JP2022175028A - 歩行状態測定システム、歩行訓練システム、歩行状態測定方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】歩行測定中に被験者の足裏が適切な位置から外れたことを好適に知らせる歩行状態測定システム、歩行訓練システム、歩行状態測定方法およびプログラムを提供する。【解決手段】歩行状態測定装置１００は、周回軌道に沿って走行するベルト上に形成された歩行面を歩行する被験者の歩行状態を測定する。歩行状態測定装置１００は、取得部１０１と、位置推定部１０２と、警告制御部１０４とを備える。取得部１０１は、ベルトを介して被験者の荷重を検出する荷重分布センサ１５０の計測情報を取得する。位置推定部１０２は、計測情報に基づいて被験者の足裏の位置を推定する。警告制御部１０４は、荷重分布センサの配設領域に対応して定められる複数の対象領域の各々と、被験者の足裏の位置との関係に応じて、異なる種類の警告を行う。【選択図】図４

Description

本発明は、歩行状態測定システム、歩行訓練システム、歩行状態測定方法およびプログラムに関する。

リハビリテーション（以下、リハビリと呼ぶ）の患者が歩行動作を訓練するための歩行訓練システムが開発されている。歩行訓練システムでは、トレッドミルに設置された荷重分布センサにより、訓練者の荷重分布を計測する。例えば、特許文献１には、２種類のループ電極群と、その上の弾性体と、その上の導電性物質からなる圧力分布検出装置が開示されている。そして歩行訓練システムは、計測結果に基づいて訓練者の歩行状態を測定し、訓練者の関節の動きを補助する。

国際公開第２００６／１０６７１４号

荷重分布センサは、移動するベルトとは独立して、ベルトの下のトレッドミル本体に設置される。このため外部からでは、訓練者の足裏の位置と、センサエリアの位置との関係を認識できない。したがって歩行訓練中に訓練者の足裏がセンサエリアから外れた、または外れそうになっている等、適切な位置から外れた場合、その旨を訓練者または療法士等が知ることができないという問題があった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、歩行測定中に被験者の足裏が適切な位置から外れたことを好適に知らせる歩行状態測定システム、歩行訓練システム、歩行状態測定方法およびプログラムを提供するものである。

本発明の一態様にかかる歩行状態測定システムは、周回軌道に沿って走行するベルト上に形成された歩行面を歩行する被験者の歩行状態を測定する歩行状態測定システムである。前記歩行状態測定システムは、取得部と、位置推定部と、警告制御部とを備える。前記取得部は、前記ベルトを介して前記被験者の荷重を検出する荷重分布センサの計測情報を取得する。前記位置推定部は、前記計測情報に基づいて前記被験者の足裏の位置を推定する。前記警告制御部は、前記荷重分布センサの配設領域に対応して定められる複数の対象領域の各々と、前記被験者の足裏の位置との関係に応じて、異なる種類の警告を行う。これにより、被験者または補助者に対して、被験者の踏み込み位置がどの程度適切な位置にあるか、そして適切な位置から外れたことを好適に知らせることができる。

ここで前記複数の対象領域は、前記配設領域の内側に位置する第１対象領域と、前記第１対象領域を包含する第２対象領域とを含んでよい。そして、前記警告制御部は、前記被験者の前記足裏の少なくとも一部が前記第１対象領域から外れ、かつ前記被験者の足裏の全部が前記第２対象領域内に位置する場合、第１の警告を行ってよい。また、前記警告制御部は、前記被験者の足裏の少なくとも一部が、前記第２対象領域から外れた場合、第２の警告を行ってよい。このように歩行状態測定システムは、段階的に警告することで、被験者または補助者に対して、踏み込み位置がどの程度適切な位置にあるかをより明確に報知できる。

前記位置推定部は、歩行中の前記被験者を撮影して生成された撮像画像と、前記計測情報とに基づいて、前記被験者の足裏の位置を推定してよい。そして前記警告制御部は、前記被験者の足裏の全部が、前記第２対象領域から外れた場合、第３の警告を行ってよい。これにより、歩行状態測定システムは、被験者または補助者に対して踏み込み位置が大きく外れていることを報知できる。したがって、被験者または補助者に対して、歩行測定や歩行訓練の中断等の判断を迅速に促すことができる。

また、前記警告制御部は、前記第１の警告から所定時間内に前記被験者の足裏の全部が前記第１対象領域内に位置しない場合、第４の警告を行ってよい。これにより、被験者または補助者に対して、踏み込み位置が改善していないことを報知し、好適に改善を促すことができる。

また、前記歩行状態測定システムは、前記被験者の属性情報および前記被験者の足裏の初期位置の少なくとも１つに基づいて、前記対象領域の位置、面積および形状の少なくとも１つを変更する対象領域変更部を備えてよい。これにより利便性が向上し、スムーズな測定の実施が可能となる。

また、前記歩行状態測定システムは、前記警告の種類を警告ログに記録する記録部を備えてよい。そして前記歩行状態測定システムは、前記警告ログに記録される警告の回数および警告の時系列パターンの少なくとも一方に基づいて、前記対象領域の位置、面積および形状の少なくとも１つを変更する対象領域変更部を備えてよい。これにより、現状の測定実態に合わせて、利便性を向上させることができる。

本発明の一態様にかかる歩行訓練システムは、周回軌道に沿って走行し、被験者が歩行する歩行面を形成するベルトと、前記ベルトを介して前記被験者の荷重を検出する荷重分布センサと、前記被験者の歩行状態を測定する歩行状態測定装置とを備える。前記歩行状態測定装置は、取得部と、位置推定部と、警告制御部とを備える。前記取得部は、前記荷重分布センサの計測情報を取得する。前記位置推定部は、前記計測情報に基づいて前記被験者の足裏の位置を推定する。前記警告制御部は、前記荷重分布センサの配設領域に対応して定められる複数の対象領域の各々と、前記被験者の足裏の位置との関係に応じて、異なる種類の警告を行う。これにより、被験者または補助者に対して、被験者の踏み込み位置がどの程度適切な位置にあるか、そして適切な位置から外れたことを好適に知らせることができる。

本発明の一態様にかかる歩行状態測定方法は、周回軌道に沿って走行するベルト上に形成された歩行面を歩行する被験者の歩行状態を測定する歩行状態測定方法である。前記歩行状態測定方法は、前記ベルトを介して前記被験者の荷重を検出する荷重分布センサの計測情報を取得する取得段階と、前記計測情報に基づいて前記被験者の足裏の位置を推定する位置推定段階と、前記荷重分布センサの配設領域に対応して定められる複数の対象領域の各々と、前記被験者の足裏の位置との関係に応じて、異なる種類の警告を行う警告制御段階とを備える。これにより、被験者または補助者に対して、被験者の踏み込み位置がどの程度適切な位置にあるか、そして適切な位置から外れたことを好適に知らせることができる。

本発明の一態様にかかるプログラムは、周回軌道に沿って走行するベルト上に形成された歩行面を歩行する被験者の歩行状態を測定する歩行状態測定方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。前記歩行状態測定方法は、前記ベルトを介して前記被験者の荷重を検出する荷重分布センサの計測情報を取得する取得段階と、前記計測情報に基づいて前記被験者の足裏の位置を推定する位置推定段階と、前記荷重分布センサの配設領域に対応して定められる複数の対象領域の各々と、前記被験者の足裏の位置との関係に応じて、異なる種類の警告を行う警告制御段階とを備える。これにより、被験者または補助者に対して、被験者の踏み込み位置がどの程度適切な位置にあるか、そして適切な位置から外れたことを好適に知らせることができる。

本発明により、歩行測定中に被験者の足裏が適切な位置から外れたことを好適に知らせる歩行状態測定システム、歩行訓練システム、歩行状態測定方法およびプログラムを提供できる。

