JP2024018127A - Walking aid device, control method and control program for the walking aid device - Google Patents
Walking aid device, control method and control program for the walking aid device Download PDFInfo
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Abstract
【課題】歩行訓練の効果の向上に寄与する歩行補助装置を実現する。【解決手段】本開示の一形態に係る歩行補助装置(1)は、歩行補助装置(1)を脚部の上腿に装着するための上腿装着部(11)と、歩行補助装置(1)を脚部の下腿に装着するための下腿装着部(12)と、上腿装着部(11)と下腿装着部(12)とを連結し、脚部の膝関節の屈曲方向に抗力を与えるダンパ(15)と、上腿から上腿装着部(11)に作用する圧力又は下腿から下腿装着部(12)に作用する圧力を検出するセンサ(18)と、センサ(18)の検出結果に基づいて、ダンパ(15)の抗力を調整する制御部(20)と、を備える。【選択図】図3[Problem] To realize a walking assist device that contributes to improving the effectiveness of walking training. A walking assist device (1) according to an embodiment of the present disclosure includes an upper leg attachment part (11) for attaching the walking assist device (1) to the upper thigh of a leg, and ) is connected to the lower leg attachment part (12) for attaching the leg to the lower leg, and the upper leg attachment part (11) and the lower leg attachment part (12) are connected to each other to apply resistance in the direction of bending the knee joint of the leg. A damper (15), a sensor (18) that detects the pressure acting from the upper leg to the upper leg attachment part (11) or the pressure acting from the lower leg to the lower leg attachment part (12), and a sensor (18) that detects the pressure acting from the upper leg to the upper leg attachment part (12), and and a control unit (20) that adjusts the drag force of the damper (15) based on the damper (15). [Selection diagram] Figure 3
Description
本開示は、歩行補助装置、歩行補助装置の制御方法及び制御プログラムに関し、例えば、ユーザが歩行訓練を実施する際に当該ユーザの脚部に装着される歩行補助装置、歩行補助装置の制御方法及び制御プログラムに関する。 The present disclosure relates to a walking assist device, a control method for the walking assist device, and a control program, and includes, for example, a walking assist device that is attached to the leg of a user when the user performs walking training, a method for controlling the walking assist device, and a control program. Concerning control programs.
例えば、片麻痺患者などのユーザが歩行訓練を実施する場合、ユーザの患脚の膝折れを防ぐために、当該患脚に歩行補助装置が装着される。このような歩行補助装置は、特許文献1に開示されているように、ユーザの脚部の上腿への上腿装着部、ユーザの脚部の下腿への下腿装着部、及び脚部の膝関節の屈曲方向に抗力を与えるダンパを備えている。
For example, when a user such as a hemiplegic patient performs walking training, a walking assist device is attached to the user's affected leg in order to prevent the user's affected leg from bending at the knee. As disclosed in
本出願人は、以下の課題を見出した。特許文献1の歩行補助装置は、例えば、ユーザの患脚の麻痺レベルが改善されても、ダンパが患脚に一定の抗力を与える構成とされているため、歩行訓練の効果が低下する課題を有する。
The applicant discovered the following problems. The walking assist device of
本開示は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、歩行訓練の効果の向上に寄与する歩行補助装置、歩行補助装置の制御方法及び制御プログラムを実現する。 The present disclosure has been made in view of such problems, and provides a walking assist device, a control method for the walking assist device, and a control program that contribute to improving the effectiveness of walking training.
本開示の一態様に係る歩行補助装置は、ユーザが歩行訓練を実施する際に当該ユーザの脚部に装着される歩行補助装置であって、
前記歩行補助装置を前記脚部の上腿に装着するための上腿装着部と、
前記歩行補助装置を前記脚部の下腿に装着するための下腿装着部と、
前記上腿装着部と前記下腿装着部とを連結し、前記脚部の膝関節の屈曲方向に抗力を与えるダンパと、
前記上腿から前記上腿装着部に作用する圧力又は前記下腿から前記下腿装着部に作用する圧力を検出するセンサと、
前記センサの検出結果に基づいて、前記ダンパの抗力を調整する制御部と、
を備える。
A walking assist device according to one aspect of the present disclosure is a walking assist device that is attached to the leg of a user when the user performs walking training, and includes:
an upper leg attachment part for attaching the walking assist device to the upper leg of the leg;
a lower leg attachment part for attaching the walking assist device to the lower leg of the leg;
a damper that connects the upper leg attachment part and the lower leg attachment part and applies a resistance force in a bending direction of a knee joint of the leg;
a sensor that detects pressure acting on the upper leg attachment part from the upper leg or pressure acting on the lower leg attachment part from the lower leg;
a control unit that adjusts the drag force of the damper based on the detection result of the sensor;
Equipped with
上述の歩行補助装置において、前記センサは、前記歩行補助装置を前記ユーザの脚部に装着した状態で、前記上腿装着部における前記脚部の上腿裏と対向する位置又は前記下腿装着部における前記脚部の下腿裏と対向する位置に配置されていることが好ましい。 In the walking assist device described above, the sensor is located at a position in the upper leg mounting portion facing the back of the upper leg of the leg or in the lower leg mounting portion when the walking assist device is attached to the leg of the user. It is preferable that the leg be disposed at a position facing the back of the lower leg of the leg.
