(57)【要約】【課題】  多段階制御の義足の調整要否を判定するに際し、経験が浅い者であっても、調整のタイミングを確実かつ適切に知る。【解決手段】  義足装着者が満足感をもつ理想的な歩行においては、各歩行速度に対する弁開度の使用頻度は富士山型の分布を示す。義足装着者の歩行能力が変化したとき、その富士山型の分布に歪が見出される。そこで、多段階の各弁開度の使用頻度データを蓄積し、蓄積したデータを微分し、微分値による各弁開度の使用頻度情報に変換する。そして、その使用頻度情報が形作る波形に所定の値以上の歪みがあるか否かによって、調整の要否を判定する。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大腿側の第１の構成部材と下腿側の第２の構成部材とがひざの部分で伸展および／または屈曲可能であり、しかも、そのひざの伸展および／または屈曲を補助するため、前記第１および第２の両構成部材の間に流体圧制御装置を備え、その流体圧制御装置は、前記ひざの伸展および／または屈曲に伴う流体の流れを絞る可変制御弁を含み、さらに、その可変制御弁の開度を制御するため、義足装着者の歩行に適合する多段階にわたる弁開度の設定データを記憶し、そのデータに基づいて歩行に応じた弁開度の制御信号を出力する電子制御回路、およびその電子制御回路からの制御信号に応じて前記可変制御弁の開度を制御する駆動機構を備える義足において、
前記弁開度の設定データを調整すべきか否かを判定するに際し、次の各工程を備えることを特徴とする、義足の調整要否についての判定方法。
（Ａ）前記義足装着者の実際の歩行に基づく前記多段階の各弁開度の使用頻度デ−タを蓄積する工程
（Ｂ）前記多段階の各弁開度の使用頻度デ−タを微分し、微分値による各弁開度の使用頻度情報に変換する工程
（Ｃ）前記微分値による各弁開度の使用頻度情報が形作る波形に着目し、その波形に所定の値以上の大きさの歪があるという条件を充足するとき前記弁開度の設定データの調整が必要であるとし、その条件を充足しないときその調整は不要であると判定する工程
【請求項２】
前記Ｃ工程において前記所定の値以上の大きさの歪があるという条件を充足するか否かを判定するに際し、前記歪の大きさに関連して定まる調整の大きさが基準値以上であるか否かによって判定する、請求項１の判定方法。
【請求項３】
前記微分値は、１階微分した値、２階微分した値、あるいは２階を超える複数階微分した値、または、それらの各値の複数を組み合わせたもののいずれか一つである、請求項１の判定方法。
【請求項４】
前記微分値による各弁開度の使用頻度情報が形作る波形の歪の大きさは、その波形の変曲点近傍の極大値と極小値との差の大きさに基づくものである、請求項１の判定方法。
【請求項５】
前記Ｃ工程における所定の値は、前記使用頻度情報の最大値となる点からより離れた歪に対するものほど小さく設定する、請求項１の判定方法。
【請求項６】
前記Ｃ工程による判定をするに先立ち、前記Ａ工程における使用頻度データが、最大値となる使用頻度の部分から最も遅い歩行速度に対応する使用頻度に至るまで単調に減少していることを確認する、請求項１の判定方法。
【請求項７】
前記義足が備える前記電子制御回路が、前記Ａ工程、前記Ｂ工程、および前記Ｃ工程をそれぞれ実行する、請求項１の判定方法。
【請求項８】
前記義足が備える前記電子制御回路が前記Ａ工程を実行し、前記義足と通信可能であり、その義足に対し前記義足装着者の歩行に適合する多段階にわたる弁開度の設定データを設定する機能をもつ調整器が、前記Ｂ工程および前記Ｃ工程を実行する、請求項１の判定方法。
【請求項９】
大腿側の第１の構成部材と下腿側の第２の構成部材とがひざの部分で伸展および／または屈曲可能であり、しかも、そのひざの伸展および／または屈曲を補助するため、前記第１および第２の両構成部材の間に流体圧制御装置を備え、その流体圧制御装置は、前記ひざの伸展および／または屈曲に伴う流体の流れを絞る可変制御弁を含み、さらに、その可変制御弁の開度を制御するため、義足装着者の歩行に適合する多段階にわたる弁開度の設定データを記憶し、そのデータに基づいて歩行に応じた弁開度の制御信号を出力する電子制御回路、およびその電子制御回路からの制御信号に応じて前記可変制御弁の開度を制御する駆動機構を備える義足であって、その義足が、前記弁開度の設定データを調整すべきか否かを判定するため、前記電子制御回路が次の各手段を備えることを特徴とする義足。
（ａ１）前記義足装着者の実際の歩行に基づく前記多段階の各弁開度の使用頻度デ−タを蓄積するメモリ手段
（ｂ１）前記多段階の各弁開度の使用頻度デ−タを微分し、微分値による各弁開度の使用頻度情報に変換する微分手段
（ｃ１）前記微分値による各弁開度の使用頻度情報が形作る波形に着目し、その波形に所定の値以上の大きさの歪があるという条件を充足するとき前記弁開度の設定データの調整が必要であるとし、その条件を充足しないときその調整は不要であると判定する判定手段
【請求項１０】
前記判定手段は、前記ｃ１における歪の大きさに関連して定まる調整の大きさが基準値以上であるか否かによって判定する、請求項９の義足。
