移動訓練支援装置
| 国内特許コード | P160013176 |
|---|---|
| 整理番号 | (S2014-1632-N0) |
| 掲載日 | 2016年8月4日 |
| 出願番号 | 特願2015-197255 |
| 公開番号 | 特開2016-073630 |
| 登録番号 | 特許第6645658号 |
| 出願日 | 平成27年10月3日(2015.10.3) |
| 公開日 | 平成28年5月12日(2016.5.12) |
| 登録日 | 令和2年1月14日(2020.1.14) |
| 優先権データ |
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| 発明者 |
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| 出願人 |
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| 発明の名称 |
移動訓練支援装置
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| 発明の概要 |
【課題】 歩行等の訓練者の状態を検出するとともに、歩行等訓練者に対して映像による視覚的な歩行姿勢を誘導することにより、効果的な歩行訓練を実現させる移動訓練支援装置を提供する。 【解決手段】 歩行等の訓練を行う利用者の姿勢を検知する検知手段（１３５、４０２）と、検知手段により検知された利用者の姿勢に関する情報に基づき、利用者の目標とする歩行姿勢または走行姿勢に誘導するための必要な情報を生成する処理手段（１３３、４０３）と、処理手段により出力される情報を利用者に対して視覚的に提示する映像提示手段（１３６、４２４）とを備える。これらを駆動手段（１３４、４２３）をもつ走行体１００に備える態様と、歩行訓練用の施設内に固定的に設置する態様がある。 【選択図】 図２ |
| 従来技術、競合技術の概要 |
特許文献１には、歩行面となる環状ベルトの負荷トルクと歩行速度を通常歩行状態において計測し、それらを基準として環状ベルトの回転速度及び負荷トルクを変化させて、訓練者の身体状態に応じた歩行訓練及び転倒防止訓練を行う歩行訓練装置が示されている。 特許文献２には、歩行パターン生成部において、歩行パターンデータ記憶部に予め記憶されている基本的な歩行パターンの任意の時点での訓練者の関節角度と訓練者の下肢長とを基に訓練者の下肢の位置を計算し、訓練者の下肢の位置に応じて力センサにより計測された力センサデータを変更し、訓練者の下肢の位置と変更された力センサデータとを基に、訓練者の下肢に装着された下肢駆動部への指令値を決定し、コントローラにおいて、指令値に応じて下肢駆動部を駆動することにより、立位歩行時の床反力を計測して、訓練者の歩行の位相に応じた関節の協調動作により歩行を訓練する歩行訓練装置が示されている。 特許文献３には、患者を支持する支持機能や患者の足位置の表示機能などを有する歩行訓練支援装置において、パーキンソン症候群患者歩行訓練時の介助者の動きを再現して歩行支援機を走行させ、患者に応じた一定速度で歩行支援機を走行させること、患者の次の一歩の目標位置に光を照射又は歩行リズムをとる音を発生する装置又は患者の目前に一定時間間隔で画像を表示する表示装置を有すること、患者の足位置を撮影して目標の足位置と共に患者の目前に表示する撮影足位置表示装置を有すること、および、患者の足の水平位置を検出して検出された足位置を目標の足位置と共に患者の目前に表示する検出足位置表示装置を有することなどが示されている。 特許文献４には、訓練者の歩行距離に応じてこの訓練者に音又は光による案内を与える報知手段を有し、励ましの音声やかけ声によって、訓練者にやる気を起こさせるとともに、順次発生する音をリズミカルなものとして、訓練者の気分を爽快にし、訓練者が訓練に飽きてしまうのを防止できるようにした歩行訓練装置が示されている。 特許文献５には、訓練者が歩行可能な無限軌道ベルトを備えた複数の歩行面と、これらの歩行面を駆動する駆動手段と、訓練者の歩行の機能または生体情報を測定する測定手段、訓練の条件を設定するために前記歩行訓練機の動作条件を設定可能な設定手段、前記測定手段の情報を演算する情報処理手段、前記測定手段により測定された情報と前記設定されたこの歩行訓練機の前記動作条件と前記情報処理手段により演算した情報とを関連付けて表示する表示手段とを備え、訓練の成果を高めることができる歩行訓練装置が示されている。 