実施形態１にかかる歩行訓練システムの概略斜視図である。 歩行補助装置の一構成例を示す概略斜視図である。 実施形態１にかかるトレッドミルの側面図および上面図である。 実施形態１にかかる歩行状態測定装置の概略構成を示すブロック図である。 実施形態１にかかる警告の種類を説明するための図である。 実施形態１にかかる訓練用モニタの表示の一例を示す図である。 実施形態１にかかる歩行状態測定装置の処理手順を示すフローチャートである。 実施形態１にかかる足裏領域の位置の予測処理を説明するための図である。 実施形態２にかかる歩行状態測定装置の概略構成を示すブロック図である。 実施形態２にかかる対象領域の一例を示す図である。 実施形態２にかかる対象領域の一例を示す図である。 実施形態２にかかる歩行状態測定装置の処理手順を示すフローチャートである。 実施形態３にかかる歩行状態測定装置の概略構成を示すブロック図である。 実施形態３にかかる警告ログのデータ構造の一例を示す図である。 実施形態３にかかる制御テーブルのデータ構造の一例を示す図である。 実施形態１～３にかかる歩行状態測定装置として用いられるコンピュータの概略構成図である。

以下、実施形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲にかかる発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。説明の明確化のため、以下の記載および図面は、適宜、省略、および簡略化がなされている。

＜実施形態１＞
まず、本発明の実施形態１について説明する。図１は、実施形態１にかかる歩行訓練システム１の概略斜視図である。歩行訓練システム１は、実施形態１にかかる歩行状態測定装置（歩行状態測定システムとも呼ばれる）が適用されることができるシステムの一例である。歩行訓練システム１は、一方の脚に麻痺を患う片麻痺患者である訓練者９００が、歩行訓練を行うためのシステムである。訓練者９００は、被験者とも呼ばれる。なお、以下の説明における上下方向、左右方向、前後方向は、訓練者９００の向きを基準とする方向である。

歩行訓練システム１は、主に、全体の骨格を成すフレーム１３０に取り付けられた制御盤１３３と、訓練者９００が歩行するトレッドミル１３１と、訓練者９００の麻痺側の脚部である患脚に装着する歩行補助装置１２０とを備える。

フレーム１３０は、床面に設置されるトレッドミル１３１上に立設されている。トレッドミル１３１は、不図示のモータによりリング状のベルト１３２を回転させる。これにより、ベルト１３２は、周回軌道に沿って走行する。トレッドミル１３１は、訓練者９００の歩行を促す装置である。歩行訓練を行う訓練者９００は、ベルト１３２に乗り、ベルト１３２上に形成された歩行面に対して、歩行動作を試みる。

フレーム１３０は、制御盤１３３、訓練用モニタ１３８および音声出力部１３９を支持している。
制御盤１３３は、システム制御部２００と歩行状態測定装置１００とを収容する。システム制御部２００は、モータやセンサの制御を行うコンピュータ装置である。歩行状態測定装置１００は、センサの計測結果から歩行面を歩行する訓練者９００の歩行状態を測定するコンピュータ装置である。

訓練用モニタ１３８は、訓練や測定に関する情報を訓練者９００へ呈示する表示装置である。訓練用モニタ１３８は、例えば液晶パネルである。訓練用モニタ１３８は、訓練者９００がトレッドミル１３１のベルト１３２上を歩行しながら視認できるように設置されている。

音声出力部１３９は、訓練や測定に関する情報を音声で出力し、訓練者９００に対して報知する。音声出力部１３９は、例えばスピーカである。音声出力部１３９は、訓練者９００がトレッドミル１３１のベルト１３２上を歩行しながら聞こえる位置に設置されている。

また、フレーム１３０は、訓練者９００の頭上部前方付近で前側引張部１３５を、頭上部付近でハーネス引張部１１２を、頭上部後方付近で後側引張部１３７を支持している。また、フレーム１３０は、訓練者９００が掴むための手摺り１３０ａを含んでよい。

カメラ１４０は、正面から訓練者９００の歩容が認識できる画角で訓練者９００を撮像する正面カメラユニットである。カメラ１４０は、側面から訓練者９００の歩容が認識できる画角で訓練者９００を撮像する側面カメラユニットを含んでもよい。本実施形態におけるカメラ１４０は、ベルト１３２上に立つ訓練者９００の頭部を含む全身を捉えられる画角となるようなレンズと撮像素子とのセットを含む。撮像素子は、例えばＣＭＯＳイメージセンサであり、結像面に結像した光学像を画像信号に変換する。カメラ１４０は、訓練用モニタ１３８の近傍に、訓練者９００と相対するように設置される。なおカメラ１４０が側面カメラユニットを含む場合は、側面カメラユニットは、手摺り１３０ａに、訓練者９００を側方から捉えるように設置されてよい。

前側ワイヤ１３４は、一端が前側引張部１３５の巻取機構に連結されており、他端が歩行補助装置１２０に連結されている。前側引張部１３５の巻取機構は、システム制御部２００の指示に従って不図示のモータをオン／オフさせることにより、患脚の動きに応じて前側ワイヤ１３４を巻き取ったり繰り出したりする。同様に、後側ワイヤ１３６は、一端が後側引張部１３７の巻取機構に連結されており、他端が歩行補助装置１２０に連結されている。後側引張部１３７の巻取機構は、システム制御部２００の指示に従って不図示のモータをオン／オフさせることにより、患脚の動きに応じて後側ワイヤ１３６を巻き取ったり繰り出したりする。このような前側引張部１３５と後側引張部１３７の連携した動作により、歩行補助装置１２０の荷重が患脚の負担とならないように当該荷重を相殺し、更には、設定の程度に応じて患脚の振り出し動作をアシストする。

訓練補助者であるオペレータ９１０は、重度の麻痺を抱える訓練者に対しては、アシストするレベルを大きく設定する。オペレータ９１０は、歩行訓練システム１の設定項目を選択したり、修正したり、追加したりする権限を有する理学療法士や医師である。アシストするレベルが大きく設定されると、前側引張部１３５は、患脚の振り出しタイミングに合わせて、比較的大きな力で前側ワイヤ１３４を巻き取る。訓練が進み、アシストが必要でなくなったら、オペレータは、アシストするレベルを最小に設定する。アシストするレベルが最小に設定されると、前側引張部１３５は、患脚の振り出しタイミングに合わせて、歩行補助装置１２０の自重をキャンセルするだけの力で前側ワイヤ１３４を巻き取る。

歩行訓練システム１は、安全装具１１０、ハーネスワイヤ１１１、ハーネス引張部１１２を主な構成要素とする安全装置を備える。安全装具１１０は、訓練者９００の腹部に巻き付けられるベルトであり、例えば面ファスナによって腰部に固定される。ハーネスワイヤ１１１は、一端が安全装具１１０に連結されており、他端がハーネス引張部１１２の巻取機構に連結されているワイヤである。ハーネスワイヤ１１１は、ハーネス引張部１１２の巻取機構との連結部分にハーネスベルト１１１ａを有する。ハーネスベルト１１１ａは、ハーネス引張部１１２の巻取機構との連結部分側のハーネスワイヤ１１１を覆うベルトである。ハーネス引張部１１２の巻取機構は、不図示のモータをオン／オフさせることにより、ハーネスワイヤ１１１を巻き取ったり繰り出したりする。このような構成により、安全装置は、訓練者９００が体勢を大きく崩した場合に、その動きを検知したシステム制御部２００の指示に従ってハーネスワイヤ１１１を巻き取り、安全装具１１０により訓練者９００の上体を支える。

管理用モニタ１４１は、フレーム１３０に取り付けられており、オペレータ９１０が監視および操作するための表示装置である。管理用モニタ１４１は、例えば液晶パネルであり、その表面には入力装置の一例としてタッチパネル１４２が重畳されている。管理用モニタ１４１は、訓練・測定の設定に関する各種メニュー項目や、訓練・測定時における各種パラメータ値、訓練時の測定結果などを呈示する。また、オペレータ９１０は、タッチパネル１４２や不図示のキーボード等を介して設定項目を選択したり、修正したり、追加したりする。また、管理用モニタ１４１は、トレッドミル１３１上の訓練試行位置から、訓練者９００がその表示を視認できない位置に設置されている。なお、管理用モニタ１４１を支持する支持部は、オペレータ９１０が表示画面を訓練者９００に意図的に見せようとする場合に対応すべく、表示面を反転させる回転機構を有していても良い。