【請求項１１】
前記判定手段による判定結果を知らせるための報知手段をさらに備える、請求項９の義足。
【請求項１２】
大腿側の第１の構成部材と下腿側の第２の構成部材とがひざの部分で伸展および／または屈曲可能であり、しかも、そのひざの伸展および／または屈曲を補助するため、前記第１および第２の両構成部材の間に流体圧制御装置を備え、その流体圧制御装置は、前記ひざの伸展および／または屈曲に伴う流体の流れを絞る可変制御弁を含み、さらに、その可変制御弁の開度を制御するため、義足装着者の歩行に適合する多段階にわたる弁開度の設定データを記憶し、そのデータに基づいて歩行に応じた弁開度の制御信号を出力し、しかも、前記義足装着者の実際の歩行に基づく前記多段階の各弁開度の使用頻度デ−タを蓄積するメモリ機能をもつ電子制御回路、およびその電子制御回路からの制御信号に応じて前記可変制御弁の開度を制御する駆動機構を備える義足が対象となり、
その義足の前記電子制御回路と有線または無線により通信可能であり、その義足に対し前記義足装着者の歩行に適合する多段階にわたる弁開度の設定データを設定する機能をもつ調整器であって、その調整器は、前記弁開度の設定データを調整すべきか否かを判定するため、次の各手段を備えることを特徴とする調整器。
（ｂ２）前記義足装着者の実際の歩行に基づく前記多段階の各弁開度の使用頻度デ−タを微分し、微分値による各弁開度の使用頻度情報に変換する微分手段
（ｃ２）前記微分値による各弁開度の使用頻度情報が形作る波形に着目し、その波形に所定の値以上の大きさの歪があるという条件を充足するとき前記弁開度の設定データの調整が必要であるとし、その条件を充足しないときその調整は不要であると判定する判定手段
【請求項１３】
前記判定手段は、前記ｃ２における歪の大きさに関連して定まる調整の大きさが基準値以上であるか否かによって判定する、請求項１２の調整器。
【請求項１４】
前記判定手段による判定結果を知らせるための報知手段をさらに備える、請求項１２の調整器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ひざの部分で屈曲および／または伸展可能な義足の調整技術に関し、具体的には、義足装着者の歩行能力の向上に伴って義足を調整すべき適正なタイミングを知る上で有用な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の義足の代表例は大腿義足である。大腿義足は、大腿側の第１の構成部材と下腿側の第２の構成部材とがひざの部分で屈曲および／または伸展可能であり、通常、その屈曲および／または伸展を補助するため、空圧あるいは油圧の流体圧制御装置を備えている。流体圧制御装置としては、往復動ピストンを含むピストンタイプや揺動ベーンを含むロータリタイプ等が利用されている。そのような流体圧制御装置は、第１および第２の両構成部材の間に支持され、たとえば、ひざの屈曲に対して抵抗力を与える機能を果たす。適正な抵抗力は、歩行の形態に応じて変化する。そこで、流体圧制御装置は、屈曲に伴う流体の流れを絞る可変制御弁を含み、その可変制御弁の弁開度（つまり、絞りの程度）を歩行形態に応じて制御することが知られている。弁開度自体を制御すること自体は、電子制御回路あるいはマイクロプロセッサを用いた技術によって、容易に実行することができる。
【０００３】
弁開度の制御方式には、遅い歩行速度から速い歩行速度までの全般にわたって連続的により微妙な制御を行う最適制御と、遅い歩行速度から速い歩行速度までを多段階（たとえば、５段階や１０段階など）に分割して、各段階ごとに制御しきい値をステップ状に大きさを変えて設定する多段階制御とが知られている。前者の最適制御は、高精度の制御という点では好ましいが、電源であるバッテリの消耗が激しいという難点がある。その点、後者の多段階制御は、段階的な制御であるためバッテリの消耗が少ない上、義足の歩行制御として充分な実用性をもつ。次の特許文献１が、そのような最適制御および多段階制御について触れている。
【特許文献１】特開平６−１８９９９３号公報
【０００４】
多段階制御は、上に述べた理由から、より実用性の高い制御方式ということができる。多段階制御のための弁開度の制御特性は、歩行速度に依存するだけでなく、各義足装着者の歩行の個性（人によって歩き方が異なる）にも依存する。したがって、各義足装着者が満足する制御を行うためには、義足を装着するに先立ち、義足側の電子制御回路に対し、各装着者の歩行に適した弁開度の制御データを設定し与えることが必要である。その設定は、義足側の電子制御回路と義足の外部の設定装置との間のデータのやり取り（つまり、通信）である。この通信は、有線形態（前記の特許文献１を参照）、あるいは無線形態（次に述べる特許文献２や３を参照）で行うことができる。
【特許文献２】特開平５−３３７１４６号公報（イギリス特許公開ＧＢ  ２２６８０７０  Ａに対応）
【特許文献３】イギリス特許公開ＧＢ  ２２８０６０９  Ａ
【０００５】
