(57)【要約】  本発明の目的は歩行補助ウェアラブルデバイス及び方法の提供であり、前記デバイスは、各取付位置において人の体に取り外し可能に取り付けられるよう構成された少なくとも１つの支持部材（２）と、前記少なくとも１つの支持部材（２）に固定された少なくとも電源手段（３）と、前記少なくとも１つの支持部材（２）に取り付けられかつ少なくとも前記電源手段（３）に電気接続された少なくとも１つの光源（４，４１，４２）と、歩行状態を示す少なくとも１つの制御パラメータ（Ｐc）を検出するよう構成された少なくともセンサ手段（８）と、前記少なくとも１つの制御パラメータ（Ｐc）に応じて前記少なくとも１つの光源（４，４１，４２）の起動及び動作停止を制御するよう構成された少なくとも１つの処理ユニット（９）であって、前記少なくとも電源手段（３）と、前記少なくとも１つの光源（４，４１，４２）と、前記少なくともセンサ手段（８）と、に動作可能に接続された少なくとも１つの処理ユニット（９）と、を備え、前記少なくとも１つの光源（４，４１，４２）は、使用において、前記人が歩行方向（ｘ−ｘ）に沿って前方に動くために足を移動させるべき先である少なくとも１つの前方踏み出しポイント（６，６１，６２）における地面に向けて、少なくとも１つの可視光ビーム（５，５１，５２）を放射するよう構成されている。前記制御パラメータは、歩行中の、前記人の体の少なくとも一部の、ある瞬間の位置に関連する角度又は変位の測定値に対応する。【選択図】図１
2020537587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各取付位置において人の体に取り外し可能に取り付けられるよう構成された少なくとも１つの支持部材（２）と、
前記少なくとも１つの支持部材（２）に固定された少なくとも電源手段（３）と、
前記少なくとも１つの支持部材（２）に取り付けられかつ少なくとも前記電源手段（３）に電気接続された少なくとも１つの光源（４，４１，４２）と、
歩行状態を示す少なくとも１つの制御パラメータ（Ｐc）を検出するよう構成された少なくともセンサ手段（８）と、
前記少なくとも１つの制御パラメータ（Ｐc）に応じて前記少なくとも１つの光源（４，４１，４２）の起動及び動作停止を制御するよう構成された少なくとも１つの処理ユニット（９）であって、前記少なくとも電源手段（３）と、前記少なくとも１つの光源（４，４１，４２）と、前記少なくともセンサ手段（８）と、に動作可能に接続された少なくとも１つの処理ユニット（９）と、を備え、
前記少なくとも１つの光源（４，４１，４２）は、使用において、前記人が歩行方向（ｘ−ｘ）に沿って前方に動くために足を移動させるべき先である少なくとも１つの前方踏み出しポイント（６，６１，６２）における地面に向けて、少なくとも１つの可視光ビーム（５，５１，５２）を放射するよう構成され、
前記少なくとも１つの制御パラメータ（Ｐc）は、歩行中の、前記人の体の少なくとも一部の、ある瞬間の位置に関連する角度又は変位の測定値に対応するものであり、
前記光源は、少なくとも前記光ビームの伝搬軸の方向及び／又は前記光源の位置を変更するために、可動支持部材に取り付けられており、
前記可動支持部材は、少なくとも１つのモータのシャフトに動的に接続されており、
前記モータは、制御ユニットにより起動され、
前記制御ユニットは、前記光源の空間内の位置又は前記位置の変化の測定信号を受信するように構成され、
前記制御ユニットは、前記光源の位置の前記測定信号に応じて前記モータを起動させるための信号を生成するよう構成され、
この制御の信号は、前記光源の位置の変化、即ち前記光ビームの前記伝搬軸の方向の変化、したがって前記光ビームによって入射面上に生成されるフットプリントの位置、を補うために適応されるものである、歩行補助ウェアラブルデバイス。
【請求項２】
前記光源の位置及び／又は経時的な前記位置の変化を測定する前記センサは、好ましくはＭＥＭＳ又はＮＥＭＳ技術で作成された加速度計とジャイロスコープの組み合わせからなる、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記光源の位置及び／又は経時的な前記位置の変化を測定する前記センサは、前記歩行状態を示す前記少なくとも１つの制御パラメータ（Ｐc）を検出するように構成されたセンサでもある、請求項１又は２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記取付位置は下肢における位置であり、前記角度は前記下肢の大腿骨と脛骨との間の相互の位置に関連する角度である、請求項１〜３の何れか一項に記載のデバイス。
【請求項５】
前記取付位置は、前記デバイスを支持する前記下肢の膝関節に実質的に対応する、請求項１〜４の何れか一項に記載のデバイス。
【請求項６】
前記少なくとも１つの光源（４，４１，４２）は、前記膝関節の矢状対称面に対して実質的に外側の横の位置若しくは実質的に内側の横の位置において前記少なくとも１つの支持部材（２）に取り付けられている又は実質的に前記矢状対称面において前記支持部材（２）に取り付けられている、請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
前記少なくとも１つの光源（４，４１，４２）は、前記少なくとも１つの支持部材（２）に対して移動可能に取り付けられており、
前記少なくとも１つの前方踏み出しポイント（６，６２）は、前記人が、前記デバイスを支持する前記下肢の足を移動させるべき先であるポイントに対応している、請求項５に記載のデバイス。
【請求項８】
前記デバイスは、前記少なくとも１つの光源（４，４１，４２）を変位させるための少なくともアクチュエータ手段（１０）を備え、
前記アクチュエータ手段は、使用において、前記膝関節と交差しかつ前記前方方向（ｘ−ｘ）に平行な平面に沿って前記少なくとも１つの光源（４，４１，４２）を変位させるよう構成されている、請求項７に記載のデバイス。
【請求項９】
前記少なくとも１つの光源（４）は、前記少なくとも１つの膝関節を実質的に横断する軸に平行な軸の周りに回転可能に、前記少なくとも１つの支持部材（２）に取り付けられており、
前記少なくともパッシブ型アクチュエータ手段（１０）は、一方側で少なくとも１つの光源（４）に連結されかつ他方側で前記人のウエスト又は大腿部に連結された少なくとも１つのロープを備え、これにより、前記少なくとも１つの光源（４，４１，４２）が、歩行中に、前記膝関節と交差しかつ前記前方方向（ｘ−ｘ）に平行な平面に沿って、前記地面に垂直な軸に対して前記大腿骨の位置に応じて移動可能に構成されている、請求項８に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの光源（４，４１，４２）は、前記少なくとも１つの膝関節を実質的に横断する軸に平行な軸の周りに回転可能に、前記少なくとも１つの支持部材（２）に取り付けられており、
前記少なくともアクチュエータ手段（１０）は、前記少なくとも１つの光源（４）によって下部に支持された少なくとも１つの重りを備えており、これにより、前記光源（４）が、歩行中に、重力によって前記膝関節と交差しかつ前記前方方向（ｘ−ｘ）に平行な平面に沿って移動可能に構成されている、請求項８に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記アクティブアクチュエータ手段には、前記少なくとも１つの処理ユニット（９）によって送信される制御パラメータ（Ｐc）に応じて前記膝関節と交差しかつ前記前方方向（ｘ−ｘ）に平行な平面に沿って前記少なくとも１つの光源（４）を変位させるよう構成された少なくとも１つのサーボ制御アセンブリ（８ｃ）が、前記少なくとも１つの支持部材（２）と前記少なくとも１つの光源（４）との間に設けられている、請求項８に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの制御パラメータ（Ｐc）は、前記地面に垂直な軸に対する前記大腿骨の回転を示すパラメータである、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの支持部材（２）と前記少なくとも１つの光源（４）との間に設けられた前記少なくとも１つのサーボ制御アセンブリ（８ｃ）は、前記少なくとも１つの処理ユニット（９）によって送信される前記少なくとも１つの制御パラメータ（Ｐc）に応じて横断平面に沿って前記少なくとも１つの光源を変位させるよう構成されている、請求項１１又は１２に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの制御パラメータ（Ｐc）は、大腿骨と脛骨の間のある瞬間のねじれ及び／又は前記膝関節のある瞬間の横方向への曲がりを示すパラメータである、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記デバイスが、前記少なくとも１つの可視光ビーム（５）のための少なくともディフレクタ手段（１１）を備え、
