に電圧を印加することによって麻痺した下肢１０の筋肉（前脛骨筋）と神経（腓骨神経）に対して電気刺激を与え、これによって、つま先１４を上方に上げさせる。制御部１５０は、第１センサ１１２および第２センサ１１４の出力に基づいて、麻痺した下肢１０の筋肉に対して電極１２３、１２４を介して与える電気刺激を制御する。
【００１５】
センサ部１１０（第１センサ１１２、第２センサ１１４および第３センサ１１６）と制御部１５０は、伝送路（例えばケーブル）１２８を介して接続される。電極部１２０と制御部１５０とは、ケーブル１２６を介して接続される。電極部１２０が電源（電池）を有する場合には、電極部１２０と制御部１５０とは無線によって接続されてもよい。
【００１６】
図３には、患者の歩行動作と補助装置１００の動作が例示的に示されている。図３において、”前方向移動量”は、第１センサ１１２を使って検知される第１情報の一例としての前方向（Ｘ方向）における下肢１０の移動量である。一例において、第１センサ１１２は、加速度センサであり、制御部１５０は、該加速度センサの出力を２階積分することによって前方向（Ｘ方向）における下肢１０の移動量を取得することができる。他の例において、第１センサ１１２は、加速度センサと、該加速度センサの出力を２階積分して前方向（Ｘ方向）における下肢１０の移動量を求める積分回路とを含みうる。更に他の例において、第１センサ１１２は、麻痺した下肢１０の下端部１５の前方向（Ｘ方向）における移動として、麻痺していない下肢（不図示）の下端部に対する麻痺した下肢１０の下端部１５の相対的な移動を検知するセンサ（相対移動量検知センサ）を含む。該相対移動量検知センサは、麻痺していない下肢（不図示）の下端部と麻痺した下肢１０の下端部１５との距離を検知するセンサを含みうる。
【００１７】
図３において、”鉛直方向加速度”は、第２センサ１１４を使って検知されうる鉛直方向（Ｚ方向）における加速度である。第２センサ１１４は、典型的には、加速度を示す情報を出力する加速度センサでありうる。図３において、”高さ”は、第２センサ１１４を使って検知されうる鉛直方向（Ｚ方向）における加速度を制御部１５０が２階積分することによって得られる高さ、即ち延長方向における下肢１０の下端部１５（第２センサ１１４）の位置である。第２センサ１１４は、床あるいは地面からの靴１６０の高さを検知する高さセンサであってもよく、この場合、鉛直方向（Ｚ方向）における加速度は、該高さセンサの出力を２階微分することによって得られる。高さは、第２センサ１１４を使って得られる第２情報の一例であり、”鉛直方向加速度”は、第２センサ１１４を使って得られる第２情報の他の例である。
【００１８】
図３において、”電気刺激強度”は、制御部１５０が電極１２３、１２４を介して麻痺した下肢１０の筋肉に対して与える電気刺激の強度である。
【００１９】
制御部１５０は、第１センサ１１２を使って得られる第１情報に基づいて麻痺した下肢１０の下端部１５が前方向に移動を開始したと判断され、かつ、第２情報に基づいて下端部１５が上昇を開始したと判断されたことに応じて、患者への電気刺激の供給を開始する。このような構成によれば、患者が足踏みをした場合や、椅子に腰かけた状態で患者が下肢１０を動かした場合において、該患者に対して電気刺激が与えられることを防止することができる。
【００２０】
制御部１５０は、一例において、第２センサ１１４を使って得られる第２情報に基づいて、下肢１０の下端部１５が最大高さ位置から下降を開始してから下端部１５が着床するまでの期間Ｐの中で電気刺激が最大になるタイミングが存在するように、当該電気刺激を制御する。即ち、回路１５０は、一例において、遊脚後期に電気刺激が最大になるタイミングが存在するように、当該電気刺激を制御する。ここで、下肢１０の下端部１５が最大高さ位置から下降を開始するタイミングは、第２センサ１１４を使って検知されうる鉛直方向（Ｚ方向）における加速度が負の値になるタイミングとして把握されてもよい。
【００２１】
第３センサ１１６を備えられている場合、回路１５０は、第２センサ１１４を使って得られる第２情報に基づいて、下肢１の下端部１５が最大高さ位置から下降を開始したと判断され、かつ、第３センサ１１６の出力に基づいて、麻痺した下肢１０が底屈状態にあると判断されたときに、患者への電気刺激を強くする。第３センサ１１６は、例えば、麻痺した下肢１０のつま先に取り付けられるように構成されたジャイロセンサを含みうる。
【００２２】
制御部１５０は、第１センサ１１２を使って得られる第１情報および第２センサ１１４を使って得られる第２情報を引数とする関数１５７に従って電気刺激の強度を決定するように構成されうる。制御部１５０は、関数１５７を調整する調整部１５５を含みうる。関数１５７は、例えば、第１情報をＡ、第２情報をＢ、電気刺激の強度をＩとしたときに、Ｉ＝α×Ａ＋β×Ｂで定義されうる。ここで、αおよびβは定数であり、調整部１５５は、αおよびβを患者等のユーザからの指示によって変更する機能を有しうる。
【図１】
2015085034.tif 000003
【図２】
2015085034.tif 000004
【図３】
2015085034.tif 000005