しかし、そのような弁開度の設定データは固定的なものではない。義足装着者の歩行能力は、歩行訓練によって変化するため、その変化に応じて設定データを適正に調整することが求められる。歩行訓練に伴って、義足装着者は速く歩くことができるようになる。したがって、通例、歩行速度の速い側での調整が必須である。この調整のタイミングあるいは調整の程度を判断するに際し、今までは、義足装着者からの要望に応じて、専門家（義肢装具士や理学療法士など）が経験や勘に頼って判断する傾向があった。その点、特許文献４は、調整のタイミングを客観的に知る方法、およびいくつかの調整方法を提案している。そこでは、実際の歩行に基づいた各弁開度の使用頻度を記憶し、最も速い歩行速度に対応する弁開度の使用頻度が所定以上になったとき、あるいは最も遅い歩行速度に対応する弁開度の使用頻度が所定以下になったときが調整のタイミングであると把握し、変化した後の弁開度−使用頻度という客観的なデータに適合するように調整を行っている。
【特許文献４】特開２００５−１１１１４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
発明者等は、実際の歩行に基づく各歩行速度に対する弁開度の使用頻度について、多数のデータに当たり検討および分析を重ねた。その結果、前記した特許文献４による考え方は、確かに調整のタイミングを客観的に知ることができるという技術的な意義があるが、最適な調整タイミングを必ずしも把握しきれないという難点、また、判断のためのデータ量を多く必要とする（たとえば、一万歩を超えるような歩行に基づくデータを蓄積しなければならない）という難点があることが判明した。
【０００７】
そこで、前記した多数のデータを使用頻度の分布の観点から見直しさらに検討を加えたところ、次のことに気付いた。すなわち、義足装着者が満足感をもつ理想的な歩行においては、各歩行速度に対する弁開度の使用頻度は富士山型の分布（ピークから離れるほど頻度は減少し、その減少はピーク付近から離れるほど緩やかになる）を示し、義足装着者の歩行能力が変化したとき、その富士山型の分布に歪が見出されるようになるという発見である。しかも、そのような富士山型の分布に歪が見られる時点は、前記した特許文献４に基づいて把握する調整すべきタイミングに至る前に位置する傾向がある。
【０００８】
この発明は、以上のような検討の結果を考慮してなされたものであり、義足の調整の経験が浅い者であっても、調整のタイミングを確実かつ適切に知ることができるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そのような課題を解決するため、この発明では、前記した発見、つまり「義足装着者の歩行能力が変化したとき（言い換えれば、調整が必要になったとき）、その富士山型の分布に歪が見出されるようになること」を活用する。
【００１０】
したがって、この発明は、義足における弁開度の設定データを調整すべきか否かを判断ないしは判定する技術であり、判定するプロセスとして、次の各工程を備える。
（Ａ）義足装着者の実際の歩行に基づく多段階の各弁開度の使用頻度データを蓄積する工程
（Ｂ）Ａ工程で蓄積した多段階の各弁開度の使用頻度データを微分し、微分値による各弁開度の使用頻度情報に変換する工程
（Ｃ）Ｂ工程で得た微分値による各弁開度の使用頻度情報が形作る波形に着目し、その波形に所定の値以上の大きさの歪があるという条件を充足するとき調整が必要であるとし、その条件を充足しないときその調整は不要であると判定する工程
【００１１】
義足において調整の要否を判定することは、妥当な調整を行うことと不離一体である。したがって、調整が必要であるという判定を得た後で、調整の大きさを定め、それに応じる調整を行うことよりも、前記歪に関連して定まる調整の大きさを予め得ておき、その調整の大きさが基準値以上であるか否かによって調整の要否を判定する方が好ましい。すでに得た調整の大きさに基づいて、歩行速度設定値と弁開度を求める処理を迅速に行うことができるからである。なお、調整の大きさは歪の大きさと関係があるため、調整の大きさを基準値と比較することは、歪の大きさが所定値以上であるかを知ることに通じる。
【実施の形態１】
【００１２】
義足側の電子制御回路は、通常、デ−タの演算、処理機能をもつＣＰＵと、ＣＰＵとデ−タのやり取りをしつつデ−タを記憶するメモリとを備える。したがって、そのような義足がもつＣＰＵやメモリを用いてこの発明のＡ、ＢおよびＣの各工程を実行することができる。その場合、義足自らが、弁開度の設定データの調整の要否を判定する機能（言い換えると、調整のタイミングを知らせる機能）をもつ。そのため、判定の結果を知らせる報知手段を義足に設けるのが好ましい。報知手段としては、光、音、振動など義足装着者や専門家が容易にキャッチすることができるものを選択することができる。報知手段の代表例は、電子制御回路の処理結果を視覚的に表示する表示部である。
【実施の形態２】
【００１３】