平面は、前記膝関節と交差しかつ前記前方方向（ｘ−ｘ）に平行である、請求項３〜６の何れか一項に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記少なくともディフレクタ手段（１１）は、少なくとも１つのレンズ系及び／又はミラー系を備え、
前記少なくとも１つのレンズ系及び／又はミラー系は、前記少なくとも１つの光源（４）によって放射された前記少なくとも１つの可視光ビーム（５）を受けてこのビームを前記地面に向かわせるよう構成されており、
前記ディフレクタ手段（１１）は、少なくとも前記処理ユニット（９）に動作可能に接続されているとともに、前記少なくとも１つの処理ユニット（９）によって送信される制御パラメータ（Ｐc）に応じて方向付け可能である、請求項１５に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの制御パラメータ（Ｐc）は、前記地面に垂直な軸に対する前記大腿骨の回転を示すパラメータである、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記人が前記デバイスを支持する一方の下肢の反対側の足を動かすべき先であるポイントに対応する第１前方踏み出しポイント（６１）における地面に投じることができる第１ビーム（５１）と、前記人が前記デバイスを支持する前記下肢の足を動かすべき先であるポイントに対応する第２前方踏み出しポイント（６２）における前記地面に投じることができる第２ビーム（５２）と、に前記少なくとも１つの可視光ビーム（５）を分裂させることが可能なように、前記ディフレクタ手段（１１）を方向付け可能である、請求項１６又は１７に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記第１ビーム（５１）及び前記第２ビーム（５２）は、前記デバイスを支持する前記肢の前記膝関節の屈曲を示す前記少なくとも１つのさらなる制御パラメータ（Ｐc）に応じて、交互に投じることができる、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの光源は、少なくとも、
請求項１〜１５に記載の１つの第１光源（４１）と、
請求項１〜１５の何れか一項に記載の１つの第２光源（４２）と、を備える、請求項１〜１５の何れか一項に記載のデバイス。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの第１光源（５１）及び前記少なくとも１つの第２光源（５２）は、ＬＥＤストリップからなる又はＬＥＤストリップを備える、請求項２０に記載のデバイス。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの前方踏み出しポイント（６，６１，６２）は、円形若しくは楕円形平面形状又は足の裏の形状である、請求項１〜２１の何れか一項に記載のデバイス。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの光源（４，４１，４２）は、単色光又は多色光の可視レーザ光源である、請求項１〜２２の何れか一項に記載のデバイス。
【請求項２４】
前記少なくとも１つの処理ユニット（９）に動作可能に接続されるとともに、少なくとも１つの遠隔操作ユニットから制御信号（Ｓc’’’）を受信する又は前記少なくとも１つの遠隔操作ユニットに制御信号（Ｓc’’’）を送信するよう構成された少なくとも１つの送受信ユニット（１２）を備える、請求項１〜２３の何れか一項に記載のデバイス。
【請求項２５】
前記取付位置は、前記ウエスト又は胴における位置であり、
前記変位の測定値は、前記前方方向（ｘ−ｘ）に沿った、前記人の前記ウエスト又は胴の変位の測定値である、請求項１〜３の何れか一項に記載のデバイス。
【請求項２６】
前記取付位置は、人のウエスト又は胴の中央位置に実質的に対応し、オプションで、前記人の体の矢状対称面と交差する、請求項２５に記載のデバイス。
【請求項２７】
前記少なくとも１つの光源（４）は前記少なくとも１つの支持部材（２）に対して移動可能に取り付けられており、
前記少なくとも１つの前方踏み出しポイント（６，６１，６２）は、前記少なくとも１つの可視光ビーム（５）によって生成されたマーク（７）のなかにあり、
前記少なくとも１つのマーク（７）は、前記前方方向（ｘ−ｘ）に沿って対称に配された円形形状である、請求項２５又は２６に記載のデバイス。
【請求項２８】
前記少なくとも１つの前方踏み出しポイント（６，６１，６２）は、前記少なくとも１つの前方方向（ｘ−ｘ）の右又は左に横方向に変位する、請求項２７に記載のデバイス。
【請求項２９】
前記少なくとも１つの処理ユニット（９）及び前記少なくとも１つの光源（４）に動作可能に接続されているとともに、使用において、前記地面にほぼ垂直かつ前記前方方向（ｘ−ｘ）と少なくとも交差する平面に沿って前記少なくとも１つの光源（４）を動かすよう構成された少なくともアクチュエータ手段（１０）を備える、請求項２５〜２８の何れか一項に記載のデバイス。
【請求項３０】
前記デバイスは、前記少なくとも１つの可視光ビーム（５）の少なくともディフレクタ手段（１１）を備え、
前記少なくともディフレクタ手段（１１）は、前記少なくとも１つの光源（４）によって放射された前記少なくとも１つの可視光ビーム（５）を受けて、これを、前記地面にほぼ垂直かつ前記少なくとも１つの前方方向（ｘ−ｘ）と交差する平面に沿って、前記地面に向かわせるよう構成され、
前記ディフレクタ手段（１１）は、少なくとも前記処理ユニット（９）に動作可能に接続されているとともに、前記少なくとも１つの処理ユニット（９）によって送信された制御パラメータ（Ｐc）に応じて方向付け可能である、請求項２５〜２９の何れか一項に記載のデバイス。
【請求項３１】
前記少なくとも１つの制御パラメータ（Ｐc）は、前記地面に垂直な軸に対する前記大腿骨の回転を示すパラメータ及び／又は前記人の胴若しくはウエストのその瞬間の変位の測定値を示すパラメータである、請求項３０に記載のデバイス。
【請求項３２】
少なくとも１人の人の歩行状態を示す少なくとも１つの制御パラメータ（Ｐc）を検出する工程（工程１１０）と、
そのように検出された前記少なくとも１つの制御パラメータ（Ｐc）に応じて、前記人が歩行中にその瞬間に用いられる足を移動させるべき先である少なくとも１つの前方踏み出しポイント（６，６１，６２）における地面に向けて、前記少なくとも１つの光源（４，４１，４２）によって少なくとも１つの可視光ビーム（５，５１，５２）を放射する工程（工程１２０）と、を有し、
前記少なくとも１つの制御パラメータ（Ｐc）は、歩行中における、前記人の体の少なくとも一部の、ある瞬間の位置に関連する角度又は変位の測定値に対応し、
前記方法は、さらに、
前記光源から放射された前記光ビームの伝搬方向を参照して、前記光源の空間内の位置及び前記光源の配向を測定する工程と、
前記光源により放射された前記光ビームによって生成されるフットプリントの入射面上における位置を動かないよう維持するように、放射された前記光ビームの前記伝搬方向を参照して、前記光源の前記位置の測定値及び前記配向に応じて、前記光源の配向を変更する工程と、を有する、人の歩行を補助する方法。
【請求項３３】
前記制御パラメータは、
前記地面に垂直な軸に対する前記人の下肢の大腿骨の回転、及び／又は、
前記肢の大腿骨と脛骨の間のある瞬間のねじれ、及び／又は、
前記下肢の前記膝関節のある瞬間の横方向の曲がりに関連する、あるいは、
前記制御パラメータは、前記歩行中における、前記前方方向（ｘ−ｘ）に沿った、前記人の前記ウエスト又は胴の変位の測定値に関連する、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記少なくとも１つの可視光ビーム（５，５１，５２）を放射する少なくとも１つの工程（工程１２０）は、少なくとも１つの対応する光源（４，４１，４２）を変位させる少なくとも１つの工程（工程１２１）及び／又は前記少なくとも１つの光源（４，４１，４２）から出る少なくとも１つの可視光ビーム（５，５１，５２）を方向変更させる少なくとも１つの工程（工程１２２）を有し、
前記変位させる工程（１２１）及び前記方向変更させる工程（１２２）は、一方が他方の前に実行されるように順に実行可能であり又は前記少なくとも１つの制御パラメータ（Ｐc）の値に応じて同時に実行可能であり、
前記可視光ビームは、歩行中に、前記人が足を持ち上げてその足を前記少なくとも１つの前方踏み出しポイントに持っていく間に静止したままである、前記地面の各前方踏み出しポイント（６，６１，６２）に向けられる、請求項３２又は３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記少なくとも１つの光源（４，４１，４２）が前記膝関節において人に装着された場合、前記変位させる工程（１２１）は、前記光源が、前記光源（４，４１，４２）を装着している前記人の歩行中にその人が前記前方方向（ｘ−ｘ）に一歩踏み出す間に静止したままの対応する前方踏み出しポイント（６，６１，６２）において、前記地面に前記可視光ビーム（５，５１，５２）を投じることができるように、前記膝関節と交差しかつ前記前方方向（ｘ−ｘ）に傾斜した及び／又は平行な平面に沿って前記少なくとも１つの光源（４，４１，４２）を変位させるサブ工程を有する、請求項３２〜３４の何れか一項に記載の方法。
