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公開番号2025088963
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-12
出願番号2023203840
出願日2023-12-01
発明の名称歩行改善装置および歩行改善方法
出願人国立大学法人東京科学大学
代理人個人,個人,個人,個人
主分類A61H 1/02 20060101AFI20250605BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】転倒リスクを低減する。
【解決手段】歩行改善装置100は、歩行改善の対象である座位の対象者に装着可能である。リズム発生器110は、周期的な第1リズムRY1を発生可能である。リズム検出器120は、座位にて対象者が腕振り運動を行った状態で、対象者の腕振りリズムである第2リズムRY2を検出する。リズム同調器130は、第1リズムRY1が第2リズムRY2と同調するようにリズム発生器110を調節する。駆動部140は、第2リズムRY2が第1リズムRY1と同調するように対象者に、第1リズムRY1に応じたリズム刺激を与える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
歩行改善装置が周期的な第１リズムを発生するステップと、
座位にて歩行改善の対象者が腕振り運動を行った状態で、前記第１リズムを前記対象者の腕振りリズムである第２リズムと同調させるステップと、
前記第２リズムが前記第１リズムと同調するように、前記歩行改善装置が前記対象者に前記第１リズムに応じたリズム刺激を与えるステップと、
を備えることを特徴とする歩行改善方法。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記リズム刺激は、モータトルクによるアシスト力を含むことを特徴とする請求項１に記載の歩行改善方法。
【請求項３】
前記リズム刺激は、視覚、聴覚、触覚刺激の少なくともひとつを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の歩行改善方法。
【請求項４】
前記第１リズムは、前記対象者の左腕と右腕について別々に生成され、
前記第２リズムは、前記対象者の左腕と右腕について別々に検出され、
前記左腕の前記第１リズムと前記第２リズムを相互同調させ、
前記右腕の前記第１リズムと前記第２リズムを相互同調させることを特徴とする請求項１または２に記載の歩行改善方法。
【請求項５】
左右のアシスト力、アシストタイミング、アシスト時間、アシストの向きを異なる値に調整することができることを特徴とする請求項２に記載の歩行改善方法。
【請求項６】
歩行改善の対象である座位の対象者に装着可能であり、
周期的な第１リズムを発生可能なリズム発生器と、
座位にて前記対象者が腕振り運動を行った状態で、前記対象者の腕振りリズムである第２リズムを検出するリズム検出器と、
前記第１リズムが前記第２リズムと同調するように前記リズム発生器を調節する同調器と、
前記第２リズムが前記第１リズムと同調するように、前記対象者に前記第１リズムに応じたリズム刺激を与える駆動部と、
を備えることを特徴とする歩行改善装置。
【請求項７】
前記駆動部は、モータを含み、前記リズム刺激として、前記対象者の腕にモータトルクによる力を与えることを特徴とする請求項６に記載の歩行改善装置。
【請求項８】
前記リズム刺激は、視覚、聴覚、触覚刺激の少なくともひとつを含むことを特徴とする請求項６または７に記載の歩行改善装置。
【請求項９】
前記リズム発生器は、前記対象者の左腕と右腕について、別々の前記第１リズムを発生し、
前記リズム検出器は、前記対象者の左腕と右腕について、別々の前記第２リズムを検出し、
前記同調器および前記駆動部は、前記左腕の前記第１リズムと前記第２リズムを相互同調させ、前記右腕の前記第１リズムと前記第２リズムが相互同調させることを特徴とする請求項６または７に記載の歩行改善装置。
【請求項１０】
前記検出器は、前記対象者の肩または体幹もしくは下肢に装着されたセンサを含み、当該センサの出力にもとづいて、前記第２リズムを検出することを特徴とする請求項６または７に記載の歩行改善装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、人間の歩行運動を改善する技術に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
歩行運動に障害を有する高齢者や障害者、傷病者の歩行運動を支援し、あるいはリハビリテーションにより改善させるために、歩行改善装置が用いられる。従来、歩行を支援、改善する方法としては、下肢運動を直接支援する方法があった。具体的には、義足やパワーアシストロボット（アクチュエータ）などにより、下肢運動に直接、力学的に介在する方法が提案されている。歩行を支援、改善する別の方法としては、歩行のリズムを計測し、歩行に同調制御されたリズム刺激を歩行者に与えることにより、間接的に下肢運動を支援する方法なども提案されている（たとえば特許文献１～３参照）。
【０００３】
しかしながら、下肢運動に直接介在する方法では、脚部に外部から力学的に作用して歩行運動を促すため、トラブル発生時に転倒を誘発するなど、安全性に課題がある。また、歩行に障害や問題をかかえる歩行者の脚を強制的に動かすため、歩行者に苦痛を与える場合もありえる。さらに、歩行者が、歩行改善装置によりアシストされた状態に慣れると、脚部の運動能力が退化し、むしろ歩行改善装置なしでは歩行できなくなる恐れもあり、学習効果の観点からも課題を有している。
【０００４】
この課題に対応するべく、腕振り運動に介在することにより、歩行を間接的に支援する装置および手法が提案されている（特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１０－２６４３２０号公報
特開２００６－１０２１５６号公報
特開２００５－２２７９０９号公報
特開２０１４－１２８４６４号公報
【非特許文献】
【０００６】
長島輝匡, 廣部祐樹, 関雅俊, 中山正之, 三宅美博、「リズム歩行アシストにおける四肢の協調関係の自己組織化と運動制御」、ヒューマンインタフェース学会論文誌２０巻（２０１８）１号
Y. Mao, T. Ogata, H. Ora, N. Tanaka, Y. Miyake. Estimation of Stride-by-stride Spatial Gait Parameters Using Inertial Measurement Unit Attached to the Shank with Inverted Pendulum Model, Scientific Reports, Vol. 11, Article Number 1391, pp. 1-10, 2021
小林哲平，三宅美博，和田義明，松原正明、「加速度センサを用いた運動学的歩行分析システム―股関節疾患の術後リハビリにおけるWalk-Mate有効性評価への適用―」、計測自動制御学会論文集４２巻（２００６）５号５６７―５７６頁
Dane Miller, Taiki Ogata, Gakuto Sasabe, Liang Shan, Nozomi Tsumura, Yoshihiro Miyake, Spatiotemporal gait guidance using audiovisual cues of synchronized walking avatar in augmented reality, IEEE Access, vol. 10, pp. 90498-90506, 2022.
Mohsen Alizadeh Noghani, Tanzid Hossain, Babak Hejrati, Modulation of arm swing frequency and gait using rhythmic tactile feedback. IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, vol. 30, pp. 1542-1553, 2023
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献４に記載の技術は、装着者が下肢運動（歩行運動）を行っていることを前提としていた。これは四肢協調、より具体的には、上肢と下肢のリズム運動を司るそれぞれの中枢性パターン発生器（ＣＰＧ：Central Pattern Generator）の協調（同時的発火）を介することで、腕振りリズム支援による歩行改善が行えることを前提としたものであった。
【０００８】
また、歩行中の腕振りアシストは，杖や歩行器などの歩行支援機器を用いている場合はトレーニングに使用できなかった。
【０００９】
さらに、歩行中の腕振りアシストは、脚部にロボットを装着する場合に比べて転倒リスクを低減することは可能であったが、それを完全にゼロとすることは困難であった。
【００１０】
本開示は係る状況においてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、転倒リスクを低減した歩行改善装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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