上述の歩行補助装置において、前記制御部は、少なくとも1回の歩行サイクルでの前記センサの検出結果の最大値が予め設定された閾値未満になった場合、前記ダンパの抗力を減少させることが好ましい。 In the walking assist device described above, it is preferable that the control unit reduce the drag force of the damper when the maximum value of the detection results of the sensor in at least one walking cycle becomes less than a preset threshold. .
上述の歩行補助装置において、前記制御部は、予め設定された複数の閾値に基づいて、段階的に前記ダンパの抗力を減少させることが好ましい。
上述の歩行補助装置において、前記制御部は、直近複数回の歩行サイクル夫々での前記センサの検出結果の最大値の平均値が前記閾値未満になった場合、前記ダンパの抗力を減少させることが好ましい。
In the walking assist device described above, it is preferable that the control unit decreases the drag force of the damper in stages based on a plurality of preset threshold values.
In the walking assist device described above, the control unit may reduce the drag force of the damper when the average value of the maximum values of the detection results of the sensor in each of the most recent walking cycles becomes less than the threshold value. preferable.
上述の歩行補助装置において、前記制御部は、直近複数回の歩行サイクル夫々での前記センサの検出結果の最大値が連続して前記閾値未満になった場合、前記ダンパの抗力を減少させることが好ましい。 In the walking assist device described above, the control unit may reduce the drag force of the damper when the maximum value of the detection results of the sensor in each of the most recent walking cycles is continuously less than the threshold value. preferable.
上述の歩行補助装置において、前記制御部は、前記センサの検出結果における予め設定された期間の平均値が予め設定された閾値未満になった場合、前記ダンパの抗力を減少させることが好ましい。 In the walking assist device described above, it is preferable that the control unit reduce the drag force of the damper when an average value of the detection results of the sensor over a preset period becomes less than a preset threshold.
上述の歩行補助装置において、前記制御部は、前記センサの検出結果に基づいて前記脚部の遊脚状態を判定することが好ましい。 In the walking assist device described above, it is preferable that the control unit determines the idle state of the leg based on the detection result of the sensor.
本開示の一態様に係る歩行補助装置の制御方法は、ユーザが歩行訓練を実施する際に当該ユーザの脚部に装着される歩行補助装置の制御方法であって、
前記歩行補助装置を装着した前記ユーザが歩行訓練を実施中、前記脚部の上腿から前記歩行補助装置を当該上腿に装着するための上腿装着部に作用する圧力を前記上腿装着部に設けられたセンサを用いて、又は前記脚部の下腿から前記歩行補助装置を当該下腿に装着するための下腿装着部に作用する圧力を前記下腿装着部に設けられたセンサを用いて検出する工程と、
前記センサの検出結果に基づいて、前記上腿装着部と前記下腿装着部とを連結し、前記脚部の膝関節の屈曲方向に抗力を与えるダンパの抗力を調整する工程と、
を備える。
A method for controlling a walking assist device according to an aspect of the present disclosure is a method for controlling a walking assist device that is attached to a leg of a user when the user performs walking training, the method comprising:
While the user wearing the walking aid device is performing walking training, the upper leg mounting portion applies pressure from the upper leg of the leg to the upper leg mounting portion for mounting the walking assist device on the upper leg. or detect pressure acting from the lower leg of the leg on a lower leg attachment part for attaching the walking assist device to the lower leg using a sensor provided on the lower leg attachment part. process and
Based on the detection result of the sensor, adjusting the resistance of a damper that connects the upper leg attachment part and the lower leg attachment part and applies a resistance force in the bending direction of the knee joint of the leg;
Equipped with
本開示の一態様に係る歩行補助装置の制御プログラムは、ユーザが歩行訓練を実施する際に当該ユーザの脚部に装着される歩行補助装置の制御プログラムであって、
前記歩行補助装置を装着した前記ユーザが歩行訓練を実施中、前記脚部の上腿から前記歩行補助装置を当該上腿に装着するための上腿装着部に作用する圧力を前記上腿装着部に設けられたセンサを用いて、又は前記脚部の下腿から前記歩行補助装置を当該下腿に装着するための下腿装着部に作用する圧力を前記下腿装着部に設けられたセンサを用いて検出する処理と、
前記センサの検出結果に基づいて、前記上腿装着部と前記下腿装着部とを連結し、前記脚部の膝関節の屈曲方向に抗力を与えるダンパの抗力を調整する処理と、
をコンピュータに実行させる。
A control program for a walking assist device according to one aspect of the present disclosure is a control program for a walking assist device that is attached to a leg of a user when the user performs walking training, and includes:
While the user wearing the walking aid device is performing walking training, the upper leg mounting portion applies pressure from the upper leg of the leg to the upper leg mounting portion for mounting the walking assist device on the upper leg. or detect pressure acting from the lower leg of the leg on a lower leg attachment part for attaching the walking assist device to the lower leg using a sensor provided on the lower leg attachment part. processing and
Based on the detection result of the sensor, adjusting the resistance of a damper that connects the upper leg attachment part and the lower leg attachment part and applies a resistance force in a bending direction of a knee joint of the leg;
have the computer execute it.