【請求項３６】
前記少なくとも１つの光源（４，４１，４２）が前記膝関節において人に装着された場合、前記方向変更させる工程（１２２）は、前記可視光ビーム（５，５１，５２）を、前記光源（４，４１，４２）を装着している前記人の歩行中に前記人が前記前方方向に一歩踏み出す間に静止したままの対応する前方踏み出しポイント（６，６１，６２）において、前記地面に投じることができるように、前記膝関節と交差しかつ前記前方方向（ｘ−ｘ）に傾斜した及び／又は平行な平面に沿って前記少なくとも１つの可視光ビーム（５，５１，５２）を方向変更させる少なくとも１つのサブ工程を有する、請求項３２〜３５の何れか一項に記載の方法。
【請求項３７】
前記少なくとも１つの光源（４）が前記ウエスト及び／又は胴において人に装着された場合、前記少なくとも１つの光源（４）を変位させる工程（１２１）は、前記少なくとも１つの光源（４）を、前記地面にほぼ垂直かつ前記前方方向（ｘ−ｘ）と交差する平面に沿って変位させるサブ工程を有する、請求項３２〜３４の何れか一項に記載の方法。
【請求項３８】
前記少なくとも１つの光源（４）が前記ウエスト及び／又は胴において人に装着された場合、前記方向変更させる工程（１２２）は、前記可視光ビーム（５）を、前記光源（４）を装着している前記人の歩行中に前記人が前記前方方向に一歩踏み出す間に静止したままの対応する前方踏み出しポイント（６１，６２）において、前記地面に投じることができるように、前記地面にほぼ垂直かつ前記前方方向（ｘ−ｘ）を交差する少なくとも１つの平面に沿って前記少なくとも１つの可視光ビーム（５）を方向変更させる少なくとも１つのサブ工程を有する、請求項３２〜３４、３７の何れか一項に記載の方法。
【請求項３９】
前記少なくとも１つの可視光ビーム（５，５１，５２）を放射する工程（１２０）が、連続的又は断続的に行われる、請求項３２〜３８の何れか一項に記載の方法。
【請求項４０】
前記少なくとも１つの制御パラメータ（Ｐc）を少なくとも１つの遠隔制御ユニットに送信する工程（１３０）を有し、
前記少なくとも１つの遠隔制御ユニットにおいて実行された分析に応じて、前記少なくとも１つの可視光ビーム（５，５１，５２）の少なくとも１つの制御信号（Ｓc’’’）を受信する工程（１３０）を、オプションで有する、請求項３２〜３９の何れか一項に記載の方法。
【請求項４１】
前記少なくとも１つの分析が、前記少なくとも１つの制御パラメータ（Ｐc）と前記少なくとも１つの参照パラメータの間の少なくとも１つの比較を備え、
前記少なくとも１つの参照パラメータは、前記人の性別、年齢及び病状に基づき定義できる１以上の閾範囲をオプションで備える、請求項４０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対応する独立請求項の前提部に記載の歩行補助ウェアラブルデバイス及びその方法を対象とする。
【０００２】
本発明は、例えば手術後若しくは事故後の回復段階における運動障害のある人のリハビリ、又は運動障害を引き起こすパーキンソン病若しくは他の疾病のような医学的状態を患っている人のリハビリの分野に特に応用可能である。
【背景技術】
【０００３】
特にパーキンソン病を参照すると、このような疾病を患う人に影響を与える共通の問題は「固まる」こと、即ち、その人が歩こうとしても、一歩踏み出すために地面から足を持ち上げることができない障害である。
【０００４】
「固まる」問題及びより一般的には歩行補助の問題を解決しようと試みる様々なデバイスが長年にわたり開発されてきた。そのようなデバイスは、人の前方かつ人からある程度離れた位置の地面上に、専門用語でマーカーとも称される可視光を投じる。マーカーは、人が歩いてそれを通過するよう促されるものであって、例えば前方方向に対し垂直な線の形状又は明るいスポット若しくは歩行地面よりも明るいものなどのあらゆる所望の形状のものである。
【０００５】
そのような可視光を生成するデバイスは、例えばリハビリ対象の人ステッキ又は歩行支持部材に取り付けられており、その人と投影されたマーカーとの距離は調節可能である。
【０００６】
例えば米国特許出願第２０１６／０３１０３４１号に記載されたデバイスのような歩行補助用に構成されたウェアラブルデバイスも存在する。そのようなデバイスは、下肢、特に膝関節において人に装着されるように提供され、とりわけ、人の前方方向（周知技術を示す図１の軸ｘ−ｘ）に対して角度を付けてオフセットされた前方踏み出し領域１５にある地面に向けてビームを投影するよう構成された光源１４を備える。
【０００７】
したがって、米国特許出願第２０１６／０３１０３４１号に記載されたウェアラブルデバイスは、歩行する人がデバイスを支持する一方の下肢とは逆の足を置くポイントに対応するマーク１５を地面に生成する。
【０００８】
また、そのようなデバイスは、デバイスを支持する下肢において人によって装着された靴のソールに設けられた光源を起動させるための起動ユニットを備える。起動ユニットは、置かれた足によってその上に加えられた圧力を検出し、圧力がゼロよりも大きいとき即ち足が地面上にあり故に人が一歩踏み出すために他方の足を持ち上げようとしているときに光源を起動させるためのものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の全てのデバイスには数々の欠点がある。
【００１０】
例えば歩行支持部材又はステッキに取り付けられたウェアラブルでないデバイスは、地面にマーカーを生成するが、地面上のその位置はデバイスが取り付けられる歩行支持部材又はステッキがどのように使用されるかに大きく依存し、そして、そのようなデバイスを使用する人はしばしば年老いている又は運動機能が低下していることから、地面に対するマーカーの安定性が損なわれ、即ち歩行中、特に人がそのようなマーカーを通ろうと自身の足を持ち上げる際に、地面上の正確なポイント又は領域内にマーカーを維持することができない。
【００１１】
ウェアラブルデバイス、より具体的には米国特許出願第２０１６／０３１０３４１号に記載されたようなデバイスに関しては、また他のデバイスに関してもそうだが、これらのデバイスは、足をマークに届かせるために人が自身の足を持ち上げる際における歩行中に静止状態が保たれる（即ち地面の正確なポイント又は領域内に保たれる）マークを地面に生成することができない。この欠点によって、例えば米国特許出願第２０１６／３１０３４１号、米国特許出願第２００６／０２５８３６号、米国特許出願第２００６／２９２５３３号、国際公開公報第２０１１／１３０２２３号及び欧州特許出願第３０２７８６９号などに記載のような既知のシステムは実用化に至っておらずユーザの評判もよくない。実際に、歩行中の時間の経過に伴う変化にも起因する明るいスポットの位置感度及びその低い安定性によって、地面上に静止したままではない照らされたゾーンに集中することはユーザにとって困難であり、したがってデバイスを使用しても適切な歩行は容易にはならず、照らされたゾーンを追うユーザは、物理的な観点したがって筋力の観点及び知的成果の観点の両方から非常に疲弊してしまう。
【００１２】
運動リハビリテーション及び新たな姿勢設定の分野においては、既知のデバイスは実験的応用を超えるには至らず、完成された量産品には一度もならなかった。
【００１３】
米国特許出願第２０１６／３１０３４１号からわかるように、そのようなデバイスは一方の（デバイスが装着されている方とは逆の）下肢のみをリハビリするために提供されるものである。したがって全体的なリハビリには、２つのデバイスをそれぞれ各下肢に装着させる必要がある。
【００１４】
それだけではなく、一歩の距離（即ち人と各デバイスによって投影されるマークとの間の距離）を変更するためには、米国特許出願第２０１６／０３１０３４１号に教示されたデバイスは、デバイス自体が下肢に取り付けられた位置、例えば膝と臀部の間に備えられた位置を、変更しなければならない。したがって、リハビリを受ける人に対する地面に投影されたマークまでの距離の調節は面倒となり得るとともにリアルタイムで即ち歩行中に行うことができない。
【００１５】
したがって、上記の欠点を克服するために歩行補助の分野における最先端技術を改善する必要がある。
【００１６】
したがって、本発明の主な目的は、歩行補助ウェアラブルデバイスを装着した人の動きとは独立して、地面に投影されたマークを正確に一定に保つことができる歩行補助ウェアラブルデバイス及び対応する方法を提供することである。
【００１７】
本発明の別の目的は、人の両方の下肢をリハビリすることができる歩行補助ウェアラブルデバイス及び対応する方法を提供することである。
【００１８】
本発明のさらに別の目的は、歩行中にも人と地面に投影されたマークとの間の距離を容易に調整することができる歩行補助ウェアラブルデバイス及び対応する方法を提供することである。
