JP2007307118A - 歩行訓練装置 - Google Patents

Abstract

【課題】実際の歩行運動に即した訓練を屋内外で実施できる、小型の歩行訓練装置を提供する。
【解決手段】少なくとも、本体を構成する枠体１、装置使用者の下肢を立位の状態で保持すると共に、前記本体に固定された一個のモーター３０によってリンク１１，１３，１４を介して駆動され、前記使用者に歩行運動をさせる歩行装置２、前記人の腰部を支持する免荷装置３、前記本体下部に設けられた自走可能なキャスター装置、並びに、前記歩行装置２とキャスター装置を連動させて制御する制御装置からなる歩行訓練装置。
【選択図】図４

Description

本発明はリハビリテーション等に使用する歩行訓練装置に関し、特に、脚部の機能を向上させるために、使用者の脚部を保持して歩行運動させると共に、使用者の歩行に合わせて実際に移動することのできる歩行訓練装置に関する。

従来、整形外科で用いられる運動装置や理学療法科で用いられる運動療法装置の代表的なものとしてトレッドミルがある。このトレッドミルは使用者に合わせて速度を調節することができるが、自力で歩行が困難な使用者に対しては、更に免荷装置が設けられたり、免荷装置と共に使用者の間接部にモータのついた装具を装着させて使用者の歩行を支援するものが使用されている（図7参照）。この場合には、前記トレッドミルと装具のモータの動きを同期させることによって、患者に安全に歩行運動を行わせることができるが、装置が大型になるという欠点がある。

また、更に使用者の負担を軽減するために、臥位にて歩行訓練を行わせる装置も提案されている(例えば特許文献1)が、臥位で歩行と同じ訓練を行うことは困難であり、立居での訓練のための予備訓練として位置づけられるに過ぎない。更に、これら何れの装置も、使用者は実際に移動することができず同じ位置で訓練するだけであるので単調であり、使用者の訓練意欲を引き出すことが困難であるという欠点があった。
特開2000-102578号公報

従って本発明の第1の目的は、立居で訓練可能でありながら小型で、体重の負荷が軽減された歩行訓練装置を提供することにある。
本発明の第2の目的は、使用者の体力その他の状況に幅広く対応することができて安全である上、使用者の意思に即して移動可能な、小型の歩行訓練装置を提供することにある。

本発明の上記の諸目的は、少なくとも、本体を構成する枠体(1)、前記本体正面に対して左右に開閉可能且つ該本体の垂直枠部に、上下に摺動可能に係合するアーム状基材（10）、及び、該アーム状基材の前記係合端部と反対側のアーム状基材端部近傍に駆動軸(8)を介して固定された駆動リンク(11)、該駆動リンクによって稼働される膝リンク(12)、装置使用者の下肢を把持する把持部をそれぞれ有する大腿リンク(13)並びに下腿リンク(14)からなり、装置使用者の下肢を立居の状態で保持すると共に前記装置使用者に歩行運動をさせる、左右一対からなる歩行装置(2)、前記装置使用者の腰部を支持する免荷装置(3)、前記本体下部に設けられた自走可能なキャスター装置(4)、並びに、前記歩行装置（2）とキャスター装置（4）を連動させて制御する制御装置(5)からなる歩行訓練装置であって、
前記アーム状基材（10）が、少なくとも前記駆動軸(8)の回転角度を検出する回転センサ(6)、および、該駆動軸(8)を駆動するためのモータ（30）を有するアーム状基材(10)であり、
前記膝リンク(12)が前記駆動リンク(11)と回転軸(15)を介して一端で係合すると共に、他端が前記装置使用者の膝の動きと同期するように該膝の外側横部近傍に固定され、該固定端部からは、前記膝リンク（12）と一定の角度θをなし、該膝リンクと共にほぼV字形状のリンクを構成する如く、その適宜の箇所に前記装置使用者の下肢に固定するための把持部(9')を有する前記下腿リンク(14)が延び、別途前記使用者の下肢に固定するための把持部(9)を有する前記大腿リンク(13)が、前記V字形状リンクの頂点で回転軸(17)を介して該V字形状のリンクと係合し、前記大腿リンク(13)の上部が回転軸(16)を介して前記アーム状基材(10)と直接または系合部材(18)を介して係合すると共に、
前記免荷装置(3)が、前記装置使用者の腰を支えるハーネス(20)と、該ハーネス(20)を均等に上方に引き上げて前記装置使用者の体重を一部免荷するための、歩行時の腰の動きに追随し得る結合手段(22)を介して作用する、前記本体(1)に固定された調節可能なバネ(24)を有するバネ装置からなり、
前記キャスター装置(4)が、回転センサ（7）によって回転数がモニターされる二個の駆動モータ（32）とそれぞれ連動する、前記本体底部に設けられた二個の前部駆動輪を含む少なくとも4個の車輪(26)、前記本体(1)に固定されたハンドル(23)およびサスペンションを有し、
前記制御装置(5)が、前記センサ(6)および(7)からの情報を基に、前記装置使用者を安全に歩行させる如く各駆動モータを制御する装置であることを特徴とする歩行訓練装置によって達成された。