本開示によれば、歩行訓練の効果の向上に寄与する歩行補助装置、歩行補助装置の制御方法及び制御プログラムを実現することができる。 According to the present disclosure, it is possible to realize a walking assist device, a control method for the walking assist device, and a control program that contribute to improving the effectiveness of walking training.
以下、本開示を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本開示が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。 Hereinafter, specific embodiments to which the present disclosure is applied will be described in detail with reference to the drawings. However, the present disclosure is not limited to the following embodiments. Further, in order to clarify the explanation, the following description and drawings are simplified as appropriate.
<実施の形態1>
図1は、本実施の形態の歩行補助装置を訓練者が用いて歩行訓練を実施する様子を模式的に示す図である。ここで、以下の説明では、上腿は股関節から膝関節までの部分を示し、下腿は膝関節から足首関節までの部分を示す。足首関節から下側、つまり先端側の部分を足平とする。そして、上腿、下腿及び足平を含めて脚部とする。
<
FIG. 1 is a diagram schematically showing how a trainee performs walking training using the walking assist device of this embodiment. Here, in the following explanation, the upper leg refers to the part from the hip joint to the knee joint, and the lower leg refers to the part from the knee joint to the ankle joint. The part below the ankle joint, that is, on the tip side, is the foot. The leg includes the upper leg, lower leg, and foot.
本実施の形態の歩行補助装置1は、例えば、図1に示すように、一方の脚部に麻痺を患う片麻痺患者である訓練者(即ち、ユーザ)Uの麻痺側の脚部(即ち、患脚)に歩行補助装置1を装着した当該訓練者Uが、トレッドミル2上で歩行訓練を実施する際に好適である。但し、図1では、訓練者Uがトレッドミル2上で歩行訓練を実施する形態を例示しているが、訓練者Uが歩行訓練を実施する状況は限定されない。
For example, as shown in FIG. 1, the
図2は、本実施の形態の歩行補助装置を示す正面図である。図3は、本実施の形態の歩行補助装置を示す側面図である。歩行補助装置1は、図2及び図3に示すように、上腿装着部11、下腿装着部12、上腿フレーム13、下腿フレーム14及びダンパ15を備えている。
FIG. 2 is a front view showing the walking assist device of this embodiment. FIG. 3 is a side view showing the walking assist device of this embodiment. As shown in FIGS. 2 and 3, the
上腿装着部11は、図1に示すように、歩行補助装置1を訓練者Uの上腿に装着するために用いられ、樹脂材料や繊維材料などの伸縮可能な材料により形成されている。上腿装着部11は、図2に示すように、面ファスナ11aを備えている。訓練者Uは、上腿装着部11を上腿の周りに巻き回して面ファスナ11aで固定する。面ファスナ11aは、上腿装着部11が訓練者Uの上腿に装着された状態で、例えば、上腿の前側に配置される。
As shown in FIG. 1, the upper
下腿装着部12は、図1に示すように、歩行補助装置1を訓練者Uの下腿に装着するために用いられ、樹脂材料や繊維材料などの伸縮可能な材料により形成されている。下腿装着部12は、図2に示すように、面ファスナ12aを備えている。訓練者Uは、下腿装着部12を下腿の周りに巻き回して面ファスナ12aで固定する。面ファスナ12aは、下腿装着部12が訓練者Uの下腿に装着された状態で、例えば、下腿の前側に配置される。
As shown in FIG. 1, the lower
上腿フレーム13は、図2及び図3に示すように、上腿装着部11の側部に取り付けられており、上腿装着部11が訓練者Uの上腿に装着された状態で、上腿に沿って配置される。下腿フレーム14は、下腿装着部12の側部に取り付けられており、下腿装着部12が訓練者Uの下腿に装着された状態で、下腿に沿って配置される。上腿フレーム13と下腿フレーム14とは、ダンパ15を介して連結されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