歩行補助装置１２０は、訓練者９００の患脚に装着され、患脚の膝関節における伸展および屈曲の負荷を軽減することにより訓練者９００の歩行を補助する。歩行補助装置１２０は、歩行訓練によって得られる運脚に関するデータをシステム制御部２００に送信したり、システム制御部２００からの指示に従って関節部分を駆動させたりする。歩行補助装置１２０は、転送防止ハーネス装置の一部である安全装具１１０に取り付けられたヒップジョイント（回転部を有する接続部材）と、ワイヤなどを介して接続しておくこともできる。

図２は、歩行補助装置１２０の一構成例を示す概略斜視図である。歩行補助装置１２０は、主に、制御ユニット１２１と、患脚の各部を支える複数のフレームと、を備える。なお、歩行補助装置１２０は、脚ロボットとも称す。

制御ユニット１２１は、歩行補助装置１２０の制御を行う補助制御部２２０を含み、また、膝関節の伸展運動及び屈曲運動を補助するための駆動力を発生させる不図示のモータを含む。患脚の各部を支えるフレームは、上腿フレーム１２２と、上腿フレーム１２２に回動自在に連結された下腿フレーム１２３と、を含む。また、このフレームは、下腿フレーム１２３に回動自在に連結された足平フレーム１２４と、前側ワイヤ１３４を連結するための前側連結フレーム１２７と、後側ワイヤ１３６を連結するための後側連結フレーム１２８と、を含む。

上腿フレーム１２２と下腿フレーム１２３は、図示するヒンジ軸Ｈａ周りに相対的に回動する。制御ユニット１２１のモータは、補助制御部２２０の指示に従って回転して、上腿フレーム１２２と下腿フレーム１２３がヒンジ軸Ｈａ周りに相対的に開くように加勢したり、閉じるように加勢したりする。制御ユニット１２１に収められた角度センサ２２３は、例えばロータリエンコーダであり、ヒンジ軸Ｈａ周りの上腿フレーム１２２と下腿フレーム１２３の成す角を検出する。下腿フレーム１２３と足平フレーム１２４は、図示するヒンジ軸Ｈｂ周りに相対的に回動する。相対的に回動する角度範囲は、調整機構１２６によって事前に調整される。

前側連結フレーム１２７は、上腿の前側を左右方向に伸延し、両端で上腿フレーム１２２に接続するように設けられている。また、前側連結フレーム１２７には、前側ワイヤ１３４を連結するための連結フック１２７ａが、左右方向の中央付近に設けられている。後側連結フレーム１２８は、下腿の後側を左右方向に伸延し、両端でそれぞれ上下に伸延する下腿フレーム１２３に接続するように設けられている。また、後側連結フレーム１２８には、後側ワイヤ１３６を連結するための連結フック１２８ａが、左右方向の中央付近に設けられている。

上腿フレーム１２２は、上腿ベルト１２９を備える。上腿ベルト１２９は、上腿フレームに一体的に設けられたベルトであり、患脚の上腿部に巻き付けて上腿フレーム１２２を上腿部に固定する。これにより、歩行補助装置１２０の全体が訓練者９００の脚部に対してずれることを防止している。

図３は、実施形態１にかかるトレッドミル１３１の側面図および上面図である。トレッドミル１３１は、リング状のベルト１３２と、プーリ１５１と、図示しないモータを少なくとも備える。

プーリ１５１は、システム制御部２００に接続されている。システム制御部２００は、プーリ１５１を回転させることにより、ベルト１３２を回転させる。

また、ベルト１３２の内側、すなわちベルト１３２の、訓練者９００が搭乗する面と反対側には、荷重分布センサ１５０が配置されている。荷重分布センサ１５０は、トレッドミル１３１本体に、ベルト１３２の移動に伴わないで固定されている。

荷重分布センサ１５０は、複数の圧力検出点を有する荷重分布センサシートである。複数の圧力検出点は、立位状態の訓練者９００の足裏ＳＬを支持する歩行面Ｗ（載置面）に平行に、マトリックス状に配置されている。また荷重分布センサ１５０は、歩行前後方向に直交する左右方向において、歩行面Ｗの中央側に配置される。尚、歩行前後方向とは、ベルト１３２の走行方向に平行な方向である。荷重分布センサ１５０は、複数の圧力検出点における計測結果を用いることにより、訓練者９００の足裏ＳＬから受ける垂直荷重の大きさと分布とを検出することができる。それにより、荷重分布センサ１５０は、ベルト１３２を介して、立位状態の訓練者９００の足裏ＳＬの位置や、訓練者９００の足裏ＳＬから受ける荷重を検出することができる。足裏ＳＬの位置は、訓練者９００の立ち位置又は踏み込み位置とも呼ばれる。

荷重分布センサ１５０は、歩行状態測定装置１００に接続される。歩行状態測定装置１００は、荷重分布センサ１５０から計測情報として荷重分布情報を取得し、荷重分布情報に基づいて訓練者９００の歩行状態を測定する。歩行状態は、例えば、重心位置に基づいて推定され、歩行状態指標とも呼ばれる。歩行状態測定装置１００は、有線又は無線で、システム制御部２００に接続されており、測定した歩行状態を、システム制御部２００に出力する。

システム制御部２００は、歩行状態測定装置１００から取得した歩行状態に基づいて、各種駆動部を制御する。例えば、システム制御部２００は、トレッドミル駆動部２１１と、引張駆動部２１４と、ハーネス駆動部２１５と、歩行補助装置１２０の補助制御部２２０に、有線又は無線で接続される。そしてシステム制御部２００は、トレッドミル駆動部２１１、引張駆動部２１４、及びハーネス駆動部２１５を駆動させ、補助制御部２２０に制御信号を送信する。

トレッドミル駆動部２１１は、トレッドミル１３１のベルト１３２を回転させる、上述したモータ及びその駆動回路を含む。システム制御部２００は、トレッドミル駆動部２１１へ駆動信号を送ることにより、ベルト１３２の回転制御を実行する。システム制御部２００は、例えば、オペレータ９１０によって設定された歩行速度に応じて、ベルト１３２の回転速度を調整する。或いは、システム制御部２００は、歩行状態測定装置１００から取得した歩行状態に応じて、ベルト１３２の回転速度を調整する。

引張駆動部２１４は、前側引張部１３５に設けられた、前側ワイヤ１３４を引張するためのモータ及びその駆動回路と、後側引張部１３７に設けられた、後側ワイヤ１３６を引張するためのモータ及びその駆動回路と、を含む。システム制御部２００は、引張駆動部２１４へ駆動信号を送ることにより、前側ワイヤ１３４の巻き取り及び後側ワイヤ１３６の巻き取りをそれぞれ制御する。また、システム制御部２００は、巻き取り動作に限らず、モータの駆動トルクを制御することにより、各ワイヤの引張力を制御する。さらに、システム制御部２００は、例えば、歩行状態測定装置１００から出力される訓練者９００の歩行状態に基づいて、患脚が立脚状態から遊脚状態に切り替わるタイミングを同定し、そのタイミングに同期して各ワイヤの引張力を増減させることにより、患脚の動作をアシストする。

ハーネス駆動部２１５は、ハーネス引張部１１２に設けられた、ハーネスワイヤ１１１を引張するためのモータ及びその駆動回路を含む。システム制御部２００は、ハーネス駆動部２１５へ駆動信号を送ることにより、ハーネスワイヤ１１１の巻き取り、及び、ハーネスワイヤ１１１の引張力を制御する。システム制御部２００は、例えば、訓練者９００の転倒を予測した場合に、ハーネスワイヤ１１１を一定量巻き取って、訓練者の転倒を防止する。