本発明における前記大腿リンク(13)および下腿リンク(14)に固定されるそれぞれの把持部(9)および(9')は使用者の体型に合わせて調節可能であると共に、前記各リンクから取り外し自在に固定される。前記大腿リンク(13)および下腿リンク(14)の長さは調整可能であることが好ましく、キャスター装置(4)の前部二個の駆動輪(26)の回転制御によって、装置の移動方向を決定することが好ましい。

本発明によれば、室内の定位置で訓練をする必要がなく、使用者が屋内あるいは屋外を歩きながら自分の意思に従って訓練することができるので、訓練意欲が向上し、訓練効果を大きく向上させることができる。

本発明の歩行訓練装置は、主として、キャスター装置4を有し自走可能な枠体からなる本体(1)中に収納される歩行装置(2)、装置使用者の体重による負担を軽減する免荷装置(3)、および制御装置(5)からなる。本発明の歩行訓練装置における最大の特徴は、免荷装置(3)によって使用者の体重を安定的に軽減すると共に、制御装置(5)を介して本体(1)の自走と連動する歩行装置(2)にある。以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。

図1は、本発明の歩行訓練装置の使用状態を示す側面図である。図中の符号(1)は本体である枠体、(2)は歩行装置、(8)は駆動リンク(11)の駆動軸、(10)は歩行装置(2)、前記駆動リンク(11)を駆動するためのモータ(30)（図示せず）を有するアーム状基材である。このアーム状基材(10)は、本体(1)の縦枠に沿って昇降可能に本体(1)に係合しており、前記モータ(30)は前記駆動リンク(11)の回転角度を検出する回転センサ(6)（図示せず）、例えば回転エンコーダを伴っている。また、駆動リンク(11)はロッドであっても良いが、装置使用者の衣服などの異物を挟み込むと危険であるので、中心以外の適宜の箇所に膝リンク(12)と回転軸を介して係合し得る開口を有し、駆動軸(8)を中心にして回転する円板とすることが好ましい。

図2は本発明における歩行装置(2)を装置使用者の脚に装着させた時の概念図である。歩行装置(2)は、モータを有するアーム状基材(10)に取付けられており、該モータによって回転させられる駆動軸(8)を回転軸として、駆動リンク(11)が回転する。符号(12)は、前記駆動リンク(11)が有する開口で回転軸(15)を介して係合すると共に、下腿リンク(14)と固定角度θを有するV字形状のリンクを形成する膝リンクであり、上記V字形状リンクを形成しない大腿リンク(13)は、前記V字形状リンクの頂点で回転軸(17)を介して係合する。各リンクは装置使用者の身長等に適応できるように、その長さの調節が可能なものとされる。上記膝リンク、大腿リンクおよび下腿リンクの系合状態の例は図3に示した通りである。

図4に示すように、前記駆動リンク(11)が円板状の駆動リンクである場合には、駆動中心からの距離を変えられるように、例えば中心から円周方向に伸びるスリット中に固定可能に開口部材を遊嵌させても良いし、中心からの距離が異なる複数の位置に開口を設けても良い。
また、大腿リンク(13)の上部は、本体(1)の縦枠と摺動自在に係合するアーム状基材(10)に直接設けられた、または該アーム状基材(10)と結合する接続部材(18)に設けられた、回転軸(16)を介して前記アーム状基材(10)と係合する。

大腿リンク(13)と下腿リンク(14)は、それぞれ脚に装着させるための把持部(9)および(9')を有している。これらの把持部は、それぞれのリンクの長さを変えられるように、取り外し可能に各リンクに固定されている。把持部の各リンクへの取付け位置は、図4に示すように、使用者の体型に合わせて3自由度で調整できるものであることが好ましい。これらのリンク及び把持部の形状や素材は、公知のものを適宜変更して使用することができる。