ダンパ15は、例えば、ロータリーダンパであり、歩行補助装置1が訓練者Uの患脚に装着された状態で、膝関節の側部に配置される。具体的には、ダンパ15の回転軸Axが膝関節の軸とほぼ一致するように膝関節の高さにダンパ15が配置される。上腿フレーム13と下腿フレーム14とは、ダンパ15の回転軸Ax回りに回転可能なリンク機構を構成している。
The
ダンパ15は、膝関節の屈曲方向に抗力を与える。例えば、ダンパ15は、オイルなどの流体の粘性抵抗を利用して、膝関節の屈曲方向の回転を減速させる。ダンパ15は、回転軸Ax回りの一方向にのみ抗力を与える一方向ダンパとすることが好ましい。ダンパ15は、膝関節の伸展方向の抗力を与えないようにフリーとなっている。後述するように、ダンパ15は、切替器によって、ダンパ15のオンオフが切り替え可能となっている。また、ダンパ15は、抗力調整部によって、ダンパ15の抗力が調整可能となっている。
The
図4は、本実施の形態の歩行補助装置の制御系を示すブロック図である。歩行補助装置1は、図4に示すように、第1のセンサ16、切替器17、第2のセンサ18、抗力調整部19、及び制御部20を備えている。第1のセンサ16は、訓練者Uの歩行動作におけるタイミングを検出する。具体的には、第1のセンサ16は、歩行サイクル(歩行周期)における切替タイミングを検出するために設けられている。
FIG. 4 is a block diagram showing a control system of the walking assist device of this embodiment. As shown in FIG. 4, the walking assist
例えば、第1のセンサ16として、上腿に対する下腿の回転角度を検出する角度センサや、上腿に対する下腿の回転角速度を検出する角速度センサを用いることができる。下腿フレーム14に取り付けられた角度センサや角速度センサを第1のセンサ16として用いることができる。
For example, as the
歩行サイクルにおけるタイミングに応じてすね角度が変化するため、第1のセンサ16はすね角度を測定する。すね角度の検出結果は、歩行サイクルに応じた波形を示す。つまり、すね角度は歩行サイクルに応じて周期的に変化する。そのため、第1のセンサ16によって測定されたすね角度に基づいて、歩行タイミングを検出することができる。
The
あるいは、第1のセンサ16として、床面(例えば、トレッドミル2の歩行面)までの距離を測定する測距センサを用いることができる。例えば、靴、足平又はその近傍に取り付けられた測距センサを第1のセンサ16として用いることができる。
Alternatively, as the
歩行動作に応じて、足裏から床面までの距離が変わるため、歩行サイクルに応じた波形を示す。つまり、足裏から床面までの距離は歩行サイクルに応じて周期的に変化する。そのため、第1のセンサ16として測距センサを用いることで、歩行タイミングを検出することができる。
Since the distance from the sole of the foot to the floor changes depending on the walking motion, the waveform shows a waveform that corresponds to the walking cycle. In other words, the distance from the sole of the foot to the floor changes periodically according to the walking cycle. Therefore, by using a distance measurement sensor as the
切替器17は、第1のセンサ16の検出結果に基づいて、ダンパ15のモードを切り替える。例えば、切替器17としてソレノイドスイッチなどを用いることができる。切替器17は、ダンパ15が第1のモードと第2のモードとを交互に繰り返すように、ダンパ15のモード切替を行う。
The
このとき、第1のモードでは、ダンパ15がオフになり、屈曲方向に抗力を与えないフリーモードとなる。第2のモードでは、ダンパ15がオンになり、屈曲方向に抗力を与えるダンパモードとなる。
At this time, in the first mode, the
詳細には、切替器17は、例えば、第1のセンサ16の出力値と閾値とを比較して、その比較結果に応じてダンパ15のモードを切り替えればよい。つまり、第1のセンサ16の出力値が閾値を超えたタイミング、又は閾値を下回ったタイミングを示すタイミング信号に応じて、モードを切り替えればよい。
Specifically, the
なお、第1のモードから第2のモードに切り替わる切替タイミングを検出するための閾値と、第2のモードから第1のモードに切り替わる切替タイミングを検出するための閾値と、が個別に設定されていてもよい。 Note that a threshold value for detecting the switching timing for switching from the first mode to the second mode and a threshold value for detecting the switching timing for switching from the second mode to the first mode are individually set. You can.