特許文献６には、歩行訓練機を歩行する訓練者の歩行画像を取り込む画像取り込み装置と、この画像取り込み装置の画像を演算処理する画像演算装置と、この画像演算装置の演算結果を表示する表示装置と、演算結果を記憶する記憶装置とを備え、画像演算装置が取り込んだ画像から、各足の床面接触位置及び床面接触位置の各足毎の経時変化を演算し、表示装置に床面接触位置の各足毎の経時変化を表示することにより、訓練状況を定量的に把握し、過去のデータとの比較により、訓練データを診断装置に応用することができる足跡分析装置を有する歩行訓練装置が示されている。 特許文献７には、上記特許文献６と同様の足跡分析装置において、画像演算装置が、取り込んだ画像の変化する動画像、及び／又は変化しない静止画像から、各足の床面接触位置と床面に接触しない位置とを演算し、表示装置が、各足の床面接触位置、及び／又は床面に接触しない位置を表示することが示されている。 特許文献８には、歩行者の体を支えることにより、歩行を補助する歩行器において、歩行者の手から加えられる荷重を測定する手荷重測定装置と、歩行者の足に装着して各足にかかる体重を測定する足荷重測定装置と、歩行者の足の挙動を測定する足挙動測定装置とを設け、歩行の現状を認識するとともに、足腰の回復度を確認しながら歩行訓練を行うことが示されている。 特許文献９には、ベルト型の疑似歩行路を有する歩行訓練装置において、擬似歩行路上を歩行訓練する利用者の実際の歩幅である実歩幅を導出する実歩幅導出手段と、利用者が歩行訓練を行う上での歩幅の推奨値としての目標歩幅を導出する目標歩幅導出手段と、導出された実歩幅および目標歩幅を利用者に対照する歩幅対照手段とを備え、歩行訓練における歩行能力の評価を行うことが示されている。 特許文献１０には、歩行時の支えとなる移動式の杖として機能する自走式台車において、訓練指導者と一体化し、映像投影を用いて足運びを指示して歩行を誘導する歩行支援装置が示されている。 |
| 産業上の利用分野 |
本発明は、利用者の目標とする歩行姿勢または走行姿勢に誘導するための必要な情報を生成する処理手段を有し、それにより出力される情報を、利用者に対して映像、音響、刺激として提示する手段を備える移動訓練支援装置に関する。 さらに本発明は、訓練対象者と独立した走行体と、この走行体に搭載され、訓練対象者の運動認知を強化し、歩行運動を効率的に誘導するための計測、評価、提示、誘導、再現手段を備える移動訓練支援装置に関する。 |
| 特許請求の範囲 |
【請求項1】 歩行または走行の訓練を行う訓練者の全身の深度画像を任意の取得位置から取得する深度画像取得手段と、 前記深度画像に基づいて前記訓練者の複数の身体部位における前記取得位置からの距離を算出して該身体部位の三次元位置を取得する三次元位置取得手段と、 前記身体部位の三次元位置の変化に基づいて前記訓練者の運動学的な全身運動を計測するとともに、該計測の結果に基づいて、前記訓練者の歩行または走行を誘導するために必要な身体部位の誘導位置を計算する処理手段と、 前記処理手段により計算された前記身体部位の誘導位置を視覚的に提供する映像提示手段と、 前記訓練者を先導して床面上を自走する走行体であって、前記訓練者が使用する歩行支持器具と物理的に独立して機能する走行体と、を備え、 前記映像提示手段は、前記走行体に搭載されている、 ことを特徴とする移動訓練支援装置。 【請求項2】 さらに、前記訓練者の身体部位に装着される加速度センサを備え、前記処理手段は、前記加速度センサの情報に基づいて、前記訓練者の身体部位における該訓練者の運動学的な全身運動を計測するとともに、前記三次元位置とともに前記身体部位の誘導位置を計算するものである請求項１に記載の移動訓練支援装置。 【請求項3】 さらに、前記訓練者の身体部位に装着される角速度センサおよび地磁気センサを備え、前記処理手段は、前記加速度センサの情報に加えて前記角速度センサおよび前記地磁気センサの情報に基づいて、前記訓練者の全身的移動量、前記身体部位の移動距離および歩幅を算出するものである請求項２に記載の移動訓練支援装置。 【請求項4】 前記深度画像取得手段、前記三次元位置取得手段、および前記処理手段は、前記走行体に搭載されるものであり、 前記走行体は、さらに、駆動輪によって構成される駆動部と、この駆動部の駆動状態を制御する制御手段と、周辺環境を検知する検知手段とを備え、前記制御手段は、前記検知手段によって検知される前記訓練者との距離情報に基づき、該訓練者との適宜間隔が維持されるように駆動部を制御するものである請求項１ないし３のいずれかに記載の移動訓練支援装置。 