弁開度の設定データを義足に設定したり、すでにある設定データを調整する場合、一般的に、義足側と通信可能な外部の設定装置を用いる。したがって、Ａ、ＢおよびＣの各工程の中の少なくとも一部を外部の設定装置で実行させるようにすることができる。たとえば、義足側の電子制御回路にＡ工程を実行させ、外部の設定装置（この発明では、これを調整装置という）にＢ工程およびＣ工程を実行させる。したがって、この実施の形態２では、判定の結果を知らせる報知手段は義足外部の調整装置に設けることになろう。
【使用頻度データを微分することの技術上の意義】
【００１４】
理想的な歩行において、各歩行速度に対する弁開度の使用頻度は富士山型の分布の様相を呈する。そして、そのような富士山型の分布に歪が生じるとき、その歪を正すような調整が必要である。そこで、弁開度の使用頻度を微分すること（この微分することには、微分を近似する差分法を用いることを含むのは勿論である）は、使用頻度の分布の中の歪を顕現化させる意義がある。そのため、微分することは、分布の中の歪を把握しやすくする。また、前記した特許文献４の場合には、最も速い歩行速度に対応する弁開度の使用頻度、あるいは最も遅い歩行速度に対応する弁開度の使用頻度など、分布の中の一部についての変化を見出そうとしている。それに対し、この発明では、微分値による全体の分布に着目することにより、分布の全体についての変化を掴むことができる。それにより、たとえ義足の調整の経験が浅い者であっても、歪を的確に把握することができ、調整のタイミングを確実かつ適切に知ることができる。なお、微分値としては、１階微分した値、２階微分した値、あるいは２階を超える３階微分した値、または、それらの微分した各値の複数を組み合わせたものを用いることができる。データの処理がしやすい点からすると、２階微分した値による処理が好ましい。
【実施例】
【００１５】
図１は、この発明を適用する大腿義足１０の全体像を示している。大腿義足１０は、切断した断端を入れるための樹脂ソケット２０、ひざの屈曲−伸展の機能を得るためのひざ継手３０および接地部分となる足部４０を備える。また、大腿義足１０は、義足の軸線方向の長さを装着者に適合させるため、長さ調節可能なアダプタ５０や軸線周りの回転を可能にする回転継手５２をそれぞれ備える。そして、それらの構成部材の外側を脚形態のカバー６０が被う。
【００１６】
ひざ継手３０の部分を見ると、大腿義足１０は、大腿側の第１の構成部材（ニー部材）３１０と下腿側の第２の構成部材（フレーム部材）３２０とを回転可能に連結するひざ軸３３０を備える。さらに、大腿義足１０は、屈曲−伸展の機能を補助するための流体圧制御装置としてシリンダ装置７０を備える。この実施例の場合、流体圧制御装置７０は、空圧を利用したエアシリンダ装置である。エアシリンダ装置としては、たとえばＵＳＰ５，８９９，９４３号の明細書などが示す公知のものを適用することができる。
【００１７】
図２は、ひざ継手３０の部分の断面構造を明らかにしている。ひざ継手３０のフレーム部材３２０の内部上方には、ひざ軸３３０の周りに位置するブレーキ機構１２、ニー部材３１０側のマグネット１４ｍとフレーム部材３２０側の近接スイッチ１４ｓとを含むセンサ１４０がある。また、エアシリンダ装置７０は、ピストンロッド７２の一端に第１の支持点６０１、ハウジング部材である筒型のシリンダ本体７４の下部に第２の支持点７０２をそれぞれもつ。ピストンロッド７２は、シリンダ本体７４の内部に、仕切り部材としてのピストン７６を保持する。ピストン７６は、シリンダ本体７４の内部を第１室７０１と第２室７０２とに区画する。ひざが屈曲および伸展するとき、第１室７０１と第２室７０２との間にエアが流れる。第１室７０１と第２室７０２とを連絡する連絡通路が、ピストン７６の内部およびシリンダ本体７４の内部にある。それらの連絡通路は互いに並列である。シリンダ本体７４の中の連絡通路の途中に、弁の開度あるいは絞り具合を可変にした可変制御弁８０がある。可変制御弁８０は、ひざの屈曲に対して抵抗力を与えるための弁である。その弁の開度を大きくすればするほど屈曲に対する抵抗力を小さくし、また逆に、開度を小さくすればするほど屈曲に対する抵抗力を大きくする。
【００１８】
可変制御弁８０はニードル弁であり、ニードルを軸線方向に移動させることによって、弁の開度を変えることができる。駆動機構９０が、可変制御弁８０のニードルの移動を行う。駆動機構９０は、電子制御可能なステッピングモータ９２と、そのステッピングモータ９２の回転を直線運動に変換するねじ部９４とを備える。ねじ部９４が生じる直線的な動きによって、可変制御弁８０のニードルを軸線方向に移動させることができる。
【００１９】
駆動機構９０は、エアシリンダ装置７０のシリンダボトム側に位置する。そのシリンダボトム側には、また、駆動機構９０に制御指令を与える電子制御回路１００がある。電子制御回路１００は、後でさらに詳しく説明するようにマイクロコンピュータ機能をもつ。その回路１００には、バッテリ１５０に接続するための電源端子１５１、および義足装着者の各人に適合した制御データを設定するためのコネクタ５１０、さらには、マグネット１４ｍと近接スイッチ１４ｓとからなるセンサ（つまり、歩行速度検出のためのセンサ）１４０からの信号を受けるセンサ端子１４１がある。ここで、電源端子１５１およびセンサ端子１４１は、それぞれリード線を通してバッテリ１５０あるいはセンサ１４０に接続されている。それに対し、コネクタ５１０は、その差込み口をフレーム部材３２０に設けた開口窓３２０ｗに臨ませている。