第2のセンサ18は、例えば、訓練者Uが歩行訓練中の上腿装着部11に作用する圧力を検出する。第2のセンサ18は、例えば、圧力センサを備えており、図3に示すように、上腿装着部11が訓練者Uの上腿に装着された状態で当該上腿装着部11における訓練者Uの上腿裏(即ち、太もも裏)と対向する位置に配置される。
The
抗力調整部19は、ダンパ15に発生させる抗力(即ち、ダンパ15の抗力)を調整する。詳細には、抗力調整部19は、例えば、ダンパ15の内部のオイルなどの流体の流量を調整する調整弁を備えている。制御部20は、詳細は後述するが、第1のセンサ16の検出結果に基づいて切替器17を制御したり、第2のセンサ18の検出結果に基づいて抗力調整部19を制御したり、する。
The drag
図5は、1回の歩行サイクルでの歩行動作と、モード切替のタイミングと、を示す図である。なお、1回の歩行サイクルは、左脚の一歩と右脚の一歩との合計2歩を含んでいる。図5では、1回の歩行サイクルが(a)~(m)の順番で示されている。図5では、(m)のタイミングの後に(a)のタイミングに戻り、次の歩行サイクルとなる。また、図5では、(a)~(g)のタイミングで遊脚期となり、(h)~(m)のタイミングで立脚期となっている。 FIG. 5 is a diagram showing the walking motion in one walking cycle and the timing of mode switching. Note that one walking cycle includes a total of two steps: one step with the left leg and one step with the right leg. In FIG. 5, one walking cycle is shown in the order of (a) to (m). In FIG. 5, after timing (m), the timing returns to (a), and the next walking cycle begins. Furthermore, in FIG. 5, the swing phase occurs at timings (a) to (g), and the stance phase occurs at timings (h) to (m).
図5では、(g)のタイミングと(h)のタイミングとの間で足裏が着地しており、(m)から(a)に戻るタイミングで足裏が離地している。また、図5では、(a)~(c)のタイミングは膝関節の屈曲角度が大きくなっていく屈曲期となり、(d)~(g)のタイミングは膝関節の屈曲角度が小さくなっていく伸展期となっている。なお、遊脚期、立脚期、屈曲期、及び伸展期は、歩行補助装置1を装着した患脚を基準としている。
In FIG. 5, the sole of the foot lands on the ground between the timing of (g) and the timing of (h), and the sole of the foot leaves the ground at the timing of returning from (m) to (a). In addition, in Fig. 5, the timings (a) to (c) are the flexion period where the flexion angle of the knee joint is increasing, and the timings (d) to (g) are the flexion phase where the flexion angle of the knee joint is decreasing. It is in an expansion phase. Note that the swing phase, stance phase, flexion phase, and extension phase are based on the affected leg on which the walking assist
本実施の形態では、伸展期において、具体的には、(f)のタイミングにおいて、第1のモードから第2のモードに切り替わるように、制御部20が切替器17を制御する。また、立脚期から遊脚期に変わるタイミング、具体的には、(m)のタイミングと(a)のタイミングとの間で、第2のモードから第1のモードに切り替わるように、制御部20が切替器17を制御する。
In this embodiment, the
遊脚期においては、患脚が訓練者Uの体重を支える必要がない。そのため、ダンパ15によって膝関節に対する抗力を発生する必要が無くなり、遊脚期のほぼ全体において、屈曲方向に対してダンパ15をフリーにすることができる。換言すると、立脚期の全体において、ダンパ15が屈曲方向に抗力を発生する第2のモードになる。
During the swing phase, there is no need for the affected leg to support the weight of the trainee U. Therefore, there is no need for the
このように本実施の形態の歩行補助装置1は、1回の歩行サイクルにおいて、ダンパ15がフリーとなる第1のモード、及びダンパ15に抗力を発生させる第2のモードを備えており、訓練者Uが歩行訓練中に、制御部20が切替器17を制御して第1のモードと第2のモードとが交互に切り替える構成とされている。つまり、制御部20は、タイミング信号に基づいて、切替器17を制御してダンパ15をオンオフ制御している。
As described above, the walking assist
図6は、1回の歩行サイクルでの歩行動作と、第2のセンサで検出される面圧と、の関係を示す図である。なお、図6では、上段に訓練者Uの歩行動作を示し、下段に当該歩行動作時に第2のセンサで検出される面圧を示している。 FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the walking motion in one walking cycle and the surface pressure detected by the second sensor. In addition, in FIG. 6, the walking motion of the trainee U is shown in the upper row, and the surface pressure detected by the second sensor during the walking motion is shown in the lower row.
図6に示すように、歩行補助装置1を装着した患脚(図6では、右脚)が立脚期において、上腿装着部11に面圧が作用し、第2のセンサで検出される面圧が1回の歩行サイクルでの最大値を示す。詳細には、ダンパ15の抗力発生時に訓練者Uが患脚の膝関節を屈曲させた場合、上腿装着部11に面圧が作用するが、このとき、訓練者Uの患脚の麻痺レベルが高くなるのに従って、上腿装着部11に大きな面圧が作用する。
As shown in FIG. 6, when the affected leg (the right leg in FIG. 6) wearing the walking assist
ここで、上述のように、一般的な歩行補助装置は、訓練者Uの患脚の麻痺レベルが改善されても、ダンパが患脚に一定の抗力を与える構成とされているため、歩行訓練の効果が低下する課題を有する。 Here, as mentioned above, in general walking aid devices, even if the paralysis level of the affected leg of the trainee U is improved, the damper is configured to apply a constant resistance to the affected leg, so it is difficult to train the walking aid. The problem is that the effectiveness of the system decreases.