【００１９】
本発明のさらに別の目的は、製造及び実行が容易な歩行補助ウェアラブルデバイス及び対応する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、請求項１に記載の歩行補助ウェアラブルデバイスによって上記の目的を達成する。
【００２１】
本発明の好ましい実施形態では、光源は、少なくとも１つの自由度で変位可能に取り付けられるとともに、放射される光ビームの少なくとも伝搬方向を変更し、前記変位は、前記光源の空間内の位置の少なくとも１つの制御パラメータに応じてモータを起動させる信号を生成する制御ユニットによって制御される電動モータによって制御される。
【００２２】
特に、光源の支持部材は、球体タイプ又は２つ、好ましくは３つの軸に沿って光源を揺動可能な支持部材である。
【００２３】
そのような支持部材は、多くの構成及び実装バリエーションが当業者に周知であり、市場において容易に見つけることができる。
【００２４】
空間内における光源の位置についての異なるタイプのセンサを提供することができる。
【００２５】
好ましい実施形態によれば、空間内における光源の位置の変化を測定し、即ち光源の位置を経時的に追跡し、空間内の光源の位置の変化を検出するために前記信号に応じてモータを起動させるための制御信号を生成し、これにより、前記位置の変化による光源によって生成されたマークの変位を補うように構成されている。
【００２６】
本発明の好ましい実施形態によれば、所望の動作速度を得るために、各光源と、ＭＥＭＳと称されるタイプのセンサとを組み合わせる。
【００２７】
そのようなセンサは、少なくとも１つの加速度計と１つのジャイロスコープの組み合わせによって、空間内における対象の位置変化を検出する。
【００２８】
ＭＥＭＳタイプのセンサは、ここでの例では例えば重力場内の肢の動きによってキャパシタの面に慣性的なストレスがかけられた時のキャパシタの面間の相互変位に応じて可変な容量性電気信号を検出する。
【００２９】
そのようなキャパシタの面は、ばねによって取り付けられた導体箔である。
【００３０】
一実施形態では、センサは、３つの角度の回転角速度（度／秒）を測定する。
【００３１】
このタイプのセンサが、通常の歩行において肢が生む変位に応じて肢の動きを検出できるだけでなく、例えば震えや不適切な脚の回転の動きなどの歩行に無関係の動きに応じても変位信号を生成することは明らかである。
【００３２】
したがって、この実施形態は、歩行の動きに関する副作用によって、地面への光源のビームのフットプリントを一定に保つためのＭＥＭＳセンサを提供するだけでなく、オプションで、そして有利なことに、歩行状態を示す少なくとも１つの制御パラメータ（Ｐc）を検出するよう構成されたセンサ手段をも構成することができる。
【００３３】
したがって、上記の実施形態は、その１以上のバリエーションにおいて、歩行状態を示す少なくとも１つの制御パラメータ（Ｐc）を検出するよう構成されたさらなるセンサ、例えば、以下の記載及び／又は特許請求の範囲の従属項における１以上の追加の実施バリエーションに記載のセンサのうちの１つの又はこれらの組み合わせなどと組み合わせて、提供することができる。
【００３４】
ＭＥＭＳセンサは、スマート製品の設計のために電子技術の演算性能とマイクロセンサ及びマイクロアクチュエータを制御する演算性能を組み合わせることで、通常サイズが１〜１０マイクロメートルのシリコン基板に機械素子を集積したデバイスである。ＭＥＭＳ技術は、数例を挙げると、加速度計、ジャイロスコープ、圧電デバイス及びマイクロフォンを含む。
【００３５】
さらなる態様について、請求項３２に記載の歩行補助方法が提供される。
【００３６】
本発明の上記の及び他の目的は、添付の図面を参照して一部の例示的な実施形態に関する以下の記載を読むことで明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】周知技術による歩行補助ウェアラブルデバイスを示す。
【図２】本発明に係る歩行補助デバイスの第１実施形態の主要部のブロック図を示す。
【図２ａ】図２のデバイスのいくつかの考え得る取付位置を示す。
【図２ｂ】図２のデバイスのいくつかの考え得る取付位置を示す。
【図２ｃ】図２のデバイスのいくつかの考え得る取付位置を示す。
【図３】本発明に係る歩行補助デバイスの第２実施形態の主要部のブロック図を示す。
【図３ａ】図３に示すアクチュエータ手段のいくつかのバリエーションを示す。
【図３ｂ】図３に示すアクチュエータ手段のいくつかのバリエーションを示す。
【図３ｃ】図３に示すアクチュエータ手段のいくつかのバリエーションを示す。
【図３ｄ】図３に示すアクチュエータ手段のいくつかのバリエーションを示す。
【図４】本発明に係る歩行補助デバイスの第３実施形態の主要部のブロック図を示す。
【図４ａ】図４に示すディフレクタ手段のいくつかのバリエーションを示す。
【図４ｂ】図４に示すディフレクタ手段のいくつかのバリエーションを示す。
【図４ｃ】図４に示すディフレクタ手段のいくつかのバリエーションを示す。
【図５】本発明に係る歩行補助デバイスの第４実施形態の主要部のブロック図を示す。
【図５ａ】は、図５に示すデバイスのいくつかのバリエーションを示す。
【図５ｂ】は、図５に示すデバイスのいくつかのバリエーションを示す。
【図５ｃ】は、図５に示すデバイスのいくつかのバリエーションを示す。
【図６ａ】本発明に係るデバイスの第５実施形態を示す。
【図６ｂ】本発明に係るデバイスの第５実施形態を示す。
【図７】本発明に係る歩行補助方法の主要な工程を表すフローチャートを示す。
【図８】本発明に係る歩行補助方法の主要な工程を表すフローチャートを示す。
【図９】フットプリントを一定に保つシステムの例を示し、フットプリントとは、即ち特にＭＥＭＳ技術を用いて作成された加速度計及びジャイロセンサといった光源の位置及び配向のセンサを用いて、ビームによって入射面上に生成されたマークである。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図２〜図５ｃを参照すると、本発明に係る歩行補助ウェアラブルデバイスは、全体が参照番号１で示されているとともに、人の体に各取付位置にて取り外し可能に取り付けられるよう構成された少なくとも１つの支持部材２と、そのような支持部材２に固定された少なくとも電源手段３と、を備える。
【００３９】
本発明に係る支持部材２は、人の体に固定することができる例えばあらゆる適切なタイプのベルトやバンドとすることができる。
【００４０】
本発明の特に有利な態様によれば、デバイス１の支持部材２は、例えばズボンの上から装着されてこれを装着した人の膝関節を包み込むよう構成された膝パッドである。
【００４１】
電源ユニット３はあらゆる適切なタイプのものでもよく、例えば再充電バッテリ及び／又は非再充電バッテリのケース及び／又は光起電力セル、あるいは電気エネルギーを生成するその他のシステムであり、また電源ユニット３は本発明に係るデバイス１の他の部品に電力を供給するためのものである。
【００４２】
実際には、デバイス１は、支持部材２に取り付けられたかつ電源手段３に電気的に接続された光源４も備えており、光源４は、使用において、少なくとも１つの可視光ビーム５を、少なくとも１つの前方踏み出しポイント６の位置にある地面に向けて放つためのものである。前方踏み出しポイント６とは、前方方向ｘ−ｘに沿って前進するために人が歩行中のその瞬間に使われる足を移動すべき先である地面上のポイントである。
【００４３】
光源４及び可視光ビーム５を特に参照すると、光源４はレーザ源、白熱電球又は１以上のＬＥＤを有する光源を、ビームを集光するための固定又は可変光学デバイスと組み合わせたものでもよく、これらは、単色光、多色光又は色光を地面に向けて投じることが可能であり、したがって、周囲の表面よりも高い明るさを有するマーク７やスポットなどを画定し、このマークは前方踏み出しポイント６を構成する又は備える。
【００４４】
マーク７は、円形の形状であってもよく、あるいは足の裏（適宜、右又は左）のような形状又はあらゆる所望の形状であってもよい。
【００４５】
有利なことに、本発明に係るデバイス１は、歩行状態を示す少なくとも１つの制御パラメータ（Ｐc）を検出するよう構成された、少なくともセンサ手段８を備える。
【００４６】
そのようなセンサ手段８は、あらゆる適切なタイプのものでもよく、例えば、加速度計、ジャイロスコープ、磁気計若しくはこれらの組み合わせを備えてもよく、又は、例えば近接センサなどの他のセンサを備えてもよく、これらは、体の２つのゾーン間に設けられて、歩行中に周期的かつ実質的繰り返しモードで相互に相対的に動き、これにより、歩行中の位置変化を検出でき、歩行状態を推定することができる。有利なことにこれらは、デバイス１に取り付けられるとともに、使用において、本発明のデバイス１に備わる少なくとも１つの処理ユニット９に少なくとも１つの制御パラメータＰcを送信するよう構成されている。オプションで支持部材２により支持される処理ユニット９は、当業者に周知の方法でデバイスの他の素子、即ち、少なくとも、電源手段３、少なくとも１つの光源４及び前記少なくともセンサ手段８、に動作可能に接続されて、これらと適切な制御信号Ｓcを交換する。