【請求項5】 前記深度画像取得手段、前記三次元位置取得手段および前記処理手段は、前記走行体とは独立して訓練施設内に固定的に設置されるものであり、 前記走行体は、さらに、駆動輪によって構成される駆動部と、この駆動部の駆動状態を制御する制御手段と、周辺環境を検知する検知手段と、該走行体に搭載される各手段における情報を処理するための第２の処理手段と、前記処理手段と前記第２の処理手段との間で各種の情報を送受信するための伝送手段とを備え、前記制御手段は、前記検知手段によって検知される前記訓練者との距離情報に基づき、適宜間隔が維持されるように駆動部を制御するものであり、前記処理手段は、前記第２の処理手段の情報および前記訓練者の身体部位に装着された各種センサの情報を処理するものである請求項２または３に記載の移動訓練支援装置。 【請求項6】 前記走行体は、環境地図情報を格納する記憶手段を備え、前記制御手段は、前記環境地図情報に基づいて、前記訓練者を先導しつつ追従走行するように駆動部を制御するものであり、前記処理手段は、前記訓練者の前記環境地図情報中の位置を計算するものであり、前記映像提示手段は、前記計算の結果を映像として提示するものである請求項４または５に記載の移動訓練支援装置。 【請求項7】 前記処理手段によって計算される前記環境地図情報中の前記訓練者の位置は、該訓練者の特定部位の個別の位置情報の集合体であり、前記特定部位の個別の位置情報は、前記環境地図情報と、該環境地図情報中の前記走行体の位置情報と、該走行体から該特定部位までの相対的な位置関係とに基づいて算出されるものである請求項６に記載の移動訓練支援装置。 【請求項8】 前記走行体の前記記憶手段は、前記訓練者を誘導する経路を表す経路情報を記憶するものであり、該経路情報は、人為的に作成された計画経路情報、または、前記走行体を予め移動させた経路を表す経路情報であって、前記環境地図情報中の位置情報に基づいて前記処理手段によって作成された経路情報である請求項６または７に記載の移動訓練支援装置。 【請求項9】 前記深度画像取得手段は、さらに、前記歩行支持器具の深度画像を取得するものであり、前記三次元位置取得手段は、前記歩行支持器具の三次元位置を取得するものであり、前記処理手段は、前記三次元位置の変化に基づいて前記歩行支持器具に対する特徴点について距離情報を算出するものであり、前記映像提示手段は、前記身体部位の誘導位置とともに前記歩行支持器具を移動させるべき誘導位置を視覚的に提示するものである請求項１ないし８のいずれかに記載の移動訓練支援装置。 【請求項10】 前記深度画像取得手段は、さらに、訓練指導者の全身の深度画像を取得するものであり、前記三次元位置取得手段は、前記訓練指導者の複数の身体部位における取得位置からの距離を算出して該身体部位の三次元位置を取得するものである請求項１ないし９のいずれかに記載の移動訓練支援装置。 【請求項11】 さらに、前記身体部位の三次元位置に基づき、前記訓練者の足運動および／または身体バランスを評価する評価手段を備える請求項１０に記載の移動訓練支援装置。 【請求項12】 前記処理手段は、前記訓練指導者における前記三次元位置を教師データとして前記訓練者の歩行または走行を誘導するために必要な身体部位の誘導位置を計算するものである請求項１０または１１に記載の移動訓練支援装置。 【請求項13】 前記処理手段によって計算される誘導位置は、前記訓練者の歩行時または走行時における理想的な身体部位の移動状態と、該訓練者の現実の歩行時または走行時における身体部位の移動状態との中間的な位置であり、理想的な身体部位の移動と現実の身体部位の移動との相違の程度に応じて１または複数の誘導位置が計算されるものである請求項１２に記載の移動訓練支援装置。 【請求項14】 前記映像提示手段は、前記誘導位置とともに、または該誘導位置とは別に、前記訓練者の現実の歩行時または走行時における身体部位の移動状態を映像として提示するものである請求項１３に記載の移動訓練支援装置。 【請求項15】 さらに、前記訓練者に対し聴覚的な刺激を提示する音響提示手段を備えており、前記処理手段は、前記訓練者に対する誘導位置を提供する時間的タイミングに応じて提示すべき音響情報を作成するものであり、前記音響提示手段は、前記訓練者によって選択される音声または音響を前記映像提示手段による映像提示に代えて、または映像提示とともに提示するものである請求項１ないし１４のいずれかに記載の移動訓練支援装置。 【請求項16】 さらに、前記訓練者の足に装着される加速度センサを備え、前記処理手段は、前記加速度センサの情報に基づいて、前記訓練者の足が着地したと判断されたとき、前記音響提示手段に対して作動させる信号を出力するものであり、該音響提示手段の作動により訓練者が着地状態であることを認識させるものである請求項１５に記載の移動訓練支援装置。 