步行训练设备以及状态确定方法与流程

本发明涉及一种步行训练设备，步行训练者通过该步行训练设备进行步行训练。特别地，本发明涉及用于在步行训练设备中确定步行训练者是处于痉挛状态还是处于僵化状态的技术。

背景技术：

已知步行训练者在机械腿(legrobot)附接到他的/她的腿部的情况下进行步行训练的步行训练设备。然而，当步行训练者处于痉挛状态或处于僵化状态时，即使步行训练者进行了步行训练，也不能获得满意的训练效果。痉挛状态和僵化状态是肌肉紧张和僵硬的状态，并且它们对于具有由中风等引起的麻痹腿的偏瘫者是常见的。另外，虽然痉挛是一种自主运动失调，但僵化是非自主运动失调。

近年来，已提出了用于确定人是处于痉挛状态还是处于僵化状态的技术。例如，rienerr等人的2004年9月的国际fes学会第九届年会(9thannualconferenceoftheinternationalfessociety)的“机器人支持的痉挛评估(robot-supportedspasticityevaluation)”(在下文中被称作“非专利文献1”)提出了用于确定患者是否处于痉挛状态的技术。

技术实现要素：

顺便提及，最近已要求在步行训练者正在进行步行训练时确定步行训练者是处于痉挛状态还是处于僵化状态。

然而，在非专利文献1中公开的技术在患者抬起双腿的状态下确定患者是否处于痉挛状态。换言之，在非专利文献1中公开的技术确定患者是否处于与患者(或者他/她的腿部)受到来自地板的反作用力的普通步行不同的痉挛状态，因此，无法在当他/她进行步行训练时确定患者的痉挛状态。

本发明是鉴于上述状况而做出的，并且提供了能够在步行训练者进行步行训练时确定步行训练者是处于痉挛状态还是僵化状态的步行训练设备以及状态确定方法。

为了实现上述目的，本发明的第一示例性方面是：

一种步行训练设备包括：

机械腿，其附接到步行训练者的腿部；

电机，其被配置成旋转地驱动机械腿的膝关节部；

控制装置，其用于在步行训练者的步态运动的腿部空闲时段内控制电机，使得电机旋转地驱动膝关节部；

电机转矩检测装置，其用于检测电机转矩，该电机转矩是由电机产生的转矩；以及

确定装置，其用于通过使用在腿部空闲时段内由电机转矩检测装置检测到的电机转矩的值来确定步行训练者是处于痉挛状态还是处于僵化状态。

为了实现上述目的，本发明的另一示例性方面是：

一种状态确定方法，其用于在步行训练设备中确定步行训练者是处于痉挛状态还是处于僵化状态，步行训练者通过步行训练设备在机械腿附接到步行训练者的腿部的情况下进行步行训练，该状态确定方法包括：

在训练者的步态运动的腿部空闲时段内控制电机，使得电机旋转地驱动机械腿的膝关节部；以及

检测在腿部空闲时段内的电机转矩，并且通过使用在腿部空闲时段内检测到的电机转矩的值来确定步行训练者是处于痉挛状态还是处于僵化状态，该电机转矩是由电机产生的转矩。

根据上述方面中的每个方面，在步行训练者的步态运动的腿部空闲时段内检测由被配置为旋转地驱动机械腿的膝关节部的电机产生的电机转矩，并且通过使用所检测到的电机转矩的值来确定步行训练者是处于痉挛状态还是处于僵化状态。以这种方式，能够在步行训练者进行步行训练时确定步行训练者是处于痉挛状态还是处于僵化状态。