そこで、本実施の形態の歩行補助装置1において、制御部20は、第2のセンサ18の検出結果に基づいて抗力調整部19を制御してダンパ15に発生させる抗力を調整する。図7は、本実施の形態の歩行補助装置の制御方法の流れを示すフローチャート図である。図8は、面圧とダンパに発生させる抗力との関係を示す図である。
Therefore, in the walking
先ず、制御部20は、第2のセンサ18の検出結果を取得する(S1)。そして、制御部20は、直近1回の歩行サイクルでの第2のセンサ18の検出結果である面圧の最大値が第1の閾値T1以上、又は第1の閾値T1未満であって、且つ第2の閾値T2以上、又は第2の閾値T2未満であって、且つ第3の閾値T3以上、又は第3の閾値未満の何れに該当するかを判定する(S2)。
First, the
次に、制御部20は、上述の検出結果の判定結果に基づいて、ダンパ15の抗力レベルを決定する(S3)。詳細には、直近1回の歩行サイクルでの第2のセンサ18の検出結果である面圧の最大値が第1の閾値T1以上の場合、図8に示すように、制御部20は、ダンパ15の抗力レベルを当該ダンパ15に最も大きい抗力を発生させる抗力レベル1に決定する。
Next, the
直近1回の歩行サイクルでの第2のセンサ18の検出結果である面圧の最大値が第1の閾値T1未満であって、且つ第2の閾値T2以上の場合、図8に示すように、制御部20は、ダンパ15の抗力レベルを抗力レベル2に決定する。このとき、第2の閾値T2は、第1の閾値T1に対して小さく、また、抗力レベル2でダンパ15に発生させる抗力は、抗力レベル1でダンパ15に発生させる抗力に対して小さい。
If the maximum value of the surface pressure, which is the detection result of the
直近1回の歩行サイクルでの第2のセンサ18の検出結果である面圧の最大値が第2の閾値T2未満であって、且つ第3の閾値T3以上の場合、図8に示すように、制御部20は、ダンパ15の抗力レベルを抗力レベル3に決定する。このとき、第3の閾値T3は、第2の閾値T2に対して小さく、また、抗力レベル3でダンパ15に発生させる抗力は、抗力レベル2でダンパ15に発生させる抗力に対して小さい。
If the maximum value of the surface pressure, which is the detection result of the
直近1回の歩行サイクルでの第2のセンサ18の検出結果である面圧の最大値が第3の閾値T3未満の場合、図8に示すように、制御部20は、ダンパ15の抗力レベルを抗力レベル4に決定する。このとき、抗力レベル4でダンパ15に発生させる抗力は、抗力レベル3でダンパ15に発生させる抗力に対して小さく、例えば、抗力レベル4ではダンパ15に抗力を発生させない。
When the maximum value of the surface pressure, which is the detection result of the
次に、制御部20は、決定した抗力レベルに基づいて、抗力調整部19を制御してダンパ15に発生させる抗力を調整する(S4)。これにより、本実施の形態では、第2のセンサ18で検出される面圧に基づいて、段階的にダンパ15に発生させる抗力を減少させる。このとき、閾値の値や個数、及び閾値未満となった場合のダンパ15に発生させる抗力の減少量などは、適宜、設定することができる。
Next, the
このように本実施の形態の歩行補助装置1及び当該歩行補助装置1の制御方法は、訓練者Uの患脚の麻痺レベルなどによって変化する第2のセンサ18で検出される面圧に基づいて、ダンパ15に発生させる抗力を調整する。
In this way, the walking assist
そのため、本実施の形態の歩行補助装置1及び当該歩行補助装置1の制御方法は、例えば、訓練者Uの患脚の麻痺レベルが低くなり、当該麻痺レベルが高い場合に比べて、第2のセンサ18で検出される面圧が小さくなった場合にダンパ15に発生させる抗力を小さくすることができ、歩行訓練の効果を向上させることができる。
Therefore, in the walking assist
<他の実施の形態>
上記実施の形態1では、本開示をハードウェアの構成として説明したが、本開示はこれに限定されるものではない。本開示は、各構成要素の処理を、CPU(Central Processing Unit)にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。
<Other embodiments>
In the first embodiment above, the present disclosure has been described as a hardware configuration, but the present disclosure is not limited to this. The present disclosure can also realize the processing of each component by having a CPU (Central Processing Unit) execute a computer program.