図2における符号(20)は、装置使用者の腰部に装着され、使用者の体重を見かけ上軽くするための上向きの力を受けるハーネスであり、前記アーム状基材(10)と結合している接続具(19)により、歩行時の腰の動きに追随し得る結合手段(22)を介して吊り上げられる。このような結合手段(22)としては、例えば遊びを有するリング、鎖或いは紐のように、これらと結合するハーネスが歩行時の腰の動きに追随できるような手段の中から適宜選択することができる。また、上記のように接続具(19)をアーム状基材(10)と一体化させることにより、接続具(19)と共にアーム状基材(10)もバネ(24)により上方に引っ張り上げられるので、装置使用者の身長に対応して行う使用時におけるアーム位置の調整を軽く行うことができるだけでなく、接続具(19)の位置も同時に調整することができる。しかしながら、接続具(19)とアーム状基材(10)を結合せず、別体としても良いことは当然である。

また図4における符号(23)は、本装置使用者の姿勢を安定化するためのハンドル、符号(24)は、前記ハーネス(20)を吊り上げるための強度調整可能なバネであり、このバネ(24)をはじめ、前記接続具(19)や遊びを有するリングなどの結合手段(22)からなる免荷装置(3)によって、装置使用者の体重による負荷が適宜軽減される。符号(6)は、モータ(30)によって駆動される駆動軸(8)の回転角度を測定する、ロータリエンコーダの様な回転センサであり、何れもアーム状基材(10)に固定されている。また、符号(31)はアーム状基材(10)などの高さを調整するための昇降用ハンドルである。昇降用手段としては、チェーンのような公知の手段を用いることができる。尚、底部に設けられた車輪(26)のうち、前輪2輪には、それぞれ独立に駆動できるように、モータおよびその回転数を測定するセンサ（何れも図示しない）が配されている。本発明においては、後輪を有する本体部分を引き出し可能として、本体の前後の長さを可変にしておくことが好ましい。また、各車輪(26)にはサスペンション装置を具備させることが好ましい。

図5は、本装置の平面図である。前記アーム状基材(10)は右足と左足に対応して一対設けられ、それぞれ外側に開くことができるようになっている。接続具(19)を車椅子に座った状態の患者の腰位置まで下降する構造にし、車椅子に座った状態でハーネス(20)を患者に装着した後、遊びを有するリング等の結合手段(22)を用いて前記ハーネス(20)と接続具(19)を接続した後、接続具(19)を上昇させることにより、患者を立位状態にすることができる。この時の上昇具合及び/又はばね(24)のばね定数によって患者の免荷率を決定すれば良い。患者を立位状態にした後に車椅子を歩行訓練装置外に出し、車椅子進入による空間確保のために開いていたアーム状基材(10)を閉じ、患者の体型に合わせて調整した把持部を患者下肢に取り付ける。このようにすることにより、車椅子を使用する患者に対しても、本装置を用いて歩行訓練を行うことができる。また、アーム状基材(10)の、外側に若干膨らむように湾曲した部分は、モータ(30)がぶつからないように保護する保護部材である。

本実施例における把持部(9)はかぎ型部材を介してリンクに結合しているが、このようにすることによって把持部を使用者の体型に合わせて3次元的に調節することができる。把持部をリンクに結合させる部材は、3次元的に把持部を調節できる限り上記かぎ型に限定されるものではない。下腿リンク(14)に必須の把持部は脹脛を保持するために設けられるが、必要に応じて更に足首を保持する把持部を設けても良い。また、符号(40)は、制御部(図示しない)を介して歩行速度や移動方向を設定したり変更するための操作部である。制御部は、センサ(6)及び(7)（図示しない）並びに前記操作部(40)から入るデータに基づいて、歩行速度と装置の移動速度が一致するように制御すると共に、移動方向をも制御する。この操作部（40）は、ハンドル（23）と一体とすることが望ましい。

図6は、本発明の装置の図4、図5に対応する正面図である。図中、符号（32）は、回転センサ（7）によって回転数がモニターされる二個の駆動モータである。また、図7は、従来の医療装置を示す斜視図である。

本発明の歩行訓練装置は、小型で操作性が良い上、屋内や屋外を自由に歩き回りながら訓練することが可能であるので、訓練意欲を維持することが容易であり、歩行訓練の効率を極めて高くすることができる。また、体型の異なる不特定多数の使用者に対して1台の歩行訓練装置で対応することが可能であり、使用者の経済的負担を軽減することができるので産業上極めて有意義である。

本発明の歩行訓練装置の構成を説明する側面図である。 本発明の歩行訓練装置を装着した使用者の状態の説明図である。 本発明の歩行訓練装置のリンクの構成例を示す側面図である。 本発明の歩行訓練装置の具体例を示す側面図である。 本発明の歩行訓練装置の具体例を示す平面図である。 本発明の歩行訓練装置の具体例を示す正面図である。 従来の医療装置を示す斜視図である。