根据上述方面中的每个方面，能够提供能够在步行训练者进行步行训练时确定步行训练者是处于痉挛状态还是处于僵化状态的步行训练设备和状态确定方法。

从下文中给出的详细描述以及仅作为图示而给出并且因此并不被认为限制本发明的附图中，本发明的上述和其他目的、特征和优点将被更充分地理解。

附图说明

图1是示出了根据本发明的第一和第二示例性实施例的步行训练设备的示意性配置的示例的透视图；

图2是示出了根据本发明的第一和第二示例性实施例的机械腿的示意性配置的示例的透视图；

图3是示出了根据本发明的第一示例性实施例的步行训练设备的示意性功能块配置的示例的框图；

图4是示出了步行训练中的步行数据的示例的曲线图；

图5是示意性地示出了根据本发明的第一和第二示例性实施例的机械腿的示例的透视图；

图6是示出了用于推导痉挛模型中的系数的方法的示例的曲线图；

图7是示出了用于推导僵化模型中的系数的方法的示例的曲线图；

图8是示出了根据本发明的第一示例性实施例的步行训练设备的状态确定方法的示意性流程的示例的流程图；

图9是示出了根据第二示例性实施例的步行训练设备的示意性功能块配置的示例的框图；并且

图10是示出了根据本发明的第二示例性实施例的步行训练设备中的状态确定方法的示意性流程的示例的流程图。

具体实施方式

下文中参照附图来说明根据本发明的示例性实施例。应注意的是，在全部附图中，相同的附图标记被赋予相同或对应的部件，并且适当地省略重复说明。

(1)第一示例性实施例

图1是示出了根据本发明的第一示例性实施例的步行训练设备1的示意性配置的示例的透视图。例如，根据第一示例性实施例的步行训练设备1是诸如患有偏瘫的患者的步行训练者进行步行训练的设备。步行训练设备1包括附接到训练者的腿部的机械腿2以及步行训练者进行步行训练的训练设备3。

机械腿2附接到训练者的腿部，并且帮助步行训练者行走(图2)。机械腿2包括上部大腿框架21、通过膝关节部22连接到上部大腿框架21的下部大腿框架23、通过踝关节部24连接到下部大腿框架23的脚底框架25、旋转地驱动膝关节部22的电机单元26以及调节踝关节部24的可移动范围的调节机构27。应注意的是，机械腿2的上述配置仅为示例，并且机械腿2的配置并不限于这样的示例。例如，机械腿2可包括旋转地驱动踝关节部24的另一电机单元。

在脚底框架25中，设置有检测步行训练者的脚底接受的负荷(或压力)的脚底负荷检测单元28。脚底负荷检测单元28包括检测步行训练者的脚底接受的垂直负荷(或垂直压力)的多个负荷传感器28a。在图2中，一对负荷传感器28a设置在脚底的脚趾侧，而另一对负荷传感器28a设置在脚底的脚后跟侧。应注意的是，只要可以准确地获得在脚底上的中心负荷(或中心压力)，就可以任意地确定负荷传感器28a的数量和位置。另外，设置脚底负荷检测单元28的地方并不限于脚底框架25。例如，脚底负荷检测单元28可设置在脚底框架25的下侧。

上部大腿框架21附接到训练者的腿部的上部大腿，并且下部大腿框架23附接到训练者的腿部的下部大腿。上部大腿框架21配备有用于将上部大腿框架21固定到步行训练者的上部大腿的上部大腿装具(harness)212。通过这种结构，可以防止大腿机器人2从步行训练者的腿部沿横向方向或垂直方向移位。

上部大腿框架21配备有用于将第一牵引单元35(稍后描述)的牵线(wire)34连接到上部大腿框架21的水平延伸(即，沿横向方向延伸)且在水平方向上较长的第一框架211。下部大腿框架23配备有用于将第二牵引单元37(稍后描述)的牵线36连接到下部大腿框架23的水平延伸(即，沿横向方向延伸)且水平方向上较长的第二框架231。

应注意的是，第一牵引单元35和第二牵引单元37的上述连接仅为示例，并且连接并不限于这样的示例。例如，第一牵引单元35和第二牵引单元37的牵线34和36可连接到上部大腿装具212。