補助制御部２２０は、例えばＭＰＵ（micro processor unit）であり、システム制御部２００から与えられた制御プログラムを実行することにより、歩行補助装置１２０の制御を実行する。また、補助制御部２２０は、歩行補助装置１２０の状態を、システム制御部２００へ通知する。また、補助制御部２２０は、システム制御部２００からの指令を受けて、歩行補助装置１２０の起動や停止等の制御を実行する。

補助制御部２２０は、制御ユニット１２１のモータ及びその駆動回路を含む関節駆動部へ駆動信号を送ることにより、上腿フレーム１２２と下腿フレーム１２３がヒンジ軸Ｈａ周りに相対的に開くように加勢したり、閉じるように加勢したりする。このような動作により、膝の伸展動作及び屈曲動作をアシストしたり、膝折れを防止したりする。補助制御部２２０は、ヒンジ軸Ｈａ周りの上腿フレーム１２２と下腿フレーム１２３の成す角を検出する角度センサ（不図示）から、検出信号を受け取って膝関節の開き角を演算する。

ここで、歩行状態測定装置１００の測定精度を担保し、上述したシステム制御部２００の制御による歩行訓練を安全に実施するためには、訓練者９００は、荷重分布センサ１５０の配設領域に応じた適切な領域に踏み込む必要がある。足裏ＳＬの位置が荷重分布センサ１５０の配設領域から外れてしまった場合、荷重分布センサ１５０により正しい荷重が得られなくなってしまうからである。またこの場合、踏み込み位置がベルト１３２の左右端部に位置することとなり、訓練者９００が転倒する可能性が高くなる。なお荷重分布センサ１５０の端部は、計測精度が中央よりも低い場合があり、訓練者９００は、荷重分布センサ１５０の端部への踏み込みを避けることが望ましい。

本実施形態１では、ベルト１３２上に形成された歩行面Ｗは、荷重分布センサ１５０の配設位置に対応して定められる複数の対象領域を含む。例えば対象領域は、第１対象領域ＴＡ１、第２対象領域ＴＡ２および第３対象領域ＴＡ３を含む。
第１対象領域ＴＡ１は、荷重分布センサ１５０の配設領域の内側に位置する所定領域である。第２対象領域ＴＡ２は、第１対象領域ＴＡ１を包含し、第１対象領域ＴＡ１よりも大きい領域である。本実施形態１では、第２対象領域ＴＡ２は、荷重分布センサ１５０の配設領域と一致するが、これに代えて、荷重分布センサ１５０の配設領域に包含され、かつ配設領域よりも小さい領域であってもよい。第３対象領域ＴＡ３は、第２対象領域ＴＡ２を包含し、第２対象領域ＴＡ２よりも大きい領域である。本実施形態１では、第３対象領域ＴＡ３は、訓練者９００が歩行可能な歩行面Ｗと一致する。本図では、訓練者９００の右脚側の足裏ＳＬの全領域が、第１対象領域ＴＡ１内に位置する。

なお本実施形態１では、第１対象領域ＴＡ１、第２対象領域ＴＡ２および第３対象領域ＴＡ３の形状は、いずれも長方形であるが、これに限らない。例えば第１対象領域ＴＡ１の形状は、正方形であってもよいし、円形であってもよい。また、訓練者９００は歩行前方に踏み出すため、歩行前方に向かって面積が広くなる形状が好ましい。したがって第１対象領域ＴＡ１の形状は、左右の長さが歩行前方に向かって長い矩形であってよい。より具体的には、第１対象領域ＴＡ１の形状は、平行な２本の向かい合う辺のうち長い辺が歩行前方側にある台形であってもよい。なお第２対象領域ＴＡ２および第３対象領域ＴＡ３はそれぞれ、荷重分布センサ１５０および歩行面Ｗの形状に基づいて定められてよい。

図４は、実施形態１にかかる歩行状態測定装置１００の概略構成を示すブロック図である。歩行状態測定装置１００は、取得部１０１と、位置推定部１０２と、判定部１０３と、警告制御部１０４と、記憶部１０５と、出力部１０６とを備える。歩行状態測定装置１００の各構成要素は、互いに接続されている。

取得部１０１は、荷重分布センサ１５０の荷重分布情報を取得する。例えば取得部１０１は、荷重分布センサ１５０に接続され、荷重分布センサ１５０から荷重分布情報を取得する。また取得部１０１は、カメラ１４０に接続され、カメラ１４０から訓練者９００の撮像画像を取得する。訓練者９００の撮像画像は、具体的には、トレッドミル１３１上を歩行中の訓練者９００を撮影して生成された画像である。また取得部１０１は、管理用モニタ１４１のタッチパネル１４２に接続され、タッチパネル１４２から入力された各種情報を取得する。各種情報は、例えば訓練者９００の識別情報や訓練者９００の属性情報を含む。

そして取得部１０１は、荷重分布センサ１５０から取得した荷重分布情報と、訓練者９００から取得した撮像画像とを、位置推定部１０２に供給する。また取得部１０１は、タッチパネル１４２から取得した各種情報を、位置推定部１０２に供給する。

位置推定部１０２は、荷重分布センサ１５０の荷重分布情報および訓練者９００の撮像画像に基づいて訓練者９００の足裏ＳＬの接地領域の位置を推定する。ここで、推定された足裏ＳＬの接地領域を、足裏領域と呼ぶ。位置推定部１０２は、推定した足裏領域の位置、形状および面積を含む情報（足裏領域の情報）を判定部１０３に供給する。

また位置推定部１０２は、荷重分布センサ１５０の荷重分布情報に基づいて重心位置を算出し、重心位置に基づいて歩行状態指標を算出してよい。位置推定部１０２は、算出した歩行状態指標を出力部１０６に供給または記憶部１０５に格納してよい。このとき位置推定部１０２は、歩行状態指標を、訓練者９００の識別情報や訓練者９００の属性情報に関連付けて出力部１０６に供給または記憶部１０５に格納してもよい。

判定部１０３は、複数の対象領域の各々と、訓練者９００の足裏領域の情報とに基づいて、足裏領域の位置を類型化した複数の足裏位置状態のうち、どの足裏位置状態にあるかを推定する。そして判定部１０３は、足裏位置状態に基づいて、訓練者９００またはオペレータ９１０に対して警告を行うか否か、警告を行う場合は、異なる種類の警告のうち、いずれの警告を行うかを判定する。そして判定部１０３は、判定結果を警告制御部１０４に供給する。

警告制御部１０４は、判定結果に応じた警告を実施するように、歩行訓練システム１の他の要素を制御する。つまり警告制御部１０４は、複数の対象領域の各々と、訓練者９００の足裏ＳＬの位置との関係に応じて、異なる種類の警告を行うように他の要素を制御する。例えば警告制御部１０４は、訓練用モニタ１３８および管理用モニタ１４１と通信可能に接続され、訓練者９００およびオペレータ９１０に対して、訓練者９００の踏み込み位置が適切ではないことを示す警告を表示させる。また警告制御部１０４は、音声出力部１３９と通信可能に接続され、訓練者９００に対して上記警告を音声で出力させる。また警告制御部１０４は、ハーネス引張部１１２の振動出力部１１３と通信可能に接続され、振動出力部１１３に対してハーネスベルト１１１ａを振動させる。尚、警告制御部１０４は、システム制御部２００を介して、振動出力部１１３に対してハーネスベルト１１１ａを振動させてもよい。この場合、システム制御部２００は、振動出力部１１３に通信可能に接続されている。また警告制御部１０４は、システム制御部２００に通信可能に接続され、システム制御部２００に対して、トレッドミル１３１のプーリ１５１の回転速度を減速または回転を停止させるための駆動信号をトレッドミル駆動部２１１に送信させる。