【００２０】
図３は、この発明の義足１０と、その義足１０内部の電子制御回路１００と通信可能なパ−ソナルコンピュ−タ２００とを接続した構成のブロック図を示している。義足１０はすでに述べた大腿義足であり、電子制御回路１００を中心にして、センサ１４０、バッテリ１５０、駆動機構９０、可変絞り弁８０を備える。電子制御回路１００はマイクロコンピュータ機能をもち、データを演算、処理するＣＰＵ１２０と、ＣＰＵ１２０とデータのやり取りをしつつデータを記憶するメモリ１３０とを備える。この電子制御回路１００は、メモリ１３０内の制御データに基づいて、駆動機構９０を通して可変絞り弁８０の弁開度を制御する。この電子制御回路１００のメモリ１３０の中には、多段階の各弁開度の使用頻度デ−タを保存あるいは蓄積する部分もある。
【００２１】
また、調整装置であるパ−ソナルコンピュ−タ２００は、義足１０の外部にあり、有線あるいは無線による通信により、義足１０側の電子制御回路１００と相互に交信する。それにより、義足１０側の電子制御回路１００のメモリ１３０にデータを設定したり、設定したデータを更新したりする処理を行う。調整装置２００は、小型のマイクロコンピュ−タであり、たとえば複数のキーを含みデータの入力をするための入力部２１０と、その入力部２１０に入力されたデータを演算、処理するＣＰＵ２２０と、ＣＰＵ２２０と外部との通信を可能にする出力部２３０と、ＣＰＵ２２０のデータを表示する表示部２４０と、データを記憶するメモリ２６０とを備える。図には、有線による通信の例を示す。調整装置であるパ−ソナルコンピュ−タ２００と、義足１０側の電子制御回路１００とは、一端にコネクタ２７０（義足１０側のコネクタ５１０に適合するコネクタ）を付属したケ−ブル２５０を通して電気的な接続をとる。無線による通信では、義足１０側および調整装置２００の各入出力部に通信回路があり、それら通信回路を通して無線による相互交信が可能である。そのため、有線による場合のケーブル２５０などが不要であり、ケーブル２５０が歩行訓練やデータ処理の邪魔になることがない。
【００２２】
義足１０および調整装置２００を備える義足システムにおいて、歩行訓練の当初、義足１０側のメモリ１３０に対し、義足装着者の歩行に適合するであろう多段階にわたる弁開度の設定データ（つまり、歩行速度に対する弁開度の設定データ）を保存し設定する。この当初の設定データは、義足装着者と専門家との対話に基づく経験的なデータである。歩行訓練が進むにつれて義足装着者は義足に馴れ、それに応じて妥当な設定データは変化する。したがって、適正なタイミングで既存の設定データを再調整あるいは更新する（つまり、調整する）ことが望まれる。
【００２３】
この発明では、そのような調整のタイミングを客観的に把握するために、義足装着者の実際の歩行に基づく多段階の各弁開度の使用頻度データを蓄積し、その蓄積データを利用して調整要否の判定を行う。蓄積データは、実歩行に基づくデータであるので、その原始的な保存個所は義足１０側のメモリ１３０である。そして、メモリ１３０に保存したデータをデータ処理することにより、調整の妥当なタイミングを掴む。したがって、蓄積データのデータ処理については、義足１０側の電子制御回路１００で行うこともできるし、義足１０の外部の調整装置２００側で行うこともできる。調整の要否について、義足装着者や専門家などに確実に知らせるため、義足１０側または／および調整装置２００側に報知手段を設けることが好ましい。報知手段としては、たとえば発光素子による光、ブザーによる音、あるいはバイブレータによる振動などを発生する手段を用いる。
【００２４】
図４は、当初に設定した義足１０を装着した義足装着者の実歩行に基づく頻度情報の例を示している。横軸が歩行速度（つまりは、弁開度）であり、縦軸が歩数（つまりは、使用頻度）である。この頻度情報は、総歩数が数千歩の情報であり、比較的短時間で得ることができる。付言すると、頻度の分布が歩行速度の速い側に変位する段階（たとえば、総歩数が数万歩の段階）よりも、全く早い段階の情報である。
【００２５】
この図４において、富士山型の分布を示す分布曲線ａが、実際に取得した抽出分布であり、その分布曲線ａに沿う曲線ｂがそれの近似分布である。ここでは、近似分布ｂを用いて必要なデータ処理を行う。近似分布ｂに着目すると、最大歩数を示すピーク部分Ｍよりも右側（歩行速度の遅い側）がなだらかに減少している。歩行速度の遅い側がそのような単調な減少を示す時点になるとファジィ化などを適用して適正なデータ処理を行うことができる。そのような時点は、通常、総歩数が数千歩に達するよりも前の段階である。近似分布を示す曲線ｂ自体を検討したとしても、そこに歪（別にいうと、設定データの調整が必要と判断すべき現象）が生じているかを掴むことができない。