电机单元26旋转地驱动膝关节部22。电机单元26包括电机261、电机转矩检测单元262以及电机旋转角度检测单元263(将稍后描述这些部件)。

应注意的是，机械腿2的上述配置仅为示例，并且机械腿2的配置不限于这样的示例。可以应用能够附接到训练者的腿部且帮助他/她行走的任何机械腿。

训练设备3包括踏板(treadmill)31、框架主体32、控制装置33以及第一牵引单元35和第二牵引单元37。踏板31使环形带311旋转。当步行训练者进行步行训练时，步行训练者上到带311上，并且根据带311的移动而在带331上行走。

框架主体32包括垂直地设置在踏板31上的两对立柱框架321、沿纵向方向延伸且连接到各个立柱框架321的一对纵向框架322以及沿横向方向延伸且连接到每个纵向框架322的三个横向框架323。应注意的是，框架主体32的上述配置不限于该示例。只要框架主体可以适当地固定第一牵引单元35和第二牵引单元37(稍后将描述)，框架主体32就可具有任意框架结构。

将牵线34向上和向前牵引的第一牵引单元35设置在前方横向框架323中。将牵线36向上和向后牵引的第二牵引单元37设置在后方横向框架323中。

例如，第一牵引单元35和第二牵引单元37包括用于卷绕和卷回牵线34和36的机构、驱动机构的电机等。被第一牵引单元35和第二牵引单元37分别牵引的牵线34的一端和牵线36的一端连接到机械腿2。第一牵引单元35通过牵线34将机械腿2向上和向前牵引。第二牵引单元37通过牵线36将机械腿2向上和向后牵引。

尽管第一牵引单元35和第二牵引单元37通过控制电机的驱动转矩来控制牵线34和36的牵引力，但是牵引力的控制并不限于这样的示例。例如，弹簧构件可连接到牵线34和36中的每一条，并且可通过调节弹簧构件的弹力来调节牵线34和36的牵引力。

由第一牵引单元35和第二牵引单元37施加的牵引力的垂直向上分量减轻(或减少)了机械腿2的负荷。另外，由第一牵引单元35和第二牵引单元37施加的牵引力的水平分量帮助步行训练者开始摆动他的/她的腿部。以这种方式，能够减少在步行训练期间步行训练者的行走负荷。

另外，框架主体32配备有显示单元331，该显示单元331显示诸如训练指示、训练菜单以及训练信息(诸如行走速度和生物特征信息)的信息。

控制装置33控制由第一牵引单元35和第二牵引单元37施加的各牵引力、踏板31的驱动以及机械腿2。控制装置33包括cpu(中央处理单元)和存储单元。另外，控制装置33通过使cpu执行存储在存储单元中的程序来执行作为根据第一示例性实施例的控制装置33的处理。即，存储在控制装置33的存储单元中的程序包括用于使cpu执行根据第一示例性实施例的控制装置33中的处理的代码。应注意的是，存储单元由能够存储用于由cpu执行的处理的上述程序和各种信息项的存储装置形成。作为存储装置，例如，可使用诸如存储器和硬盘驱动器的至少一个给定的存储装置。

第一示例性实施例的特征在于用于控制机械腿2的配置，而众所周知的技术可以用于控制第一牵引单元35和第二牵引单元37以及踏板31的配置。因此，下文中仅说明用于控制机械腿2的配置，并且省略了对用于控制第一牵引单元35和第二牵引单元37以及踏板31的配置的说明。

图3是示出了根据第一示例性实施例的步行训练设备1的示意性功能块配置的示例的框图。机械腿2包括上述的电机单元26和脚底负荷检测单元28。另外，电机单元26包括电机261、电机转矩检测单元262以及电机旋转角度检测单元263。控制装置33包括控制单元332和确定单元333。控制单元332和确定单元333由执行存储在存储单元中的程序的cpu等来实现。