記憶部１０５は、歩行状態測定装置１００の処理に必要な情報や、生成した情報を格納する記憶媒体である。

出力部１０６は、位置推定部１０２により算出した歩行状態指標を、システム制御部２００に出力する。また、出力部１０６は、歩行状態指標を訓練用モニタ１３８および管理用モニタ１４１に出力してもよい。このとき、出力部１０６は、位置推定部１０２により算出した歩行状態指標を、訓練者９００の識別情報や訓練者９００の属性情報に関連付けて、出力してよい。

図５は、実施形態１にかかる警告の種類を説明するための図である。本図には、歩行面Ｗ上の足裏位置状態ＳＴ１～ＳＴ４が示されている。
足裏位置状態ＳＴ１は、訓練者９００の足裏領域の全部が第１対象領域ＴＡ１内に位置する場合の足裏領域の位置を示す。足裏領域の位置が足裏位置状態ＳＴ１である場合、荷重分布センサ１５０が適切に荷重を計測でき、これにより歩行状態測定装置１００が適切に歩行状態を測定できる。この場合、警告制御部１０４は、警告を出さない。

足裏位置状態ＳＴ２は、訓練者９００の足裏領域の少なくとも一部が第１対象領域ＴＡ１から外れ、かつ訓練者９００の足裏領域の全部が第２対象領域ＴＡ２内に位置する場合の足裏領域の位置を示す。例えば訓練者９００が通常練習領域の端部（前後または左右の端部）に寄り始めた場合は、判定部１０３により足裏位置状態ＳＴ２が検出される。この場合、現在または将来において、荷重分布センサ１５０による荷重の計測精度が低下する可能性がある。これにより歩行状態測定装置１００が適切に歩行状態を測定できない、またはできなくなる可能性がある。本実施形態１では、この場合、上記事態を回避するために、警告制御部１０４は第１の警告を実施する。第１の警告では、例えば警告制御部１０４は、訓練用モニタ１３８に、踏み込み位置の補正を促す画面を表示させ、ハーネス引張部１１２の振動出力部１１３に第１振動を出力させる。これにより訓練者９００に対して、踏み込み位置を適切な位置に戻すことを意識させることができる。

足裏位置状態ＳＴ３は、訓練者９００の足裏領域の少なくとも一部が、第２対象領域ＴＡ２から外れた場合であって、かつ足裏領域の全部が第３対象領域ＴＡ３内に位置する場合の足裏領域の位置を示す。足裏位置状態ＳＴ３が検出された場合、荷重分布センサ１５０による荷重の計測精度が低下する。これにより歩行状態測定装置１００が適切に歩行状態を測定できない事態となる。本実施形態１では、この場合、上記事態を回避するために、警告制御部１０４は第２の警告を実施する。第２の警告では、例えば警告制御部１０４は、訓練用モニタ１３８に、はみ出し異常を示す画面を表示させ、ハーネス引張部１１２の振動出力部１１３に、第１振動よりも強い第２振動を出力させる。これに加えて警告制御部１０４は、音声出力部１３９にアラーム音を出力させる。

足裏位置状態ＳＴ３におけるはみ出し異常を示す画面の一例を、図６に示す。図６は、実施形態１にかかる訓練用モニタ１３８の表示の一例を示す図である。本図の破線で示されている画像Ｉ＿ＴＡは、第１対象領域ＴＡ１の位置を示す画像である。訓練用モニタ１３８は、訓練者９００の撮像画像Ｉ＿Ｃに対して、画像Ｉ＿ＴＡが重畳された画像を表示する。また訓練用モニタ１３８は、画像Ｉ＿ＴＡに加えて、はみ出し異常を示すコメントと、補正方向を示す矢印と、歩行前方を示す矢印とをさらに重畳した撮像画像Ｉ＿Ｃを表示してもよい。また本図に示すように、訓練用モニタ１３８は、はみ出した足を強調表示してもよい。このような表示をすることで、訓練者９００に対して、位置改善を好適に促すことができる。

図５に戻り、説明を続ける。足裏位置状態ＳＴ４は、訓練者９００の足裏領域の全部が第２対象領域ＴＡ２から外れた場合の足裏領域の位置を示す。例えば突発的にまたは足裏位置状態ＳＴ３から、荷重分布情報が不正の値または０を示す状態になり、訓練者９００の撮像画像から足裏ＳＬが第２対象領域ＴＡ２の外側に外れたと認識される場合に、足裏位置状態ＳＴ４が検出される。足裏位置状態ＳＴ４が検出された場合、もはや歩行状態測定装置１００は歩行状態を測定できないばかりか、安全に訓練を実施することが困難な事態となる。本実施形態１では、この場合、上記事態を回避するために、警告制御部１０４は第３の警告を実施する。第３の警告では、例えば警告制御部１０４は、訓練用モニタ１３８および管理用モニタ１４１に異常を示す画面を表示させ、音声出力部１３９にアラーム音を出力させ、ハーネス引張部１１２の振動出力部１１３に、第２振動よりも強い第３振動を出力させる。これにより訓練者９００に対しては、踏み込み位置が大きく外れていることを認識させ、位置改善をより意識させることができる。またオペレータ９１０に対しては、訓練者９００の歩行状態を的確に把握し、介助の必要性や訓練の中断といった判断を迅速に促すことができる。

このように歩行状態測定装置１００は、足裏位置状態に応じて、各種報知手段を用いて段階的に警告することで、訓練者９００またはオペレータ９１０に対して、踏み込み位置がどの程度適切な位置にあるかを明確に認識させることができる。

尚、一例として訓練者９００は右脚が患脚であり、図５では右脚側の足裏領域の位置のみが示されている。しかし、健脚である左脚側の足裏領域についても、同様に足裏位置状態が定められ、警告制御部１０４は、同様の警告を行ってよい。

図７は、実施形態１にかかる歩行状態測定装置１００の処理手順を示すフローチャートである。まず歩行状態測定装置１００の取得部１０１は、荷重分布情報と、訓練者９００の撮像画像とを取得する（ステップＳ１０）。次に位置推定部１０２は、荷重分布情報および撮像画像に基づいて、足裏領域の位置を推定する（ステップＳ１１）。例えば位置推定部１０２は、所定閾値以上の荷重が検出された領域を足裏領域として、足裏領域の位置を推定する。また例えば位置推定部１０２は、撮像画像から訓練者９００の脚または足裏を検出し、検出位置に基づいて足裏領域の位置を推定する。位置推定部１０２は、足裏領域の位置情報を判定部１０３に供給する。尚、このとき位置推定部１０２は、足裏領域の位置に基づいて歩行状態指標を算出し、歩行状態指標を、出力部１０６を介してシステム制御部２００に出力してよい。

次に判定部１０３は、足裏領域の全てが第２対象領域ＴＡ２外であるか、すなわち足裏位置状態ＳＴ４に該当するか否かを判定する（ステップＳ１２）。足裏領域の全てが第２対象領域ＴＡ２外である、すなわち足裏位置状態ＳＴ４に該当する場合（ステップＳ１２でＹＥＳ）、警告制御部１０４は、第３の警告を実施する（ステップＳ１３）。そして警告制御部１０４は、処理をステップＳ１８に進める。足裏位置状態ＳＴ４に該当しない場合（ステップＳ１２でＮＯ）、判定部１０３は、足裏領域の全てが第２対象領域ＴＡ２内にあるか、すなわち足裏位置状態ＳＴ３に該当しないか否かを判定する（ステップＳ１４）。足裏位置状態ＳＴ３に該当する場合（ステップＳ１４でＮＯ）、警告制御部１０４は、第２の警告を実施する（ステップＳ１５）。そして警告制御部１０４は、処理をステップＳ１８に進める。足裏領域の全てが第２対象領域ＴＡ２内にある、すなわち足裏位置状態ＳＴ３に該当しない場合（ステップＳ１４でＹＥＳ）、判定部１０３は、処理をステップＳ１６に進める。ステップＳ１６において、判定部１０３は、足裏領域の全てが第１対象領域ＴＡ１内にあるか、すなわち足裏位置状態ＳＴ１に該当するか、または足裏位置状態ＳＬ２に該当するかを判定する。足裏位置状態ＳＴ２に該当する場合（ステップＳ１６でＮＯ）、警告制御部１０４は、第１の警告を実施する（ステップＳ１７）。そして警告制御部１０４は、処理をステップＳ１８に進める。足裏位置状態ＳＴ１に該当する場合（ステップＳ１６でＹＥＳ）、警告制御部１０４は、処理をステップＳ１８に進める。