【００２６】
それに対し、近似分布ｂを１階微分あるいは１階差分した１階差分を示す曲線ｃ、さらには、近似分布ｂを２階微分あるいは２階差分した２階差分を示す曲線ｄを見ると、そこに明らかな歪を見出すことができる。多くの義足装着者について、歩行訓練の段階でそのような１階差分あるいは２階差分を示す曲線ｃ、ｄを取得し検討した結果、それら曲線ｃ、ｄの中に歪を見出すとき、それが義足における設定データを調整すべき時点に対応することを確認した。
【００２７】
曲線ｃ、ｄを見ると、最大歩数を示すピーク部分Ｍよりも左側（歩行速度の速い側）に分布曲線の波形に急な変化が見られ、そこに歪らしきものを見出す。しかし、１階差分を示す曲線ｃでは、そのような歪らしきものが歩数頻度ゼロを示すゼロ線Ｌの上方に位置するため、データ処理をする上で歪として捉えることが難しい。その点、２階差分を示す曲線ｄには、ゼロ線Ｌとクロスする個所があり、その個所に注目してデータ処理をすることができる。この場合、ゼロ線Ｌとクロスする個所Ｐに歪が位置するとし、その個所Ｐの前後の高さを歪の大きさとして把握する。その歪の大きさＹが所定のしきい値を超えるとき、設定データを調整することが必要であると判断するのが妥当である。歩数の大きさが歩行速度に応じて大きく変化しているので、しきい値については、最大歩数を示すピーク部分Ｍと個所Ｐとの間の距離Ｘ（歪の位置）を考慮して定めるのが良い。すなわち、しきい値は、ピーク部分Ｍに近いところで大きく、ピーク部分Ｍから離れるにつれて小さく設定するのが好ましい。
【００２８】
したがって、基本的には、所定のしきい値以上の歪が発生しているか否かを判断することによって、設定データの調整の要否を客観的に判定することができる。実際のデータ処理においては、すでに述べたように、２階差分を示す曲線ｄの歪が所定の大きさ以上であるか否かを直接的に判断するよりも、その歪の大きさに関連する調整の大きさという間接的な大きさが基準値以上であるか否かという判断をする方が良い。いずれにしろ、調整の要否は、歪に関連して定まる大きさが基準値以上であるか否かという比較判断で定まるため、非常に客観的である。調整要という判定があれば、調整の大きさに応じて歩行速度設定値と弁開度を求める処理を行うことができる。したがって、適切なタイミングに妥当な調整を行うことができる。
【００２９】
図５Ａは、図４に相当する調整前の各曲線を示し、図５Ｂは、調整後における同様の各曲線を示している。それら両図の比較から、調整前に見られる、個所Ｐ部分の明らかな歪が、調整後には是正されていることが分かるであろう。なお、総歩数が数千歩という比較的少ない段階の頻度情報であるため、数万歩あるいはそれを超えるような段階で見られるような分布の変化（たとえば、最大歩数を示すピーク部分Ｍの位置が歩行速度の速い側に変位するような変化）は見られない。
【００３０】
次に、以上に述べた考え方に基づいて、義足１０および／または調整装置２００が行う処理あるいは動作について説明しよう。義足１０のメモリ１３０に設定した歩行速度の設定データ（つまり、歩行速度に対する弁開度の設定データ）を調整するとき、一般的には、その調整を義足１０の外部の調整装置２００で行う。図６および図７は、歩行速度の設定データを外部の調整装置２００で行う際の処理の流れを示し、図６が義足１０側の義足フローチャート、図７が調整装置２００側の調整装置フローチャートをそれぞれ示している。
【００３１】
図６の義足フローチャートが示すように、義足１０側のＣＰＵ１２０は調整装置２００との通信の有無を判断する（Ｓ１）。その判断結果が「ＮＯ」のとき、センサ１４０からの情報を取得し（Ｓ２）、そのセンサ情報に基づいて歩行しているか否かを判断する（Ｓ３）。ついで、センサ情報に応じた歩行速度の設定値をメモリ１３０から取得し（Ｓ４）、取得した歩行速度の設定値に基づいて駆動機構９０によって可変制御弁８０の弁開度を制御する（Ｓ５）。また、メモリ１３０から制御に用いた歩行速度の設定値に対応する歩数情報を取得し（Ｓ６）、取得した歩数情報を加算（＋１）して同じメモリ１３０に再保存する（Ｓ７）。他方、ステップＳ１において調整装置２００との通信の有無が「ＹＥＳ」のときには、調整装置２００からの要求に応じてメモリ１３０内の歩数情報を調整装置２００側に送信する（Ｓ８）。その交信時、調整装置２００から歩行速度の設定データを受信するか否かを判断し（Ｓ９）、受信をするときには、受信する歩行速度の設定データをメモリ１３０に保存する（Ｓ１０）。このように新たな設定データを保存することに応じ、メモリ１３０内の歩数情報を全て消去し（Ｓ１１）、通信を終了する（Ｓ１２）。
【００３２】
それに対し、外部の調整装置２００は、図７に示すように、義足１０に対して通信を要求することによって（Ｓ２０）、義足１０との通信を開始することができる。調整装置２００のＣＰＵ２２０は、通信を開始したか否かを判断し（Ｓ２１）、開始に応じて義足１０に歩数情報を要求する（Ｓ２２）。そして、歩数情報の取得を完了したか否かを判断し（Ｓ２３）、取得完了を確認したら、歩数情報を歩速（歩行速度設定値）が速い順にソートおよび正規化して頻度情報を生成する（Ｓ２４）。ステップＳ２４における頻度情報は、図４における曲線ａ，ｂに相当する。次に、そのような頻度情報について２階差分を求め（Ｓ２５）、２階差分が示す曲線（図４における曲線ｄ）の中の歪の大きさおよび位置をそれぞれ算出する（Ｓ２６、Ｓ２７）。