电机261旋转地驱动膝关节部22。

电机转矩检测单元262检测电机转矩[nm]，该电机转矩[nm]是由电机261产生的转矩。电机转矩检测单元262通过线缆或无线地连接到控制装置33，并且将检测到的电机转矩的值输出到控制装置33。

电机旋转角度检测单元263检测电机旋转角度[度(deg)]，电机旋转角度[度]是电机261的旋转角度。电机旋转角度检测单元263通过线缆或无线地连接到控制装置33，并且将检测到的电机旋转角度的值输出到控制装置33。

脚底负荷检测单元28检测脚底负荷[n]，该脚底负荷[n]是步行训练者的脚底接受的负荷。脚底负荷检测单元28通过线缆或无线地连接到控制装置33，并且将检测到的脚底负荷的值输出到控制装置33。

应注意的是，尽管在上述说明中电机转矩检测单元262、电机旋转角度检测单元263和脚底负荷检测单元28中的每一个将其检测到的值输出到控制装置33，但是步行训练设备1的配置并不限于这样的示例。例如，无线地或通过线缆连接到控制装置33的通信单元可设置在机械腿2中，并且该通信单元可将由电机转矩检测单元262、电机旋转角度检测单元263和脚底负荷检测单元28检测到的值输出到控制装置33。

确定单元333通过使用由脚底负荷检测单元28检测到的脚底负荷的值来确定步行训练者的步态运动中的腿部空闲时段。腿部空闲时段是机械腿2所附接的训练者的腿部悬空于地板之上的时段。在第一示例性实施例中，确定单元333将一个阈值设定为针对脚底负荷的阈值。另外，确定单元333将从脚底负荷减小到阈值以下的定时(第一定时)到脚底负荷超过阈值的定时(第二定时)的时段确定(定义)为腿部空闲时段。

另外，确定单元333计算由电机转矩检测单元262检测到的电机转矩作为膝驱动转矩[nm]，该膝驱动转矩[nm]为驱动膝关节部22的转矩。另外，确定单元333基于由电机旋转角度检测单元263检测到的电机旋转角度来计算膝旋转角度[度]，该膝旋转角度[度]是膝关节部22的旋转角度。在第一示例性实施例中，以如下这样的方式定义膝旋转角度：当膝盖处于伸展状态时，膝旋转角度为0[度]，并且随着膝盖弯曲，膝旋转角度在负方向上增大。例如，当膝盖弯曲成直角时，膝旋转角度是-90[度]。使用任何给定方法来根据电机旋转角度计算膝旋转角度。例如，预先获得当电机261进行一次旋转时膝关节部22旋转的角度。然后，可以通过使用该角度来根据电机旋转角度计算膝旋转角度。另外，确定单元333通过使用所计算出的膝旋转角度来计算膝旋转角速度[度/秒]，该膝旋转角速度[度/秒]是膝关节部22的旋转角速度。可以通过将膝旋转角度除以单位时间来计算膝旋转角速度。

另外，确定单元333通过线缆或无线地接收来自操作单元(未示出)的操作信号，该操作单元由步行训练者或在步行训练者附近的物理治疗师等操作。然后，确定单元333基于所接收到的操作信号来确定步行训练开始、步行训练停止等。

在步行训练者的步态运动中的腿部空闲时段内，控制单元332控制电机261，使得电机261旋转地驱动膝关节部22以帮助步行训练者行走。

具体地，在步行训练者的步态运动中的腿部空闲时段内，控制单元332控制电机261，使得膝旋转角度在空闲腿部弯曲时段内单调地增大，该空闲腿部弯曲时段在当空闲腿部状态开始时开始且在当膝旋转角度达到设定值时结束。另外，在腿部空闲时段内，控制单元332控制电机261，使得膝旋转角度在空闲腿部伸展时段内单调地减小，该空闲腿部伸展时段紧接空闲腿部弯曲时段，并且在当膝旋转角度达到设定值时开始且在空闲腿部状态结束时结束。为此，在腿部空闲时段内，控制单元332从确定单元333不断地获取膝旋转角度，并且控制电机261，从而实现期望的膝旋转角度。应注意的是，关于训练者的腿部是否处于步行训练者的步态运动中的腿部空闲时段内，可由确定单元333通知控制单元332。替选地，控制单元332可接收由脚底负荷检测单元28检测到的脚底负荷的值，并且从而，其自身可确定训练者的腿部是否处于腿部空闲时段内。