【００４７】
処理ユニット９は、使用において、センサ手段３によって検出された少なくとも１つの制御パラメータＰcに応じて記少なくとも１つの光源４の起動−動作停止を制御するよう構成される。
【００４８】
有利なことに、制御パラメータＰcは、歩行中における、デバイス１を装着した人の体の少なくとも一部の、ある瞬間の位置（instant position）に関連する角度若しくは変位の測定値又は対象に特有の若しくは複数の異なる対象の測定値から得られた平均値に対応する少なくとも１つのパラメータである。
【００４９】
さらに有利なことに、考えられる体の部分は体の下肢であってもよく、制御パラメータＰcは、歩行中に、瞬間毎に、そのような下肢の位置を、例えば肢の大腿骨と脛骨との間の相互位置に基づき特定する角度であってもよい。
【００５０】
以下により詳細に記載するバリエーションによれば、考えられる体の部分は人のウエスト又は胴であってもよく、制御パラメータＰcは、歩行中に、瞬間毎に、前方方向に沿った人のウエスト又は胴の前方変位を示す距離であってもよい。
【００５１】
そのような角度又はそのような距離は、上記のセンサを用いて当業者の基本的知識の一部である１以上の方法によって取得することができ、したがって制御パラメータＰcの取得についてはここではこれ以上議論しないことに留意されたい。
【００５２】
したがって、デバイス１を支持する体の部分が下肢である本発明の第１実施形態によれば、光源４は、支持部材２にしっかりと取り付けられているとともに、使用において、少なくとも１つの可視光ビーム５を、デバイス１を支持する一方の下肢とは反対側の足を移動させるべき先である前方踏み出しポイント６（図２ａ参照）において、地面に投じるよう構成されている。
【００５３】
換言すれば、本発明の第１実施形態によれば、可視光ビーム５は、デバイス１を支持する肢の膝関節と交差しかつ前方方向ｘ−ｘに対して傾斜した平面に沿って前方に伝搬し、したがって、デバイスを支持する方の肢とは反対側の肢のためのマーク７を投影する。
【００５４】
処理ユニット９による可視光ビーム５の起動は、制御パラメータＰcによって瞬間毎に取得される値に依存し、大腿骨と脛骨の間の角度が予め設定された実験的に決定された値、例えば最大値、に達した時、即ちデバイス１を装着した人が反対側の下肢で前進するために踏み出そうとした時に、実質的に生じる。その人がマーク７に到達してその上を踏みつけると、パラメータＰcの値に基づいて光源４は動作停止し、踏みつけたばかりのマークの照射はもはや不要となる。制御パラメータＰcが、デバイスによって投影されたマーク７と関連する足での第２のさらなる歩みの実行を提供する歩行状態を記述するものとなった時に、肢に装着されたデバイス１の光源は、新たなマーク７を投影するために再び起動される。各々が２本の足のそれぞれに対応する２つのマーク７を投影するためには、各肢又は脚が対応するデバイスを有する必要がある。この場合、それぞれの足に関連するマーク７を投影するために２つの光源を交互に起動させることが、実際には、対応する制御パラメータＰcによって確保される。
【００５５】
周知のように、第１実施形態による可視光ビーム５によって生成されるマーク７は、デバイス１を装着した人がマークを踏みつけるために足を上げる間に地面上においてかなり固定されたマークであり、つまりあまり動かないマークである。これは、実際に平面上での歩行中において膝関節が地面に対してあまり移動しない為であり、特に、使用においてデバイス１が装着された下肢の膝関節が反対側の肢が前方に動く際にほぼ静止したままである為である。
【００５６】
本発明の第１実施形態の一部のバリエーションによれば、デバイス１の光源４は、デバイス１が取り付けられた膝関節の矢状対称面に対して、実質的に外側の横の位置（図２ｃ）若しくは実質的に内側の横の位置（図２ｂ）において支持部材２に取り付けられてもよく、又は、実質的にそのような矢状対称面において支持部材２に取り付けられてもよい（図２ａ）。
【００５７】
本発明のデバイス１の第２実施形態（図３〜図３ｄ参照）は、少なくとも１つの支持部材２に対して移動可能に取り付けられた少なくとも１つの光源４であって、少なくとも１つの可視光ビーム５を、デバイス１を支持する下肢の足が移動すべき先である前方踏み出しポイント４における地面に向けて投じることができる光源４を備えている。
【００５８】
これに関し、本発明の第２実施形態に係るデバイス１は、少なくとも１つの処理ユニット９及び光源４に動作可能に接続された少なくともアクチュエータ手段１０を備え、アクチュエータ手段１０は、使用において、膝関節と交差しかつ前方方向ｘ−ｘに平行である、地面にほぼ垂直な平面内で、少なくとも１つの光源４を変位させるためのものである。
【００５９】
アクチュエータ手段１０は、アクティブ又はパッシブ型であってもよく、パッシブ型のアクチュエータ手段を特に参照すると、これらは、各々が一方側で少なくとも１つの光源４に連結され他方側でデバイス１を支持するウエスト又は肢の大腿部に連結された、少なくとも１つのロープ（図３ａ中の８ａ）及び／又は少なくとも１つのばね素子（非図示）を備える。
【００６０】
この文脈において、光源４は、支持部材２によって膝関節を実質的に横断する軸に平行な軸の周りに回転可能に支持されており、したがって、ロープ及び／又はばね素子に連結された結果として、歩行中に、例えば地面に垂直な軸に対して大腿骨の位置に応じて自動で移動可能である。
【００６１】
パッシブ型のアクチュエータ手段のバリエーションによれば、光源４は、上記のように回転可能に取り付けられていることから、そのような少なくとも１つの光源４によって下部に支持されている少なくとも１つの重り（mass）８ｂ（図３ｂ）を備えており、これにより光源４は歩行中に重力によって自動で移動可能に構成されている。
【００６２】
本発明に係るデバイスのアクティブ型のアクチュエータ手段１０は、代わりに、前記少なくとも１つの支持部材２と前記少なくとも１つの光源４との間にサーボ制御アセンブリ８ｃ（図３ｃ及び図３ｄ参照）を備えており、このアクチュエータ手段１０は、少なくとも１つの処理ユニット９によって送信されセンサ手段３によって検出される制御パラメータＰcに応じて少なくとも１つの光源４を変位させるよう構成されている。
【００６３】
制御パラメータＰcは、光源の起動−動作停止に用いられるものと同じであってもよく、処理ユニット９によってさらに処理されてもよい。
【００６４】
本発明の有利な態様によれば、そのような制御パラメータＰcは、地面に垂直な軸に対する大腿骨の回転を示すパラメータである。
【００６５】
サーボ制御アセンブリ８ｃに関して、これは、例えばあらゆる適切な方法で光源４に接続された少なくとも２つのブラシレスモータであって、そのような光源を、処理ユニット９から送信された制御パラメータＰc及び対応する制御信号Ｓcに応じて変位させるよう構成されたブラシレスモータを備えてもよい。
【００６６】
サーボ制御アセンブリ８ｃの具体的な例において、光源４は、膝関節の横断面に平行な又は地面に平行な、デバイス１を支持する下肢の横断面に沿って移動可能でもある。この場合、検出された制御パラメータＰc（これに応じてグループ８ｃについての制御信号Ｓcが処理ユニット９によって処理される）は、大腿骨と脛骨の間のある瞬間のねじれ及び／又は膝関節のある瞬間の横方向への曲がりを示すパラメータである。
【００６７】
後述するように、アクチュエータ手段によって、本発明に係るデバイス１を支持する肢を前方に動かすために、静止したマーク７が地面に投影される。換言すると、光源４によって放たれた可視光ビーム５は、デバイス１を支持する肢の膝関節と交差しかつ前方方向ｘ−ｘに平行な平面に沿って延びる。光源４が、歩行中に、上記のアクチュエータ手段によってデバイスを支持する下肢の動きから独立して前方踏み出しポイント６に向かって地面を指すよう仕向けられていることから、人が前方方向に一歩踏み出す間に、得られたマーク７は地面に対して動かない。
【００６８】
図２及び図２ａ〜図２ｃの第１実施形態と同様に、人がマーク７に到達してこれを踏みつけると、パラメータＰcの値に基づいて光源４が動作停止され、踏みつけたばかりのマークの照射はもはや不要となる。制御パラメータＰcが、デバイスによって投影されたマーク７と関連する足での第２のさらなる歩みの実行を提供する歩行状態を記述するものとなった時に、肢に装着されたデバイス１の光源は、新たなマーク７を投影するために再び起動される。各々が２本の足のそれぞれに対応する２つのマーク７を投影するためには、各肢又は脚が対応するデバイスを有する必要がある。この場合、それぞれの足に関連するマーク７を投影するために２つの光源を交互に起動させることが、実際には、対応する制御パラメータＰcによって確保される。
【００６９】