【００３３】
それら歪の大きさと位置とは、ファジィ推論によって調整の大きさを計算する際の入力となる。そのため、歪の大きさとメンバシップ関数から第１のファジィパラメータ、歪の位置とメンバシップ関数から第２のファジィパラメータをそれぞれ算出する（Ｓ２８、Ｓ２９）。ついで、算出した第１および第２のファジィパラメータとに基づいて、ファジィ行列を算出する（Ｓ３０）。図８〜図１０は、ステップＳ２８〜Ｓ３０における計算例を示している。図８は、ある要素が集合に属する度合いを表すメンバシップ関数の一例である。ここでは、互いに０．２５ずつ変位する５つの領域ＺＲ、ＭＳ、ＭＭ、ＭＬおよびＬＧを規定し、各領域に対する寄与率を定める。たとえば、歪の大きさ０．７８８４３は、領域ＭＬに度合い０．８４６３、また、領域ＬＧに０．１５３７の度合いでそれぞれ属するが、その他の領域ＺＲ、ＭＳ、ＭＭには属さない。もう一方の歪の位置（ピーク距離）０．３７５は、領域ＭＳおよび領域ＭＭにそれぞれ度合い０．５で属するが、残りの領域ＺＲ、ＭＬ、ＬＧには属さない。図９は、メンバシップ関数によって定まる第１および第２のファジィパラメータを具体的に示している。図１０は、そのようにして得た第１および第２のファジィパラメータから算出したファジィ行列である。
【００３４】
調整の大きさは、ステップＳ３０で得たファジィ行列μij に対し、経験行列Ｗij を乗じることによりベクトルとして算出する（Ｓ３１）。経験行列Ｗij は、予め専門家の経験則により設定されるものである。経験行列Ｗij を設定するために、多数の専門家に対し、大きさと位置とが特定された歪を含む歩行データサンプルと、その歩行データサンプルに関係する義足の設定値サンプルとをそれぞれ多種与え、与えたものに対する調整すべきベクトルの大きさの回答を得る。経験行列Ｗij は、各専門家に与えた条件（歪の位置と大きさ）を入力したとき、各専門家からの回答をほぼ満足するような出力をするような内容であり、コンピュータによって反復計算することにより得ることができる。
【００３５】
図１０に示すファジィ行列μij と、図１１に示す経験行列Ｗij とを乗じるとき、図１２に示すような結果、すなわち、ベクトルの大きさとして１０．８８４２６を得る。そして、このベクトルの大きさが基準値以上であるか否かを判断する（Ｓ３２）。ステップＳ３２による判断の結果、基準値以上であるときには、調整が必要であるという「要調整」の表示を行い（Ｓ３３）、また、基準値を下回るときには、調整が不要であるという「調整不要」の表示を行う（Ｓ３４）。ここで、基準値は、たとえば１０である。したがって、ベクトルの大きさ１０．８８４２６は、その基準値１０以上であるため「要調整」となる。設定すべき基準値の大きさについては、たとえば、多段階の弁開度設定データが一段階以上変化するような値を選定することができる。したがって、基準値は、弁開度の設定データの細かさによって変わるし、ベクトルの大きさに応じた調整方法によっても変わる。調整の要否を判定する判定手段は、調整装置２００のＣＰＵ２２０であり、「要調整」あるいは「調整不要」という表示は、ＣＰＵ２２０からの指令に応じて表示部２４０が行う。表示部２４０による表示は視覚的なものであるが、調整に関与する者に確実に報知するため、視覚的な表示に加えて音声などによる報知を加えることもできる。
【００３６】
「要調整」の判定がなされると、調整すべきベクトルの大きさに応じて、歩行速度設定値を調整する処理を行うことになる（Ｓ３５）。調整の具体的な方法は、特定のものに限られず、いくつかの方法がある。すでに設定した設定データのグラフ上、歩行速度が最速の点とその次に速い点とを結ぶ直線の延長線上に調整点を設定する第１の方法、設定データのグラフが滑らかになるように調整点を設定する第２の方法、固定の傾きで接続する第３の方法、設定データのグラフにおける平均の傾きと同じ傾きでベクトルの大きさ分だけ離れた位置に設定する第４の方法などが考えられる。ここでは、第４の方法で行うことにより、図１３に示すように、調整前の歩行速度が最速の点Ｆから横軸方向９、縦軸方向２だけ移動したところに位置する点Ａを調整点に設定する。すなわち、新しい調整点Ａを設定することにより、弁開度の設定データが歩行速度の速い側に一段拡充されたことになる。ステップＳ３５における調整を完了したら、調整装置２００は、調整後の歩行速度設定値を義足１０側に送信し（Ｓ３６）、調整装置２００による調整の作業が終了する。
【００３７】
以上に述べた実施例では、調整の要否を調整装置２００側で判定し、しかもまた、必要な調整を調整装置２００側で算出して義足１０側に送信するようにしている。しかし、歩行速度設定値の調整を調整装置２００側で行う一方、調整の要否の判断を義足１０側で行うようにすることができる。さらには、調整の要否の判断ならびに歩行速度設定値の調整の両方を義足１０側で自動的に行うようにすることもできる。