图4是示出了在步行训练期间的步行数据的示例的曲线图。首先，关注脚底负荷。确定单元333将从脚底负荷减小到阈值以下的定时到脚底负荷超过阈值的定时的时段确定(或定义)为在步行训练者的步态运动的腿部空闲时段。接下来，关注膝旋转角度。在腿部空闲时段内，控制单元332控制电机261，使得从当空闲腿部状态开始时到当膝旋转角度达到设定值时，膝旋转角度单调地增加。结果，膝旋转角度从0[度]逐渐地增大。另外，在腿部空闲时段内，控制单元332控制电机261，使得在膝旋转角度达到设定值之后膝旋转角度单调地减小。结果，膝旋转角度逐渐地减小，并且最终返回到0[度]。应注意的是，认为对于膝旋转角度适当的设定值可根据不同的步行训练者而不同。因此，可为每位步行训练者设定不同的设定值。

在第一示例性实施例中，确定单元333通过使用在被确定为步行训练者的步态运动的腿部空闲时段的时段内的膝驱动转矩的值、膝旋转角度的值和膝旋转角速度的值来确定步行训练者是处于痉挛状态还是处于僵化状态。

在下文中将具体地说明用于在确定单元333中确定步行训练者是处于痉挛状态还是处于僵化状态的确定方法。

已知的是，痉挛程度根据速度而改变。例如，在患者处于痉挛状态的情况下，他们越快地通过使用外力来移动患者的肌肉，患者的肌肉的阻力就变得越大。

通过利用这个事实，可以通过下面示出的表达式(1)来估计痉挛模型。

在表达式(1)中，tspasticity[nm]是膝驱动转矩，并且是膝旋转角速度[度/秒]。

在该表达式中，d是相当于膝驱动转矩的值是被除数且膝旋转角速度的值是除数的除法的商的系数。为该系数d设定作为用于确定步行训练者是否处于痉挛状态的阈值的痉挛阈值(正值)。当该系数d的值的绝对值超过痉挛阈值时，驱动单元333确定步行训练者处于痉挛状态。

同时，僵化程度并不根据速度而改变。即，已知的是，不论肌肉通过外力而移动的速度如何，患者的肌肉都展现均匀的阻力。例如，当患者处于僵化状态时，不论他们是否尝试通过使用外力来快速或缓慢地移动肌肉，患者肌肉的阻力都基本上不变。

通过利用这个事实，可以通过下面所示的表达式(2)来对僵化模型进行近似。

trigidity＝kθ+θoffset(2)

在该表达式中，trigidity[nm]是膝驱动转矩，并且θ是膝旋转角度[度]。

在该表达式中，k是相当于膝驱动转矩的值是被除数且膝旋转角度的值是除数的除法的商的系数。另外，θoffset是相当于上述除法的余数的系数。为上述系数k设定作为用于确定步行训练者是否处于僵化状态的阈值的第一僵化阈值(正值)。另外，为上述系数θoffset设定也作为用于确定步行训练者是否处于僵化状态的阈值的第二僵化阈值(正值)。当系数k的值的绝对值超过第一僵化阈值时或者当系数θoffset的值的绝对值超过第二僵化阈值时，确定单元333确定步行训练者处于僵化状态。