代替的に、本発明の第３実施形態（図４〜図４ｂ参照）によれば、上記のデバイス１の光源４は支持部材２にしっかりと取り付けられてもよく、デバイス１は、アクチュエータ手段１０の代わりに、光源４によって放たれた可視光ビーム５の向きを変える、少なくともディフレクタ手段１１を備えており、ディフレクタ手段１１は、このようなビーム５を、デバイス１を支持する肢の膝関節と交差しかつ前方方向ｘ−ｘに平行な平面に沿って地面に投じることができるように、このビーム５の方向を変更するよう構成される。
【００７０】
換言すれば、この第３実施形態においても、デバイス１を支持する足を前方に動かすためのマークを投影することができる。
【００７１】
ディフレクタ手段１１は、少なくとも１つのレンズ系及び／又はミラー系を備え、これは、少なくとも１つの光源４によって放たれた少なくとも１つの可視光ビーム５を受け、そして、このビームを、人が前方方向に一歩踏み出す間にビームが静止したままとなるようにその方向を動的かつ自動的に変更させることで、地面に向かわせるよう構成されている。
【００７２】
実際には、ディフレクタ手段１１は、処理ユニット９に動作可能に接続されているとともに、あらゆる適切な制御信号（Ｓc’’）のかたちで処理ユニット９によって送信される制御パラメータＰcに応じて方向付け可能である。
【００７３】
この場合でも、制御パラメータＰcは、光源４の起動−動作停止に用いられるものと同じであってもよく、処理ユニット９によってさらに処理されてもよい。
【００７４】
本発明の有利な態様によれば、そのような制御パラメータＰcは、地面に垂直な軸に対する大腿骨の回転を示すパラメータである。
【００７５】
ディフレクタ手段１１は、光源４の内側又は外側に設けることができるとともに、例えば、光源の内側若しくは外側の（ユニット９によって適切な制御信号を送信することによって）方向付け可能なミラー（図４ａの要素１１ａ参照）及び／又は使用において効率的に地面に到達できる可視光ビーム５の一部を制御するために可視光ビーム５を部分的に動的にカバーするようユニット９により制御されて方向付け可能な光源４の外側のマスク若しくはスクリーンを備えることができる。あるいは、ディフレクタ手段１１は、画像プロジェクタ（図４ｂの参照符号１１ｂで示される）を備えてもよく、これは、人が前に一歩踏み出すためにデバイス１を支持する肢を持ち上げる間にマーク７が常に地面上の同じ位置にあるように、センサ手段によって検出された制御パラメータＰcに応じて、デバイス１が取り付けられた肢の位置によって異なる画像を投影できる。
【００７６】
実際には、図４ｂを特に参照すると、可視光ビーム５の方向が、デバイスが支持された下肢の位置に応じて変更されることがわかるが、これは、本発明では、地面に投影されたマーク７に向かって前方に踏み出すときに光源４が前方に移動する（即ちマーク７に近づく）ことを考慮しているからである。
【００７７】
この場合でも、光源４が上記のディフレクタ手段１１によって実質的に前方踏み出しポイント６４の位置に向かって地面を指すよう仕向けられていることから、人が前方方向に一歩踏み出す間に、デバイス１を支持する下肢の動きにもかかわらず、地面上に得られたマーク７は動かない。
【００７８】
ここで、上記のディフレクタ手段は単体で又はグループで使用することができ、また、有利なことに、図４ｃに示すように、人がデバイス１を支持する一方の下肢の反対側の足を動かすべき先であるポイントに対応する第１前方踏み出しポイント６１における地面に投じることができる第１ビーム５１と、人が前記デバイス１を支持する下肢の足を動かすべき先であるポイントに対応する第２前方踏み出しポイント６２における地面に投じることができる第２ビーム５２と、に、上記の少なくとも１つの可視光ビーム５を分裂させることが可能なように、上記のディフレクタ手段を方向付けすることができる。
【００７９】
このようにして、人の下肢に適用された単一のデバイスに取り付けられた単一の光源によって、両方の下肢の歩行を支持するためにマーク７１，７２を放射することができる。即ち、周知技術とは対照的に、各ビームが１つの下肢のために配された可視光ビームを各々が独立して地面に投じる２つのデバイス（各下肢に１つずつ取り付けられるデバイス）を設ける必要はなくなる。
【００８０】
図４ｃからわかるように、第１ビーム５１はデバイス１を支持する肢の膝関節と交差しかつ前方方向ｘ−ｘに対して傾斜した平面に沿って延び、第２ビーム５２はデバイス１を支持する肢の膝関節と交差しかつ前方方向ｘ−ｘに平行な平面に沿って延びる。
【００８１】
第１ビーム５１及び第２ビーム５２は、上記の制御パラメータと同じ又は異なる、デバイス１を支持する肢の膝関節の屈曲を示す少なくとも１つのさらなる制御パラメータＰcに応じて、交互に投じてもよい。このようにして、例えば第１ビーム５１によって得られた前方踏み出しポイント６１におけるマーク７１に足が到達したときに、他方の足が到達すべき先である前方踏み出しポイント６２において別のマーク７２を生成する第２ビーム５２を地面に放射するためにディフレクタ手段が方向づけられる。
【００８２】
本発明に係るデバイス１の第４実施形態が提供され、デバイス１は、とりわけ、少なくとも１つの第１光源４１及び少なくとも１つの第２光源４２を有する。
【００８３】
第１光源４１は、上記の第１実施形態の例のように支持部材２にしっかりと取り付けられているとともに、デバイス１を支持する肢の膝関節と交差しかつ前方方向ｘ−ｘに対して傾斜した平面に沿って、第１前方踏み出しポイント６１上において地面に投じることができる対応する可視光ビーム５１を生成するよう構成されている。ポイント６１は、人がデバイス１を支持する一方の下肢の反対側の足を動かすべき先であるポイントに対応する。
【００８４】
第２光源４２はその代わり、上記の第２実施形態のように支持部材２に移動可能に取り付けられているとともに、デバイス１を支持する肢の膝関節と交差しかつ前方方向ｘ−ｘと平行な平面に沿って、第１前方踏み出しポイント６２において地面に投じることができる対応する可視光ビーム５２を生成するよう構成されている。ポイント６２は、人がデバイス１を支持する下肢の足を動かすべき先であるポイントに対応する。
【００８５】
オプションで、図５ｂを参照すると、第１光源４１及び第２光源４２は、使用において、デバイス１を装着した人の下肢の膝関節の対向側のバンド上に配置されるように、即ち一方は脛骨の基部に取り付けられ他方は大腿骨の末端に取り付けられるように、支持部材２に取り付けられている。
【００８６】
図５ｃに示す別のバリエーションによれば、第１光源４１及び第２光源４２はＬＥＤストリップのなかに備えられる又は各々がＬＥＤストリップを備えている。
【００８７】
この場合でも、２つの光源４１及び４２によって、単一のデバイス１を用いて、両方の下肢の歩行を補助するマーク７１、７２を放射することができる。即ち、周知技術とは対照的に、各ビームが１つの下肢のために配された可視光ビームを各々が独立して地面に投じる２つのデバイス（各下肢に１つずつ取り付けられるデバイス）を設ける必要はなくなる。
【００８８】
第１ビーム５１及び第２ビーム５２は、上記の制御パラメータと同じ又は異なる、デバイス１を支持する肢の膝関節のある瞬間の位置を示す少なくとも１つのさらなる制御パラメータに応じて、交互に投じてもよい。このようにして、例えば第１ビーム５１によって得られた前方踏み出しポイント６１におけるマーク７１に足が到達したときに、上記の方法で第１光源４１が処理ユニット９によって動作停止され第２光源４２が起動されて、これにより、第２ビーム５２が、他方の足が到達すべき先である前方踏み出しポイント６２において他方のマーク７２を地面に生成することができる。
【００８９】
本発明に係るデバイス１のさらなる実施形態によれば、デバイスの支持部材２は例えばウエスト又は胴などの人の体に取り付け可能に設計されたものであるとともに、少なくとも１つの制御パラメータＰcを検出するためのセンサ手段（８）は歩行中に前方方向ｘ−ｘに沿った上記の人の胴又はウエストのある瞬間の変位を測定するものである（図６ａ及び図６ｂ参照）。
【００９０】
この実施形態によれば、デバイス１の取付位置は、人のウエスト又は胴のほぼ中央位置であり、オプションで、その人の体の矢状対称面と交差してもよい。
【００９１】
光源４は、支持部材２にしっかりと接続されても又は支持部材２に対して移動可能に取り付けられてもよく、使用において歩行中に人が足を移動すべき先であるポイントに対応する少なくとも１つの前方踏み出しポイント６に向けて少なくとも１つの可視光ビーム５を放射するよう構成されている。
【００９２】
そのような前方踏み出しポイント６は、前記少なくとも１つの可視光ビーム５によって生成されたマーク７内にあり、このマークは有利なことに前方方向ｘ−ｘに沿って対称に配された円形形状である。
【００９３】
マーク７は、使用において各下肢について与えられた前方踏み出しポイントを備える領域をカバーするように、デバイスを装着している人に対して前方及び横断方向に地面に延びる。
【００９４】
前方踏み出しポイント６は、マーク７内に含まれているとともに、目された歩行の一歩に応じて、デバイスを装着している人の前方方向ｘ−ｘの右又は左に横方向に変位する。