符号の説明

１ 本体枠体
２ 歩行装置
３ 免荷装置
４ キャスター装置
５ 制御装置
６ 回転センサ
７ 回転センサ
８ 駆動軸
9、9’ 把持部
10 アーム状基材
11 駆動リンク
12 膝リンク
13 大腿リンク
14 下腿リンク
15 回転軸
16 回転軸
17 回転軸
18 係合部材
19 接続具
20 ハーネス
22 結合手段
23 ハンドル
24 ばね
26 車輪
30 リンク用駆動モータ
31 昇降用ハンドル
32 車輪用駆動モータ
40 操作部

Claims (6)

1. 少なくとも、本体を構成する枠体(1)、前記本体正面に対して左右に開閉可能且つ該本体の垂直枠部に、上下に摺動可能に係合するアーム状基材（10）、及び、該アーム状基材の前記係合端部と反対側のアーム状基材端部近傍に駆動軸(8)を介して固定された駆動リンク(11)、該駆動リンクによって稼働される膝リンク(12)、装置使用者の下肢を把持する把持部をそれぞれ有する大腿リンク(13)並びに下腿リンク(14)からなり、装置使用者の下肢を立居の状態で保持すると共に前記装置使用者に歩行運動をさせる、左右一対からなる歩行装置(2)、前記装置使用者の腰部を支持する免荷装置(3)、前記本体下部に設けられた自走可能なキャスター装置(4)、並びに、前記歩行装置（2）とキャスター装置（4）を連動させて制御する制御装置(5)からなる歩行訓練装置であって、
   前記アーム状基材（10）が、少なくとも前記駆動軸(８)の回転角度を検出する回転センサ（６）、および、該駆動軸（８）を駆動するためのモータ（30）を有するアーム状基材(10)であり、
   前記膝リンク(12)が前記駆動リンク(11)と回転軸(15)を介して一端で係合すると共に、他端が前記装置使用者の膝の動きと同期するように該膝の外側横部近傍に固定され、該固定端部からは、前記膝リンク（12）と一定の角度θをなし、該膝リンクと共にほぼV字形状のリンクを構成する如く、その適宜の箇所に前記装置使用者の下肢に固定するための把持部（9’)を有する前記下腿リンク(14)が延び、別途前記装置使用者の下肢に固定するための把持部（9）を有する前記大腿リンク(13)が、前記V字形状リンクの頂点で回転軸(17)を介して該V字形状のリンクと係合し、前記大腿リンク(13)の上部が回転軸(16)を介して前記アーム状基材(10)と直接または系合部材(18)を介して係合すると共に、
   前記免荷装置(3)が、前記装置使用者の腰を支えるハーネス(20)と、該ハーネス(20)を均等に上方に引き上げて前記装置使用者の体重を一部免荷するための、歩行時の腰の動きに追随し得る結合手段(22)を介して作用する、前記本体（1）に固定された調節可能なバネ(24)を有するバネ装置からなり、
   前記キャスター装置(4)が、回転センサ(7)によって回転数がモニターされる二個の駆動モータ（32）とそれぞれ連動する、前記本体底部に設けられた二個の前部駆動輪を含む少なくとも4個の車輪(26)、前記本体(1)に固定されたハンドル(23)およびサスペンションを有し、
   前記制御装置(5)が、前記センサ(6)および(7)からの情報を基に、前記装置使用者を安全に歩行させる如く各駆動モータを制御する装置であることを特徴とする歩行訓練装置。
2. 前記大腿リンク(13)および下腿リンク(14)が有するそれぞれの把持部(9)および(9')が使用者の体型に合わせて調節可能であると共に、各把持部が前記各リンクに取り外し自在に固定されている、請求項1に記載された歩行訓練装置。
3. 前記駆動リンク（11）、膝リンク（12）、大腿リンク(13)および下腿リンク(14)の長さがそれぞれ調節可能である、請求項2に記載された歩行訓練装置。
4. 前記下腿リンク（14）が有する把持部(9')が、装置使用者の脹脛および足首を把持するように二箇所に設けられている、請求項1〜3の何れかに記載された歩行訓練装置。
5. 前記駆動リンク(11)が、中心以外の箇所に膝リンク(12)と係合し得る開口を有する円板である、請求項1〜4の何れかに記載された歩行訓練装置。
6. 装置の移動方向を、前記キャスター装置(4)が有する前部二個の駆動輪の左右の駆動速度を変更することによって制御する、請求項1〜5の何れかに記載された歩行訓練装置。