ステップＳ１８において、警告制御部１０４は、測定を終了するか否かを判定する。測定を終了する場合とは、歩行訓練システム１による訓練が停止される場合や、オペレータ９１０の操作により歩行状態測定装置１００の測定処理が停止される場合等が挙げられる。警告制御部１０４は、測定を終了しない場合（ステップＳ１８でＮＯ）、処理をステップＳ１０に戻し、そうでない場合（ステップＳ１８でＹＥＳ）、処理を終了する。

なお、判定部１０３は、荷重分布の遷移に基づいて、将来の足裏領域の位置を予測してよい。この場合、判定部１０３は、現在の足裏位置状態に加えてまたは代えて、予測結果に基づいて、足裏位置状態を判定してもよい。

図８は、実施形態１にかかる足裏領域の位置の予測処理を説明するための図である。
判定部１０３は、患脚側の足裏領域の位置の、現在から所定回数分の推定履歴を取得する。例えば足裏領域の位置が、ＳＬ１０（足裏位置状態ＳＴ１に該当）→ＳＬ１１（足裏位置状態ＳＴ２に該当）に大きく移動したとする。この場合、判定部１０３は、次回の計測で足裏領域の位置がＳＬ１２（足裏位置状態ＳＴ３に該当）になることを予測する。そこで、この場合、判定部１０３は、足裏位置状態を、足裏位置状態ＳＴ２とは異なる足裏位置状態ＳＴ２’と判定してよい。足裏位置状態ＳＴ２’において、警告制御部１０４は、第１の警告とは異なる第１’の警告を実施する。例えば第１’の警告では、警告制御部１０４は、ハーネス引張部１１２の振動出力部１１３に第１振動よりも強く、第２振動よりも弱い振動を出力させてよい。またこれに代えて、判定部１０３は、足裏位置状態を、先立って足裏位置状態ＳＴ３と判定してよい。足裏位置状態ＳＴ３においては、警告制御部１０４は、上述した第２の警告を実施する。

なお将来の足裏領域の位置の予測は、足裏領域の位置の推定履歴に加えて、足裏領域内の荷重分布に基づいて行われてもよい。例えば足裏領域の位置がＳＬ１１である場合、右脚側の足裏から受ける荷重値が左脚側の足裏から受ける荷重値よりも所定閾値以上大きい場合や、左右間の荷重値の差分値の時間変化が所定閾値以上大きい場合、訓練者９００の歩行は不安定である可能性が高い。したがって、このような場合、判定部１０３は、次回の計測で足裏領域の位置がＳＬ１２になる、又は足裏位置状態が足裏位置状態ＳＴ３になると予測してもよい。

また将来の足裏領域の位置の予測は、足裏領域内の荷重分布に加えてまたは代えて、歩行中の訓練者９００を撮影して生成された撮像画像に基づいて行われてもよい。例えば判定部１０３は、撮像画像から訓練者９００の姿勢を検出する。そして姿勢に基づいて歩行が不安定であると推定される場合、判定部１０３は、次回の計測で足裏領域の位置がＳＬ１２になる、又は次の計測で足裏位置状態が足裏位置状態ＳＴ３になると予測してよい。

このように実施形態１によれば、歩行訓練システム１の歩行状態測定装置１００は、歩行測定中に被験者（訓練者）の足裏と荷重分布センサ１５０との位置関係に応じて、異なる複数の警告を実施する。したがって、被験者または補助者（オペレータ）に対して、被験者の踏み込み位置がどの程度適切な位置にあるか、そして適切な位置から外れたことを好適に知らせることができる。これにより被験者に対しては、踏み込み位置を適切な位置に戻すことを意識させることができる。また補助者に対しては、被験者の歩行状態を的確に把握し、介助が必要か否か等の迅速な判断を可能にする。

＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２について説明する。
図９は、実施形態２にかかる歩行状態測定装置１００ａの概略構成を示すブロック図である。実施形態２にかかる歩行状態測定装置１００ａは、実施形態１にかかる歩行状態測定装置１００の構成および機能に加えて、対象領域変更部１０７を備える。

対象領域変更部１０７は、訓練者９００の属性情報に基づいて初期の対象領域を設定し、または、訓練者９００の属性情報に基づいて初期の設定から対象領域を変更する。対象領域の設定または変更とは、対象領域の位置、面積および形状の少なくとも一部を設定、または変更することである。属性情報は、患脚が左右どちらかを示す情報、リハビリの段階、脚の長さ、足サイズ、性別および年齢の少なくとも１つである。また対象領域変更部１０７は、訓練者９００の訓練開始時の踏み込み位置（足裏領域の初期位置）に基づいて、訓練中に初期の設定から対象領域を変更する。また対象領域変更部１０７は、過去の訓練での足裏領域の位置の推定履歴、または現在進行中の訓練で推定された所定回数分の足裏領域の位置から、訓練者９００の歩行パターンを推定し、歩行パターンに基づいて対象領域を変更してもよい。対象領域の変更は、訓練開始前または訓練中に行われてよい。

本実施形態２では、対象領域変更部１０７により設定および変更される対象領域は、第１対象領域ＴＡ１であるが、これに限らず、第２対象領域ＴＡ２または第３対象領域ＴＡ３も、対象領域変更部１０７により設定および変更されてよい。

図１０～１１は、実施形態２にかかる対象領域の一例を示す図である。
図１０は、訓練者９００の患脚が左脚である場合の対象領域の一例を示す。この場合、患脚側の歩行訓練を重視するため、対象領域変更部１０７は、第１対象領域ＴＡ１の右側（健脚側）が広くなり、左側（患脚側）が狭くなるように、第１対象領域ＴＡ１を設定する。例えば、第１対象領域ＴＡ１は、その左右の中心軸Ｄ１１が、第２対象領域ＴＡ２の左右の中心軸Ｄ１０から所定量だけ右に設定される。

図１１は、訓練者９００の足裏の初期位置ＳＬ０が第２対象領域ＴＡ２の前後中心軸Ｄ２よりも前方側であった場合の対象領域の一例を示す。この場合、対象領域変更部１０７は、第１対象領域ＴＡ１の前方が広くなり、後方が狭くなるように、第１対象領域ＴＡ１を設定する。したがって第１対象領域ＴＡ１は、その前後の中心軸Ｄ２１が、第２対象領域ＴＡ２の前後の中心軸Ｄ２０から所定量だけ前方に設定される。なお、足裏の初期位置ＳＬ０は、測定初期の踏み込み時の足裏領域の重心位置であってよい。

図１２は、実施形態２にかかる歩行状態測定装置１００ａの処理手順を示すフローチャートである。図１２に示すステップは、図７に示すステップＳ１０～１８に加え、ステップＳ２０～２３を有する。図７と同様のステップについては、説明を省略する。

まず歩行状態測定装置１００ａの取得部１０１は、訓練者９００の属性情報を取得する（ステップＳ２０）。そして取得部１０１は、属性情報を対象領域変更部１０７に供給する。対象領域変更部１０７は、属性情報に基づいて、対象領域を設定する（ステップＳ２１）。そして歩行状態測定装置１００ａは、ステップＳ１０～１８に示す処理を行う。