应注意的是，例如，可以如下所示的那样确定痉挛阈值以及第一和第二僵化阈值。

通过参考在步行训练者过去进行的步行训练中发生了僵化或痉挛的时间所获得的步行数据，可以确定在步行训练者在该时刻要进行的步行训练中使用的这些阈值。

替选地，可以通过参考在多个步行训练者过去进行的步行训练中发生了僵化或痉挛的时间所获得的步行数据来确定这些阈值。

替选地，在步行训练者附近的物理治疗师等可以适当地当场设定期望值。

然而，用于确定痉挛阈值以及第一和第二僵化阈值的上述方法仅为示例。即，这些方法并不限于上述示例。

在下文中具体地说明用于推导在由表达式(1)表达的痉挛模型中的系数d以及由表达式(2)表达的僵化模型中的系数k和θoffset的方法。

首先，说明用于推导由表达式(1)表达的痉挛模型中的系数d的方法。

步骤1：

例如，采用图5所示的简化的机械腿2。在图5中，θ是膝旋转角度；是下肢相对于重力方向的角度；m是在下肢的重心处下肢的质量；以及l是膝关节部与下肢的重心之间的距离。

应注意的是，机械腿2在其未附接到步行训练者时的阻力模型可以通过下面所示的表达式(3)来表达。

在表达式(3)中，t是驱动膝关节部的转矩；i是转动惯量；r是粘性阻力；f是动摩擦系数；以及g是重力加速度。另外，k1和k2满足以下关系。

确定单元333通过确认(或确定)上述的i、d、f、k1和k2来预先获得表达式(3)中的转矩t。

步骤2：

接下来，确定单元333通过从转矩t1中减去转矩t2来计算转矩t3(t3＝t1-t2)，其中，t1表示在步行训练者的步态运动的腿部空闲时段期间所获得的膝驱动转矩，并且t2表示以表达式(3)获得的转矩t。该转矩t3是用于计算痉挛模型的转矩。

步骤3：

接下来，如图6所示，在横轴表示并且纵轴表示t3的曲线图上，确定单元333绘制的值和t3的值，这两者都是在步行训练者的步态运动的腿部空闲时段期间获得的。结果，获得了被表达为如下所示的表达式(4)的近似表达式。

由于膝驱动转矩是反作用力，因此确定单元333用下面所示的表达式(5)来替换表达式(4)。

确定单元333推导表达式(5)中的“-d”作为在由表达式(1)表达的痉挛模型中的系数d。

另外，当由表达式(1)表达的痉挛模型中的系数d的值的绝对值超过痉挛阈值时，确定单元333确定步行训练者处于痉挛状态。因此，系数d的值的绝对值变得越大，就越可能确定步行训练者处于痉挛状态。

接下来，说明用于推导由表达式(2)表达的僵化模型中的系数k和θoffset的方法。

步骤1：

与痉挛模型的步骤1相似，确定单元333预先获得表达式(3)中的转矩t。

步骤2：

接下来，与痉挛模型的步骤2相似，确定单元333通过从转矩t1中减去转矩t2来计算转矩t3(t3＝t1-t2)。该转矩t3是用于计算僵化模型的转矩。

步骤3：

接下来，如图7所示，在横轴表示θ且纵轴表示t3的曲线图上，确定单元333绘制θ的值和t3的值，这两者都是在步行训练者的步态运动的腿部空闲时段期间获得的。结果，获得了被表达为如下所示的表达式(6)的近似表达式。

t3＝k′θ+θ′offset(6)

由于膝驱动转矩是反作用力，因此确定单元333用下面所示的表达式(7)来替换表达式(6)。

trigidity＝-k′θ-θ′offset(7)

确定单元333推导表达式(7)中的“-k”和“-θ'offset”分别作为由表达式(2)表达的僵化模型中的系数k和θoffset。

另外，当由表达式(2)表达的僵化模型中的系数k的值的绝对值超过第一僵化阈值、或者由表达式(2)表达的僵化模型中的系数θoffset的值的绝对值超过第二僵化阈值时，确定单元333确定步行训练者处于僵化状态。因此，系数k的值的绝对值变得越大，就越可能确定步行训练者处于僵化状态。另外，系数θoffset的值的绝对值变得越大，就越有可能确定步行训练者处于僵化状态。