例えば、上記実施の形態1の制御部20は、次のようなハードウェア構成を備えることができる。図9は、制御部に含まれるハードウェア構成の一例を示す図である。
For example, the
図9に示す装置は、インタフェース31とともに、プロセッサ32及びメモリ33を備えている。上記実施の形態1で説明した制御部20は、プロセッサ32がメモリ33に記憶されたプログラムを読み込んで実行することにより実現される。つまり、このプログラムは、プロセッサ32を制御部20として機能させるためのプログラムである。
The device shown in FIG. 9 includes an
ここで、プログラムは、コンピュータに読み込まれた場合に、1又はそれ以上の機能をコンピュータに行わせるための命令群(又はソフトウェアコード)を含む。プログラムは、非一時的なコンピュータ可読媒体又は実体のある記憶媒体に格納されてもよい。限定ではなく例として、コンピュータ可読媒体又は実体のある記憶媒体は、random-access memory(RAM)、read-only memory(ROM)、フラッシュメモリ、solid-state drive(SSD)又はその他のメモリ技術、CD-ROM、digital versatile disc(DVD)、Blu-ray(登録商標)ディスク又はその他の光ディスクストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ又はその他の磁気ストレージデバイスを含む。プログラムは、一時的なコンピュータ可読媒体又は通信媒体上で送信されてもよい。限定ではなく例として、一時的なコンピュータ可読媒体又は通信媒体は、電気的、光学的、音響的、またはその他の形式の伝搬信号を含む。 Here, a program includes a set of instructions (or software code) that, when loaded into a computer, causes the computer to perform one or more functions. The program may be stored on a non-transitory computer readable medium or a tangible storage medium. By way of example and not limitation, computer readable or tangible storage media may include random-access memory (RAM), read-only memory (ROM), flash memory, solid-state drive (SSD) or other memory technology, CD -Includes ROM, digital versatile disc (DVD), Blu-ray disc or other optical disc storage, magnetic cassette, magnetic tape, magnetic disc storage or other magnetic storage device. The program may be transmitted on a transitory computer-readable medium or a communication medium. By way of example and not limitation, transitory computer-readable or communication media includes electrical, optical, acoustic, or other forms of propagating signals.
本開示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。 The present disclosure is not limited to the embodiments described above, and can be modified as appropriate without departing from the spirit.
例えば、上記実施の形態では、第1のセンサ16の検出結果に基づいて訓練者Uの脚部の遊脚期を判定しているが、例えば、第2のセンサ18で検出される面圧が第3の閾値未満の場合、制御部20は、訓練者Uの脚部が遊脚期(即ち、遊脚状態)であると判定してもよい。
For example, in the above embodiment, the swing phase of the leg of the trainee U is determined based on the detection result of the
例えば、上記実施の形態では、直近1回の歩行サイクルでの第2のセンサ18で検出される面圧の最大値が第1の閾値T1、第2の閾値T2又は第3の閾値T3未満になった場合、ダンパ15に発生させる抗力を減少させているが、直近複数回の歩行サイクル夫々での第2のセンサ18で検出される面圧の最大値の平均値が予め設定された閾値未満になった場合、ダンパ15に発生させる抗力を減少させてもよい。また、直近複数回の歩行サイクル夫々での第2のセンサ18で検出される面圧の最大値が連続して予め設定された閾値未満になった場合、ダンパ15に発生させる抗力を減少させてもよい。また、予め設定された期間内での第2のセンサ18で検出される面圧の平均値が予め設定された閾値未満になった場合、ダンパ15に発生させる抗力を減少させてもよい。要するに、第2のセンサ18の検出結果に基づいてダンパ15に発生させる抗力を調整可能であればよい。
For example, in the above embodiment, the maximum value of the surface pressure detected by the
例えば、上記実施の形態では、直近1回の歩行サイクルでの第2のセンサ18で検出される面圧に基づいてダンパ15に発生させる抗力を減少させているが、例えば、直近1回の歩行サイクルでの第2のセンサ18で検出される面圧の最大値が予め設定された閾値以上の場合、ダンパ15に発生させる抗力を増加させてもよい。
For example, in the embodiment described above, the drag force generated in the
例えば、上記実施の形態でのダンパ15の各モードや第1のモードと第2のモードとの切替タイミングは、例示であり、例えば、第1のモードと第2のモードとの間にダンパ15がロックするロックモードを備えていてもよい。
For example, the switching timing of each mode of the
例えば、上記実施の形態の第2のセンサ18は、上腿装着部11に設けられているが、図10に示すように、下腿装着部12が訓練者Uの下腿に装着された状態で当該下腿装着部12における訓練者Uの下腿裏(即ち、ふくらはぎ)と対向する部分に設けられてもよい。
For example, the
例えば、上記実施の形態のダンパ15は、例えば、ロータリーダンパで構成しているが、ストロークダンパなどで構成してもよく、抗力を調整可能な構成のダンパであればよい。
For example, although the
例えば、上記実施の形態の歩行補助装置1は、面ファスナを用いて訓練者Uの脚部に装着する構成であるが、訓練者Uの脚部への装着手段は限定されず、例えば、ベルトなどで装着してもよい。
For example, the walking assist
1 歩行補助装置
2 トレッドミル
11 上腿装着部、11a 面ファスナ
12 下腿装着部、12a 面ファスナ
13 上腿フレーム
14 下腿フレーム
15 ダンパ
16 第1のセンサ
17 切替器