その後、歩行状態測定装置１００ａの対象領域変更部１０７は、測定を継続する場合（ステップＳ１８でＮＯ）、対象領域を変更するか否かを判定する（ステップＳ２２）。例えば、対象領域変更部１０７は、本処理が１サイクル目である場合に、対象領域を変更すると判定してよい。また対象領域変更部１０７は、歩行パターンを推定するために必要なサイクル数に達した場合に、対象領域を変更すると判定してもよい。対象領域変更部１０７は、対象領域を変更する場合は（ステップＳ２２でＹＥＳ）、対象領域を更新して（ステップＳ２３）、処理をステップＳ１０に戻す。一方、対象領域変更部１０７は、対象領域を変更しない場合は（ステップＳ２２でＮＯ）、そのまま処理をステップＳ１０に戻す。

このように実施形態２によれば、歩行状態測定装置１００ａは、被験者（訓練者）の属性、または足裏の初期位置や過去の足裏の位置に応じて、測定前または測定中に対象領域を自動で変更する。したがって、利便性が向上し、スムーズな測定の実施が可能となる。

＜実施形態３＞
次に、本発明の実施形態３について説明する。実施形態３は、歩行状態測定装置が、過去および現在の警告に基づいて、警告の種別の選択や対象領域の変更を行うことに特徴を有する。

図１３は、実施形態３にかかる歩行状態測定装置１００ｂの概略構成を示すブロック図である。実施形態３にかかる歩行状態測定装置１００ｂは、実施形態２にかかる歩行状態測定装置１００ａと基本的に同様の構成および機能を有する。ただし歩行状態測定装置１００ｂは、判定部１０３、警告制御部１０４、記憶部１０５および対象領域変更部１０７に代えて、判定部１０３ｂ、警告制御部１０４ｂ、記憶部１０５ｂおよび対象領域変更部１０７ｂを備える点で相違する。

判定部１０３ｂは、判定部１０３と基本的に同様の機能を有するが、判定結果である警告の履歴を、後述する警告ログ１０８に記録する記録部としても機能する。そして判定部１０３ｂは、警告ログ１０８に記録された警告の回数および警告のパターンの少なくとも一方に基づいて、次に実行する予定である警告の種別を修正する。例えば判定部１０３ｂは、訓練者９００の足裏領域の全部が第１対象領域ＴＡ１内に位置しない場合、まず第１の警告を行うと判定し、警告ログ１０８に記録する。しかし本ケースが、以前に第１の警告が行われており、かつ当該第１の警告から所定時間内に訓練者９００の足裏領域の全部が第１対象領域ＴＡ１内に位置しないものである場合、判定部１０３ｂは、判定結果を第１の警告から第４の警告に修正する。判定部１０３ｂは、判定の修正に、後述する制御テーブル１０９を用いてよい。そして判定部１０３ｂは、修正された判定結果を警告制御部１０４ｂに供給する。

警告制御部１０４ｂは、警告制御部１０４の機能に加えて、判定結果が修正された場合は、修正された判定結果に応じた警告を実施するように、歩行訓練システム１の他の要素を制御する。例えば警告制御部１０４ｂは、判定部１０３ｂから第４の警告を行う旨の修正された判定結果を取得した場合、管理用モニタ１４１に踏み込み位置が改善していない旨の注意喚起を示す画面を表示させ、オペレータ９１０に対して訓練者９００への位置補正の指示を促す。

記憶部１０５ｂは、記憶部１０５の機能に加えて、警告ログ１０８と、制御テーブル１０９とを記憶する。

対象領域変更部１０７ｂは、対象領域変更部１０７の機能に加えて、警告ログ１０８に記録された警告の回数および警告のパターンの少なくとも一方に応じて、対象領域を変更する。対象領域の変更は、対象領域の位置、面積および形状の少なくとも１つを変更することであってよい。対象領域変更部１０７ｂは、対象領域の変更に、後述する制御テーブル１０９を用いてよい。

図１４は、実施形態３にかかる警告ログ１０８のデータ構造の一例を示す図である。警告ログ１０８は、測定識別番号（ＩＤ）ごとに、ユーザＩＤと、判定結果の履歴情報と、累積警告回数とを関連付ける。

測定ＩＤは、歩行状態測定装置１００ｂによる一連の測定を識別する番号である。
ユーザＩＤは、訓練者９００のＩＤである。
判定結果の履歴情報は、１番目からｎ番目（ｎは２以上の自然数）までの判定結果を、時系列順に格納する。ここでの判定結果は、判定結果の修正があった場合は修正前の判定結果であってよい。判定結果は、警告なし「Ｎ」と、第１の警告「Ａ」と、第２の警告「Ｂ」と、第３の警告「Ｃ」のいずれかであってよい。
累積警告回数は、１測定中の、判定結果の履歴情報に含まれる警告の回数である。

例えば、測定ＩＤ「１」の判定結果の履歴情報は、「Ｎ→Ａ→Ａ」であり、累積警告回数は２回である。

図１５は、実施形態３にかかる制御テーブル１０９のデータ構造の一例を示す図である。制御テーブル１０９は、警告パターンＩＤごとに、警告パターンと、制御種別とを関連付ける。

警告パターンは、現在までの所定回数分の判定結果の時系列パターンである。
制御種別は、次に実行される警告の態様、次に実行される対象領域の変更の態様、または次に実行されるその他の制御態様を示す。

例えば警告パターンＩＤ「Ｐ１」は、第１の警告が２回連続した場合（Ａ→Ａ）、判定部１０３ｂが判定結果を第４の警告に修正することを示している。また警告パターンＩＤ「Ｐ２」は、第１の警告の直後、第２の警告が実行された場合（Ａ→Ｂ）、判定部１０３ｂが判定結果を第５の警告に修正することを示している。

なお、警告パターンＩＤ「Ｐ６」のように、第１の警告が所定回数以上連続した場合（本図では、Ａ→Ａ→Ａ→Ａ→Ａ）、測定が円滑に続行しやすくなるような制御が行われる。これは、通常訓練領域である第１対象領域ＴＡ１から足裏が外れた状態であっても、その状態が所定時間安定して続いている場合は、測定精度面でも安全面でも問題がない可能性が高いからである。具体的には、判定部１０３ｂは、警告を停止するように判定結果を修正し、対象領域変更部１０７ｂは、対象領域を所定割合だけ拡大させる。

なお、測定目的によっては、警告パターンＩＤ「Ｐ６」では測定の実施に問題があるとされることがある。この場合には、制御種別の項目が変更されてよい。例えば判定部１０３ｂは、判定結果を、より強い警告を実施するように判定結果を修正し、対象領域変更部１０７ｂは、対象領域を所定割合だけ縮小させてよい。

また例えば警告パターンＩＤ「５」では、第３の警告が所定回数以上連続した場合（本図では、Ｃ→Ｃ→Ｃ）、測定の継続に危険性があると判断され、測定を中断する制御が行われる。具体的には、判定部１０３ｂは、判定結果を、システム制御部２００の制御を停止する旨の判定結果に修正する。

このように実施形態３によれば、歩行状態測定装置１００ｂは、過去および現在の判定結果に基づいて、次に実行する警告の種別の選択や次に実行する対象領域の変更を行うことで、測定実態に合わせて利便性を向上させることができる。

上述の実施形態では、本発明をハードウェアの構成として説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、歩行状態測定方法にかかる各種処理を、コンピュータのプロセッサ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。

図１６は、実施形態１～３にかかる歩行状態測定装置として用いられるコンピュータ１９００の概略構成図である。
コンピュータ１９００は、主要なハードウェア構成として、プロセッサ１０００と、ＲＯＭ１０１０（Read Only Memory）と、ＲＡＭ１０２０（Random Access Memory）と、インターフェース部１０３０（ＩＦ；Interface）とを有する。プロセッサ１０００、ＲＯＭ１０１０、ＲＡＭ１０２０およびインターフェース部１０３０は、データバスなどを介して相互に接続されている。