图8是示出了根据第一示例性实施例的用于在步行训练设备1中确定步行训练者是处于痉挛状态还是处于僵化状态的状态确定方法的示例的流程图。

步行训练者、物理治疗师等通过操作操作单元(未示出)来开始步行训练。当开始步行训练时，确定单元333确定训练者的腿部是否处于步行训练者的步态运动的腿部空闲时段内(步骤s11)。当训练者的腿部未处于腿部空闲时段内(在步骤s11中为否)时，处理进行至下述的步骤s14。

在步骤11中，当训练者的腿部处于步行训练者的步态运动的腿部空闲时段内时(在步骤s11中为是)，控制单元332控制电机261，使得电机261旋转地驱动膝关节部22，以帮助步行训练者行走(步骤s12)。

接下来，确定单元333通过使用在腿部空闲时段期间由电机转矩检测单元262检测到的电机转矩的值来确定步行训练者是处于痉挛状态还是处于僵化状态(步骤s13)。

接下来，确定单元333确定步行训练是否停止(步骤s14)。当步行训练者或在步行训练者附近的物理治疗师等停止步行训练时，他/她通过操作操作单元(未示出)来停止步行训练。因此，确定单元333可基于是否已执行用于停止步行训练的操作来确定步行训练是否停止。

在步骤s14中，当步行训练停止时(在步骤s14中为是)，处理结束。另一方面，当步行训练未停止时(在步骤s14中为否)，该处理返回至步骤s11中的处理。

如上所述，根据第一示例性实施例，确定单元333通过使用在步行训练者的步态运动的腿部空闲时段期间由电机转矩检测单元262检测到的电机转矩的值来确定步行训练者是处于痉挛状态还是僵化状态。结果，能够在步行训练者进行步行训练时确定步行训练者是处于痉挛状态还是处于僵化状态。

另外，用于确定患者是处于痉挛状态还是处于僵化状态的电机转矩的值的使用限于步行训练者的步态运动的腿部空闲时段，并且在腿部站立时段期间不使用电机转矩的值。结果，能够确定患者是处于痉挛状态还是处于僵化状态，而不受训练者的腿部由于当腿部处于腿部站立状态时发生的着陆而从地板接受的负荷影响，从而使得能够高度准确地确定患者是处于痉挛状态还是处于僵化状态。

第二示例性实施例

根据第二示例性实施例的步行训练设备1'的外观与图1和图2所示的根据第一示例性实施例的步行训练设备1的外观相似，但其功能块配置与根据第一示例性实施例的步行训练设备1的功能块配置不同。

图9是示出了根据第二示例性实施例的步行训练设备1'的示意性功能块配置示例的框图。在根据第二示例性实施例的步行训练设备1'中，在控制装置33中添加了通知单元334。

当确定单元333确定步行训练者处于痉挛状态或僵化状态时，通知单元334向步行训练者或在步行训练者附近的物理治疗师等通知步行训练者处于痉挛状态或僵化状态。可以使用任意通知方法作为通知方法。例如，通知单元334可在显示单元331中显示表示步行训练者处于痉挛状态或僵化状态的图像等。另外，通知单元334可从诸如扬声器的语音输出单元输出表示步行训练者处于痉挛状态或僵化状态的语音消息。另外，通知单元334可输出诸如蜂鸣声的警报来代替输出语音消息。

图10是示出了用于在根据第二示例性实施例的步行训练设备1'中确定步行训练者是处于痉挛状态还是处于僵化状态的状态确定方法的示例的流程图。

首先，执行与图8所示的第一示例性实施例中的步骤相似的步骤s11至s13。

接下来，通知单元334确定确定单元333是否在前一步骤s13中已确定步行训练者处于痉挛状态或僵化状态(步骤s21)。当确定单元333尚未确定步行训练者处于痉挛状态或僵化状态时(在步骤s21中为否)，处理进行至步骤s14(稍后描述)。