【００９５】
本実施形態のデバイスは、上記のような少なくともアクチュエータ手段（１０）を備え、このアクチュエータ手段は、処理ユニット９及び光源４に動作可能に接続されているとともに、使用において、地面に垂直かつ前方方向ｘ−ｘと交差する平面に少なくとも沿って光源４を変位させるよう構成されている。
【００９６】
本実施形態のデバイスは、上記のような少なくとも１つの可視光ビーム５の少なくともディフレクタ手段１１であって、光源４によって放たれた少なくとも１つの可視光ビーム５を受けてこれを地面に向かわせるよう構成されたディフレクタ手段１１を備える。ディフレクタ手段１１は、処理ユニット９に動作可能に接続されているとともに、処理ユニット９によって送信された制御パラメータＰcに応じて方向付け可能である。
【００９７】
典型的な制御パラメータＰcは、地面に垂直な軸に対する大腿骨の回転及び／又はデバイスを装着している人の胴又はウエストのある瞬間の変位（instant displacement）の測定値を示す。
【００９８】
この文脈において、光源４の起動−動作停止は、歩行中におけるデバイス１を装着した人の体の位置即ちその人の歩行の歩み（一歩）に応じて、それぞれの前方踏み出しポイントにおける円形マーク７の複数のゾーン又はセクターを、例えば異なる方法で（異なる色で）、照らすものである。
【００９９】
したがって例えば、人の前方に位置するマーク７の左側のセクターは、その人が左足で前方に移動しようとするときに特定の色で色付けされるように設けられ、逆に、マーク７の右側のセクターは、その人が右足で前方に移動しようとするときに特定の色（最初のものと同じ又は異なる）で照らされるように設けられる。
【０１００】
本発明に係るデバイス１には、前記少なくとも１つの処理ユニット９に動作可能に接続されるとともに、少なくとも１つの遠隔操作ユニット（非図示）から制御信号Ｓc’’’及び／又は制御パラメータＰcを受信する、あるいはこの遠隔操作ユニットに制御信号Ｓc’’’及び／又は制御パラメータＰcを送信するよう構成された少なくとも１つの送受信ユニット１２が、オプションで備わっている。
【０１０１】
そのような遠隔制御ユニットは、例えば、センサ手段によって検出された少なくとも１つの制御パラメータＰcに関連付けることができるデータベースを備えることができるとともに、場合によっては相関付けに基づいて、処理ユニット９に適した制御信号を処理することができる。
【０１０２】
したがって、図７において全体が参照符号１００で示された歩行補助方法もまた、本発明の一部であり、この方法は上記のデバイス１によってオプションで実行することができるとともに次の動作工程を有し、即ち、人の歩行状態を示す少なくとも１つの制御パラメータ（Ｐc）を検出する工程（工程１１０）と、検出された前記少なくとも１つの制御パラメータＰcに応じて、人が歩行中にその瞬間に用いられる足を隣に移動させるべき先である少なくとも１つの前方踏み出しポイント（６，６１，６２）における地面に向けて、少なくとも１つの可視光ビーム５を放射する工程（工程１２０）と、を有する。
【０１０３】
有利なことに、少なくとも１つの制御パラメータＰcは、歩行中における、その人の体の少なくとも一部の、ある瞬間の位置に関連する角度又は変位の測定値に対応し、この体の一部とは、その人の下肢又はウエスト若しくは胴である。
【０１０４】
考えられる体の一部が下肢の場合、制御パラメータＰcは、その人の大腿骨と脛骨の間の互いの位置に関連する少なくとも１つの角度、あるいは地面に垂直な軸に対する大腿骨の回転に関連する角度、あるいは、大腿骨と脛骨の間のある瞬間のねじれ及び／又は膝関節のある瞬間の横方向の曲がりに関連する角度を備えることができる。
【０１０５】
考えている体の一部が人のウエスト又は胴の場合、制御パラメータＰcは、前方方向ｘ−ｘに沿ったその人のウエスト又は胴の変位の少なくとも１つの測定値を備えることができる。
【０１０６】
そのような方法によれば、少なくとも１つの可視光ビーム５を放射する工程１２０は、少なくとも１つの対応する光源４を変位させる工程（１２１）を少なくとも１つ、及び／又は少なくとも１つの光源４から出る少なくとも１つの可視光ビーム５を方向変更させる工程（１２２）を少なくとも１つ、有する。前記変位させる工程１２１及び前記方向変更させる工程１２２は、一方が他方の前に実行されるように順に実行可能であり又は前記少なくとも１つの制御パラメータＰcの値に応じて同時に実行可能である。
【０１０７】
本発明の方法のバリエーションによれば、有利なことに、前記光源４は膝関節の位置で人に装着され、そして、少なくとも１つの光源４を変位させるための変位させる工程１２１は、光源４を装着している人の歩行中にその人が前方方向に一歩踏み出す間に静止したままの地面上の前方踏み出しポイント６，６１，６２に向かって光源が前記可視光ビーム５を投じることができるように、そのような膝関節と交差しかつ前方方向ｘ−ｘに傾斜した及び／又は平行な平面に沿って、前記少なくとも１つの光源４を変位させるサブ工程を有する。
【０１０８】
また、上記のタイプのディフレクタ手段によってオプションで実行することができる方向変更させる工程は、その人が前方方向に一歩踏み出す間に静止したままの地面上の前方踏み出しポイント６に向けて、前記可視光ビーム５を、そのような膝関節と交差しかつ前方方向ｘ−ｘに傾斜した及び／又は平行な平面に沿って、方向付けすることができる。
【０１０９】
本発明の方法のバリエーションによれば、有利なことに、前記光源４はウエスト又は胴に装着され、そして、少なくとも１つの光源４を変位させるための変位させる工程１２１は、地面に垂直でかつ前方方向ｘ−ｘと交差する平面に沿って、前記少なくとも１つの光源４を変位させるサブ工程を有する。同様に、上記のタイプのディフレクタ手段によってオプションで実行することができる方向変更させる工程は、前記可視光ビーム５を、その人が前方方向に一歩踏み出す間に静止したままの地面上の前方踏み出しポイント６，６１，６２において、地面に垂直でかつ前方方向ｘ−ｘと交差する平面に沿って、方向付けすることができる。
【０１１０】
本発明の方法では、前記少なくとも１つの可視光ビームを放射する工程は、人が歩行中に足を移動させるべき先である継続的な前方踏み出しポイント（６１，６２）についてその輪郭を地面上に示せるように、連続的又は断続的に行われる。
【０１１１】
本発明による方法は、有利なことに、制御パラメータＰcに関連する前記少なくとも１つの制御信号Ｓc’’’を少なくとも１つの遠隔制御ユニットに送信する工程を有する。遠隔制御ユニットは、少なくとも１つのパラメータＰcを受信し、これを処理して、場合によっては放射されるべき前記少なくとも１つの可視光ビーム５の少なくとも１つの制御信号Ｓc’’’を受信ユニットに送信するよう構成されている。
【０１１２】
当業者であれば、制御信号Ｓc’’’をどのように前記少なくとも１つの制御パラメータＰcと少なくとも１つの参照パラメータの間で行われる比較の関数とできるかを理解することは容易いことであり、ここで参照パラメータは、例えば歩行が補助されるべき人の性別（男性又は女性）、年齢、病状及びその他の事項に基づき定義できる１以上の閾範囲を備えることができる。
【０１１３】
理解されるように、本発明の方法は、このようにして、可視光ビーム５の制御信号Ｓcを発するとともに、歩行が補助されるべき人の特徴に基づいてカスタムすることができる。
【０１１４】
これだけでなく、上記の装置と組み合わせた上記の方法によって、光源４，４１，４２を動かす工程及び／又はここから放射されるビーム５，５１，５２を方向変更させる工程もまた、遠隔制御ユニット及び送受信ユニット１２及び／又は処理ユニット９によって遠隔で制御できることから、可視光ビーム５によって投影されたマークとその人自身との間の距離を自動的に歩行中に調整することができる。
【０１１５】
制御ユニットのさらなる特徴によれば、制御ユニットは、ユーザ歩行挙動を記述するデータをロードするための手段を備えることができ、このデータは、上記の各種実施形態について記載した、時間の関数としてのかつ歩行中の１以上の制御パラメータの値に関連するものである。
【０１１６】
これらのデータは、同じデータ並びに／又は保存のみの機能及び／若しくは改善目的を有することができる所定の歩行補助及び／若しくはリハビリプログラムに基づいてマーク７の位置を定める制御ユニットに、ロードされてもよい。
【０１１７】
歩行挙動をリアルタイムで記録することによって、（複数の）歩行状態パラメータの測定により、制御ユニットは、ユーザの経過及び／又は困難さに基づいて、マークを位置決めするパラメータをリアルタイムで適合させることができる。
【０１１８】
デバイス１の制御ユニットのブロック図を示す図２、図３、図４及び図５を参照すると、光源の制御信号及び／又は光源がアクティブユニットと組み合わされた若しくはこれを備える場合にはマークを投影すべき位置を算出するための適応性を有するアルゴリズムの実行命令をコーディングした制御プログラムがロードされたメモリ１０９が示されており、ここでアクティブユニットとは、光ビームを位置決め及び／又は方向付けするためのものであって、歩行分析の前の工程で取得されたセンサ８の情報及び／又はユーザ歩行挙動の記述的パラメータに基づいて、マーク投影位置を算出する及び／又はデバイスの使用中にリアルタイムでマーク投影位置を変更するものである。