プロセッサ１０００は、制御処理および演算処理等を行う演算装置としての機能を有する。プロセッサ１０００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）、ＤＳＰ（digital signal processor）またはＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）並びにこれらの組み合わせであってよい。ＲＯＭ１０１０は、プロセッサ１０００によって実行される制御プログラムおよび演算プログラム等を記憶するための機能を有する。ＲＡＭ１０２０は、処理データ等を一時的に記憶するための機能を有する。インターフェース部１０３０は、有線または無線を介して外部と信号の入出力を行う。また、インターフェース部１０３０は、ユーザによるデータの入力の操作を受け付け、ユーザに対して情報を表示する。例えば、インターフェース部１０３０は、荷重分布センサ１５０、カメラ１４０、管理用モニタ１４１、訓練用モニタ１３８、音声出力部１３９、振動出力部１１３およびシステム制御部２００と通信を行う。

上述の例において、プログラムは、コンピュータに読み込まれた場合に、実施形態で説明された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、ＲＯＭ１０１０の一例として様々な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。

上述の実施形態ではコンピュータ１９００は、パーソナルコンピュータやワードプロセッサ等を含むコンピュータシステムで構成される。しかしこれに限らず、コンピュータ１９００は、ＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワーク）のサーバ、コンピュータ（パソコン）通信のホスト、インターネット上に接続されたコンピュータシステム等によって構成されることも可能である。また、ネットワーク上の各機器に機能分散させ、ネットワーク全体でコンピュータ１９００を構成することも可能である。したがって、歩行状態測定装置の構成要素がそれぞれ異なる機器に分散されていてもよい。

なお、本発明は上記実施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。例えば、実施形態１では、歩行状態測定装置１００は、足裏位置状態が図５に示す足裏位置状態ＳＴ４である場合に第３の警告をするとしたが、第３の警告は必須ではない。したがって図７のステップＳ１０において、位置推定部１０２による足裏領域の位置の推定の基礎として、訓練者９００の撮像画像を用いなくてよい。

また、上記各実施形態では、歩行状態測定装置が歩行状態指標を算出するとしたが、歩行状態測定装置に代えてシステム制御部２００が歩行状態指標を算出してもよい。この場合、歩行状態測定装置の位置推定部１０２は、足裏領域の位置を推定したことに応じて、足裏領域の位置情報を、出力部１０６を介してシステム制御部２００に送信してよい。

また、上記各実施形態では、訓練者９００が、一方の脚に麻痺を患う片麻痺患者である場合を例に説明したが、それに限られない。訓練者９００は、例えば、両脚に麻痺を患う患者であってもよい。その場合、訓練者９００は、両脚に歩行補助装置１２０を装着して訓練を実施する。或いは、訓練者９００は、何れの脚にも歩行補助装置１２０を装着していなくてもよい。

１ 歩行訓練システム
１００，１００ａ，１００ｂ 歩行状態測定装置（歩行状態測定システム）
１０１ 取得部
１０２ 位置推定部
１０３ 判定部
１０４，１０４ｂ 警告制御部
１０５，１０５ｂ 記憶部
１０６ 出力部
１０７，１０７ｂ 対象領域変更部
１０８ 警告ログ
１０９ 制御テーブル
１１０ 安全装具
１１１ ハーネスワイヤ
１１１ａ ハーネスベルト
１１２ ハーネス引張部
１１３ 振動出力部
１２０ 歩行補助装置
１３０ フレーム
１３０ａ 手摺り
１３１ トレッドミル
１３２ ベルト
１３３ 制御盤
１３４ 前側ワイヤ
１３５ 前側引張部
１３６ 後側ワイヤ
１３７ 後側引張部
１３８ 訓練用モニタ
１３９ 音声出力部
１４０ カメラ
１４１ 管理用モニタ
１４２ タッチパネル
１５０ 荷重分布センサ
１５１ プーリ
２００ システム制御部
９００ 訓練者（被験者）
９１０ オペレータ
１０００ プロセッサ
１０１０ ＲＯＭ
１０２０ ＲＡＭ
１０３０ インターフェース部（ＩＦ）
１９００ コンピュータ

Claims (9)

1. 周回軌道に沿って走行するベルト上に形成された歩行面を歩行する被験者の歩行状態を測定する歩行状態測定システムであって、
   前記ベルトを介して前記被験者の荷重を検出する荷重分布センサの計測情報を取得する取得部と、
   前記計測情報に基づいて前記被験者の足裏の位置を推定する位置推定部と、
   前記荷重分布センサの配設領域に対応して定められる複数の対象領域の各々と、前記被験者の足裏の位置との関係に応じて、異なる種類の警告を行う警告制御部と
   を備える歩行状態測定システム。
2. 前記複数の対象領域は、前記配設領域の内側に位置する第１対象領域と、前記第１対象領域を包含する第２対象領域とを含み、
   前記警告制御部は、
   前記被験者の前記足裏の少なくとも一部が前記第１対象領域から外れ、かつ前記被験者の足裏の全部が前記第２対象領域内に位置する場合、第１の警告を行い、
   前記被験者の足裏の少なくとも一部が、前記第２対象領域から外れた場合、第２の警告を行う
   請求項１に記載の歩行状態測定システム。
3. 前記位置推定部は、歩行中の前記被験者を撮影して生成された撮像画像と、前記計測情報とに基づいて、前記被験者の足裏の位置を推定し、
   前記警告制御部は、前記被験者の足裏の全部が、前記第２対象領域から外れた場合、第３の警告を行う
   請求項２に記載の歩行状態測定システム。
4. 前記警告制御部は、前記第１の警告から所定時間内に前記被験者の足裏の全部が前記第１対象領域内に位置しない場合、第４の警告を行う
   請求項２又は３に記載の歩行状態測定システム。
5. 前記被験者の属性情報および前記被験者の足裏の初期位置の少なくとも１つに基づいて、前記対象領域の位置、面積および形状の少なくとも１つを変更する対象領域変更部を備える
   請求項１から４のいずれか一項に記載の歩行状態測定システム。
6. 前記警告の履歴を警告ログに記録する記録部と、
   前記警告ログに記録される警告の回数および警告の時系列パターンの少なくとも一方に基づいて、前記対象領域の位置、面積および形状の少なくとも１つを変更する対象領域変更部と
   を備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の歩行状態測定システム。
7. 周回軌道に沿って走行し、被験者が歩行する歩行面を形成するベルトと、
   前記ベルトを介して前記被験者の荷重を検出する荷重分布センサと、
   前記被験者の歩行状態を測定する歩行状態測定装置と、
   を備える歩行訓練システムであって、
   前記歩行状態測定装置は、
   前記荷重分布センサの計測情報を取得する取得部と、
   前記計測情報に基づいて前記被験者の足裏の位置を推定する位置推定部と、
   前記荷重分布センサの配設領域に対応して定められる複数の対象領域の各々と、前記被験者の足裏の位置との関係に応じて、異なる種類の警告を行う警告制御部と
   を有する歩行訓練システム。
8. 周回軌道に沿って走行するベルト上に形成された歩行面を歩行する被験者の歩行状態を測定する歩行状態測定方法であって、
   前記ベルトを介して前記被験者の荷重を検出する荷重分布センサの計測情報を取得する取得段階と、
   前記計測情報に基づいて前記被験者の足裏の位置を推定する位置推定段階と、
   前記荷重分布センサの配設領域に対応して定められる複数の対象領域の各々と、前記被験者の足裏の位置との関係に応じて、異なる種類の警告を行う警告制御段階と
   を備える歩行状態測定方法。
9. 周回軌道に沿って走行するベルト上に形成された歩行面を歩行する被験者の歩行状態を測定する歩行状態測定方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
   前記歩行状態測定方法は、
   前記ベルトを介して前記被験者の荷重を検出する荷重分布センサの計測情報を取得する取得段階と、
   前記計測情報に基づいて前記被験者の足裏の位置を推定する位置推定段階と、
   前記荷重分布センサの配設領域に対応して定められる複数の対象領域の各々と、前記被験者の足裏の位置との関係に応じて、異なる種類の警告を行う警告制御段階と
   を備える、プログラム。

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