【請求項17】 さらに、前記訓練者の身体の一部に装着されて触力覚的に刺激を与える刺激提示手段を備え、前記処理手段は、前記加速度センサによる足の状態から着地を確認したとき、前記刺激提示手段を作動させる信号を出力するものである請求項１６に記載の移動訓練支援装置。 【請求項18】 前記刺激提示手段は、前記訓練者の複数の身体部位に装着されて振動による触力覚刺激を提示するものであり、前記処理手段は、前記訓練者の身体部位のうち誘導させるべき前記身体部位を振動により触力覚刺激を提示するように作動させるための信号を出力するものである請求項１７に記載の移動訓練支援装置。 【請求項19】 さらに、前記訓練者の歩行または走行の状態を撮影するための光学カメラを備え、前記映像提示手段は、前記誘導位置に代えて、または該誘導位置とともに、該光学カメラで撮影された静止画または動画を提示するものである請求項１ないし１８のいずれかに記載の移動訓練支援装置。 |
| 国際特許分類(IPC) |
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| Fターム | |
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画像
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| 出願権利状態 | 登録 |
英語項目の表示
| 発明の名称 |
MOVEMENT TRAINING SUPPORT DEVICE
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| 発明の概要 |
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a movement training support device which detects a trainee's state of walking, etc., guides the walking trainee to a visual walking posture by means of an image, thereby achieves an effective walking training. SOLUTION: The movement training support device includes: detection means (135, 402) detecting posture of a user who performs training of walking or the like: processing means (133, 403) generating information required for guiding the user to a walking posture or running posture as the user's target on the basis of information on the user's posture detected by the detection means; and image presentation means (136, 424) presenting visually the information output by the processing means to the user. In one embodiment, the aforementioned means are arranged on a travel body 100 including drive means (134, 423). In another embodiment, the means are arranged fixedly in a facility for walking training. |
『 移動訓練支援装置』に関するお問合せ
- とよはしＴＬＯ 技術移転部
- URL: https://www.tut.ac.jp/cooperation/
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E-mail:
- Address: 〒441-8580 愛知県豊橋市天伯町雲雀ヶ丘１－１
- TEL: 0532-44-6975
- FAX: 0532-44-6980
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