【０１１９】
上記の歩行補助デバイス及び方法によって、冒頭の目的が達成される。実際に、これらは、歩行中に人が前方方向に一方踏み出す間、地面に投影されたマークを一定に保つことができる。
【０１２０】
これらは、単一のデバイスによって人の両下肢の方向を支持することができ、人と地面に投影されたマークとの間の距離を容易に調整することができ、何よりマーク自体を一定に保つことができる。上記のバリエーションによれば、本発明に係るデバイス１は、デバイスを支持している方と反対側の下肢の足のためのマーク７１及び／又はデバイスを支持している下肢の足のためのマーク７２を投影することが可能であり、したがって適用可能な用途が非常に広い。
【０１２１】
明確にするために説明すると、上記の方法は、処理ユニット９及び／又は遠隔制御ユニットの中に設けられた適正なメモリ（非図示）に核のされたソフトウェア又はファームウェアによって部分的に実行可能であるとともに、必要に応じて連続ループで遂行可能であってもなくてもよい。
【０１２２】
図９を参照すると、同図は本発明のデバイスのバリエーションを示し、このデバイスは、光源から放射された光ビームによって入射面に生成されたマークを一定に保つためのシステムを備えている。
【０１２３】
第１のバリエーションによれば、前記システムは、歩行のみから導出されたものだけでなく動きにも応じて光ビームのマークを一定に保つように動作するよう構成されており、したがって、前記システムは、好ましくは各光源について前述の実施形態及びバリエーションのうちの何れか１つと組み合わせて提供されるものであり、並びに／又は、前記システムは、光源若しくはその他の位置や配向を修正して、どちらの場合でも光ビームの伝搬軸の方向を変更して入射面上でのその位置を一定に保つために光学方向変更素子の系の設定を修正するよう構成されている。
【０１２４】
この場合、参照符号９０１で示されたメモリ搭載プログラムボードを、対応する光源の位置及び／若しくは配向の測定信号又は位置及び／若しくは配向の変化の測定信号を受信して処理するよう構成された処理ユニットの一部とすることができる。
【０１２５】
一実施形態では、位置及び／若しくは配向の測定又は位置及び／若しくは配向の変化の測定は、少なくとも１つの加速度計と１つのジャイロスコープとの組み合わせからなることが好ましいセンサ９００によって行われる。
【０１２６】
測定信号は処理されて、対応する光源９０４を変位させるモータ９０２の電源信号に変換される。これは、少なくとも１つ、好ましくは少なくとも３つの軸を中心に揺動する支持部材９０３に搭載されており、支持部材はモータ９０２のシャフトに動的に接続されている。
【０１２７】
上記のタイプの揺動支持部材は最先端技術において幅広いバリエーションで周知であり、そのような支持部材を起動させるモータ付きシャフトとの動的な接続についても周知である。
【０１２８】
一実施形態では、センサ９００は、Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓの頭文字をとったいわゆるＭＥＭＳタイプの方法を用いて作成される。
【０１２９】
あるいは、いわゆるＮＥＭＳ即ちＮａｎｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓといった技術を用いることができる。
【０１３０】
ＭＥＭＳ技術（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓの頭文字をとったもの）は、集積回路の作成に用いられる製造技術と同様の製造技術を用いて同じシリコン基板上に電子回路と光学メカニカルデバイスの両方を集積させることができる。
【０１３１】
ＭＥＭＳデバイスのサイズは通常、数マイクロメートルから１ミリメートルの間で可変であり、１つの部品は１から１００マイクロメートルの間で可変である。ＭＥＭＳは、シリコンベースの電子技術と微細加工組み合わせることで、高集積「スマート」デバイスを同じチップ上で実現できるようにする斬新かつ有望な技術である。各ＭＥＭＳデバイス（例えば加速度計）の内部において、我々は、外部環境をモニター及び制御することができる「ブレイン」（実際には集積回路）及び「腕」と「目」のセットがあると考えることができる。一部のマイクロセンサ（「目」）は、位置、動き、温度、圧力、磁場並びにその他の様々な種類の光学及び化学現象などの物理変数を測定することによって外部環境から情報を取得する。次に、これら情報は全て、基本的にはマイクロアクチュエータである「腕」を用いて周囲環境に作用する「ブレイン」によって、処理される。
【０１３２】
ＮＥＭＳ技術は、ＭＥＭＳ技術をナノメートルスケールまでさらに縮小させたものである。
【０１３３】
本発明の有利な実施形態では、センサ８が同時に歩行の制御パラメータＰcを検出するためのセンサでもあり、したがって、前述の実施形態におけるこれらのパラメータを検出するセンサが置き換えられ、デバイスの実現が大幅に簡素化される。
【０１３４】
実際にこのことによって、ＭＥＭＳ又はＮＥＭＳ技術の高集積度と揺動支持部材の製造の容易性のおかげで、デバイスの複雑さが大きく低下し、そのバルク及び重量が大幅に減少し、したがって使用が簡単かつ快適な、ユーザの体への取り付けのための複雑なシステムが不要なデバイスとすることができる。
【０１３５】
また、ＭＥＭＳデバイス内部の処理ユニットも、前述の実施形態を参照して記載した処理ユニットによって実行される機能をこのユニットに送信することができ、これによって、デバイスは有効で実用性が高く、使用が容易となる。
【０１３６】
この利点は、マークの位置、即ち光ビームの入射面上において光源によって投影されたフットプリントの位置の高い安定性と同時に得られる。
【０１３７】
この実施形態のバリエーションによる構成では、本発明に係るデバイスは、歩行面上に向けられた光放射ビームを生成し、これより前記歩行面上に前記光ビームのフットプリントを形成する少なくとも１つの光源と、前記光源のための少なくとも１つの揺動する支持部材と、前記光源の角度変位をもたらすための少なくとも１つのモータと、前記光源の位置及び／又は配向を測定するセンサと、処理ユニットと、から構成され、前記支持部材は、前記入射面に向けた前記光ビームの伝搬軸の方向を変更するように、したがって前記光ビームによって生成された前記フットプリントの位置を変更するように、前記光源を揺らす又は放射された前記光ビームの方向をそらすことができ、前記センサは、前記光源の位置及び／又は配向を、前記放射された光ビームの伝搬軸の方向及び／又はこれらのパラメータの一方若しくは両方の時間変化を参照して、測定するよう構成され、また、前記センサは、同時に、歩行状態を示す制御パラメータＰcを検出するようにも構成され、前記処理ユニットは、歩行中に前記フットプリントの位置を一定に保つために、前記光源の角度変位をもたらす前記モータの電源信号を、前記センサによって測定された前記パラメータの少なくとも１つ、好ましくは一部又は全てに応じて、生成するよう構成されている。
【０１３８】
単一の光源が設けられている場合、これによって生成されたビームは、測定されたパラメータによって、右足の経路上と左足の経路上とに交互にさらに方向付けられる。
【０１３９】
２つの光源が設けられている場合、各々が、両足のそれぞれと協働するよう構成され、上記のパラメータの測定信号は、右脚と組み合わされた光源及び左脚と組み合わされた光源を交互にオンオフするためにも用いられる。
【０１４０】
図９を参照して記載した実施形態のバリエーションは、それ以前に記載した１以上の実施形態との組み合わせにおいてもたらされる１以上のさらなる特徴を組み合わせることができ、例えば、光源の角度変位に代えて若しくは加えてビームの方向を変更するための光学方向変更素子の使用、並びに／あるいは、遠隔ステーション又はデータや情報が交換される及び／若しくは処理ユニットによって実行されるソフトウェアの診断や更新が行われるクラウドへの接続を経由する送受信部の存在などが挙げられる。
【０１４１】
本明細書及び特許請求の範囲において、マークとの用語が用いられている。この用語は、光源によって放射された光ビームによってこの光ビームの入射面例えば地面又は歩行面上に生成されたフットプリントを意味する。
【０１４２】
本発明のデバイス及び方法の例示的な実施形態は、特許請求の範囲において定められた保護範囲を逸脱することなく、数々の変更及びバリエーションが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図４】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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