【００３８】
図１４および図１５は、義足１０側で調整の要否の判断をし、歩行速度設定値の調整は調整装置２００側で行う場合についての義足フローチャートの別の例を示している。その処理を義足１０で行うか調整装置２０側で行うかの点で違いはあるが、多くの処理が図６および図７で述べたものと共通する。したがって、共通する部分については、図示することに止め、重複する説明は省略する。ここで、留意すべきことは、調整すべきベクトルの大きさが基準値以上であるとき、調整が必要であるという「要調整」フラグをセットし（Ｓ４５）、その「要調整」フラグセットを調整装置２００側に送信することである（Ｓ４７）。「要調整」フラグセットを受信した調整装置２００は、「要調整」を表示部２４０に表示し、操作する関係者に歩行速度設定値の調整を促すことができる。なお、義足１０による歩数が基準以上あるか否かに応じて（Ｓ４０）、調整の要否を判断する各処理を始めるようにしている点にも注目されたい。それは、調整が必要な事態が経験的にたとえば数千歩という基準歩数を超える段階であることに基づく。
【００３９】
図１６および図１７は、調整の要否の判断ならびに歩行速度設定値の調整の両方を義足１０側で自動的に行う場合についての義足フローチャートのさらに別の例を示している。歩行速度設定値の調整を義足１０が自動的に行うという特徴があるが、各処理自体はすでに述べた場合と同様である。留意すべき点は、歩行しているか否かの判断（Ｓ６２）が「否」／「ＮＯ」のときに、調整の要否の判断、ならびに歩行速度設定値の調整のための各処理を行うようにしていることである。
【００４０】
なお、この発明は、各種の制御を伴う義足に適用することができる。たとえば、この発明は、遊脚相の制御を伴う場合だけでなく、立脚相の制御を伴う場合にも適用することができるし、遊脚相と立脚相の両方の制御を伴う場合にも適用することができる。勿論、流体圧制御装置としては、ピストンタイプであるエアシリンダ装置のほか、揺動ベーンを含むロータリタイプのものをも適用することができる。ピストンタイプの装置を立脚相制御に用いた例としては、たとえば、ＵＳＰ２,５３０,２８６号、あるいはＵＳＰ２,５６８,０５３号などが明らかにしている。また、ロータリタイプの装置を用いたものについては、たとえば、ＵＳＰ５,７０４,９４５号（特開平８−３１７９４４号に対応）、ＵＳＰ５,３８３,９３９号（特開平５−２１２０７０号に対応）、あるいはＵＳＰ２,６６７,６４４号などが明らかにしている。なお、たとえば義足の立脚相制御としてイールディング制御にこの発明を適用するとき、設定すべき制御データとしては、義足への荷重の有無を検出（判別）する荷重センサに関係するしきい値や、歩行速度と弁開度との特性などがある。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】この発明を適用する義足の一例を示す図である。
【図２】図１の義足のひざ継手の部分を示す断面構造図である。
【図３】この発明による義足と調整装置との接続関係を示すブロック図である。
【図４】当初に設定した義足を装着した義足装着者の実歩行に基づく頻度情報の例を示す図である。
【図５Ａ】図４に相当する調整前の各曲線を示す図である。
【図５Ｂ】調整後における図５Ａと同様の各曲線を示す図である。
【図６】この発明による義足フローチャートの一例を示す。
【図７】この発明による調整装置フローチャートの一例を示す。
【図８】メンバシップ関数の一例を示す。
【図９】第１および第２のファジィパラメータを具体的に示す図である。
【図１０】図９に示す第１および第２のファジィパラメータから算出したファジィ行列を示す図である。
【図１１】経験行列を示す図である。
【図１２】調整すべきベクトルの大きさを示す図である。
【図１３】この発明による調整の具体例を示す弁開度−歩行速度設定値のグラフを示す。
【図１４】この発明による義足フローチャートの別の例を示す第１分図である。
【図１５】図１４と組み合う第２分図である。
【図１６】この発明による義足フローチャートのさらに別の例を示す第１分図である。
【図１７】図１６と組み合う第２分図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  義足（大腿義足）
３１０  第１の構成部材（ニー部材）
３２０  第２の構成部材（フレーム部材）
７０  流体圧制御装置（エアシリンダ装置）
８０  可変制御弁
９０  駆動機構
１００  電子制御回路
１２０  義足側のＣＰＵ
１３０メモリ
２００  調整装置
２２０  調整装置側のＣＰＵ
２４０  表示部
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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