18 第2のセンサ
19 抗力調整部
20 制御部
31 インタフェース
32 プロセッサ
33 メモリ
Ax 回転軸
T1 第1の閾値
T2 第2の閾値
T3 第3の閾値
U 訓練者
1 Walking
Claims (10)
前記歩行補助装置を前記脚部の上腿に装着するための上腿装着部と、
前記歩行補助装置を前記脚部の下腿に装着するための下腿装着部と、
前記上腿装着部と前記下腿装着部とを連結し、前記脚部の膝関節の屈曲方向に抗力を与えるダンパと、
前記上腿から前記上腿装着部に作用する圧力又は前記下腿から前記下腿装着部に作用する圧力を検出するセンサと、
前記センサの検出結果に基づいて、前記ダンパの抗力を調整する制御部と、
を備える、歩行補助装置。 A walking aid device that is attached to the leg of a user when the user performs walking training,
an upper leg attachment part for attaching the walking assist device to the upper leg of the leg;
a lower leg attachment part for attaching the walking assist device to the lower leg of the leg;
a damper that connects the upper leg attachment part and the lower leg attachment part and applies a resistance force in a bending direction of a knee joint of the leg;
a sensor that detects pressure acting on the upper leg attachment part from the upper leg or pressure acting on the lower leg attachment part from the lower leg;
a control unit that adjusts the drag force of the damper based on the detection result of the sensor;
A walking aid device equipped with.
前記歩行補助装置を装着した前記ユーザが歩行訓練を実施中、前記脚部の上腿から前記歩行補助装置を当該上腿に装着するための上腿装着部に作用する圧力を前記上腿装着部に設けられたセンサを用いて、又は前記脚部の下腿から前記歩行補助装置を当該下腿に装着するための下腿装着部に作用する圧力を前記下腿装着部に設けられたセンサを用いて検出する工程と、
前記センサの検出結果に基づいて、前記上腿装着部と前記下腿装着部とを連結し、前記脚部の膝関節の屈曲方向に抗力を与えるダンパの抗力を調整する工程と、
を備える、歩行補助装置の制御方法。 A method for controlling a walking assist device worn on a leg of a user when the user performs walking training, the method comprising:
While the user wearing the walking aid device is performing walking training, the upper leg mounting portion applies pressure from the upper leg of the leg to the upper leg mounting portion for mounting the walking assist device on the upper leg. or detect pressure acting from the lower leg of the leg on a lower leg attachment part for attaching the walking assist device to the lower leg using a sensor provided on the lower leg attachment part. process and
Based on the detection result of the sensor, adjusting the resistance of a damper that connects the upper leg attachment part and the lower leg attachment part and applies a resistance force in the bending direction of the knee joint of the leg;
A method for controlling a walking assist device, comprising:
前記歩行補助装置を装着した前記ユーザが歩行訓練を実施中、前記脚部の上腿から前記歩行補助装置を当該上腿に装着するための上腿装着部に作用する圧力を前記上腿装着部に設けられたセンサを用いて、又は前記脚部の下腿から前記歩行補助装置を当該下腿に装着するための下腿装着部に作用する圧力を前記下腿装着部に設けられたセンサを用いて検出する処理と、
前記センサの検出結果に基づいて、前記上腿装着部と前記下腿装着部とを連結し、前記脚部の膝関節の屈曲方向に抗力を与えるダンパの抗力を調整する処理と、
をコンピュータに実行させる、歩行補助装置の制御プログラム。 A control program for a walking assist device worn on the leg of a user when the user performs walking training, the program comprising:
While the user wearing the walking aid device is performing walking training, the upper leg mounting portion applies pressure from the upper leg of the leg to the upper leg mounting portion for mounting the walking assist device on the upper leg. or detect pressure acting from the lower leg of the leg on a lower leg attachment part for attaching the walking assist device to the lower leg using a sensor provided on the lower leg attachment part. processing and
Based on the detection result of the sensor, adjusting the drag force of a damper that connects the upper leg attachment part and the lower leg attachment part and applies a drag force in a bending direction of a knee joint of the leg;
A walking aid device control program that causes a computer to execute the following.
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