当在步骤s21中确定步行训练者处于痉挛状态或僵化状态时(在步骤21中为是)，通知单元334提供步行训练者处于痉挛状态或僵化状态的通知(步骤s22)。如上所述，可想到的通知方法的示例包括在显示单元331中显示图像等、从诸如扬声器的语音输出单元输出语音消息、输出诸如蜂鸣声的警告等。

此后，执行与图8中所示的第一示例性实施例的步骤相似的步骤s14。

如上所述，根据第二示例性实施例，当确定单元333确定步行训练者处于痉挛状态或僵化状态时，通知单元334提供关于该确定的通知。结果，步行训练者或在步行训练者附近的物理治疗师等会意识到步行训练者处于痉挛状态或僵化状态。

应注意，第二示例性实施例的其他效果与第一示例性实施例的效果相似。

应注意，本发明并不限于上述示例实施例，并且可以在不背离本发明的主旨和范围的情况下进行各种修改。

例如，在上述示例性实施例中，仅设定一个针对脚底负荷的阈值，并且将从脚底负荷减小到阈值以下的第一定时到脚底负荷超过阈值的第二定时的时段确定(或定义)为腿部空闲时段。然而，用于确定腿部空闲时段的方法并不限于该示例。

例如，两个阈值(即，第一阈值和比第一阈值小的第二阈值)可被定义为针对脚底负荷的阈值。随后，从脚底负荷减小到第一阈值以下的第一定时到脚底负荷超过第二阈值的第二定时的时段可被确定为腿部空闲时段。当确定腿部空闲时段的结束的第二阈值增大时，除非步行训练者比他/她用腿部站立时稍微强力一点地在地板上踏步，否则不会确定腿部空闲时段结束。然而，如果步行训练者比他/她用腿部站立时稍微强力一点地在地板上踏步，则脚底负荷可能由于其反作用等而被测量为较小值。结果，即使腿部实际上处于腿部站立状态，也可能错误地确定腿部空闲时段开始。因此，步行训练设备可能发生故障，并且启动帮助步行训练者在错误的腿部空闲时段期间行走的过程。为了防止这种状况，确定腿部空闲时段结束的第二阈值优选地被设定为较小值。

替选地，如在上述示例性实施例的情况下一样可仅使用一个针对脚底负荷的阈值。然后，可将从脚底负荷减小到阈值以下的第一定时到为在第一定时之后预定时间的第二定时确定(或定义)为腿部空闲时段。预定时间对应于从步行训练者开始弯曲他的/她的膝盖的定时到在膝旋转角度达到设定值之后步行训练者伸展他的/她的膝盖的定时的时间段。当即使在预定时间过去之后脚底负荷也比阈值低时，推测步行训练者不处于腿部站立状态，并且在预定时间过去之后使他的/她的腿部处于伸展状态。然而，即使当获得了在该状态下的步行数据时，也无法确定步行训练者是处于痉挛状态还是处于僵化状态，因此，步行数据是无意义的。因此，仅上述的预定时间段被确定为腿部空闲时段，并且在该腿部空闲时段中确定痉挛状态或僵化状态。

另外，尽管在上述示例性实施例中步行训练设备被配置为能够确定步行训练者的痉挛状态和僵化状态这二种状态，但是步行训练设备的配置并不限于该示例。根据本发明的步行训练设备可被配置为能够确定步行训练者的痉挛状态和僵化状态中的仅一种状态。

根据这样描述的本发明，显而易见的是，本发明的实施例可以许多方式变化。这些变化并不被认为背离了本发明的主旨和范围，并且本领域的技术人员显而易见的所有这样的修改旨在包括在所附权利要求的范围内。