動作検出装置、膝固定解除装置および下肢装具
【課題】簡便かつ軽量であって、使用者の意図しない動作をも考慮して膝関節の固定を解除できる、安全性の高い動作検出装置、膝固定解除装置および下肢装具を提供する。
【解決手段】本発明の動作検出装置１は、使用者の足底の爪先側に設けられ、足底の爪先側の接地および離隔の少なくとも一方を検出する爪先センサー２と、足底の踵側に設けられ、足底の踵側の接地および離隔の少なくとも一方を検出する踵センサー３と、爪先センサー２からの第１信号と踵センサー３からの第２信号とによって、足底の複数の接地パターンを検出する検出部５と、複数の接地パターンの内、足底が地面から離隔している状態（以下、「遊脚状態」という）を判定し、使用者の複数の動作パターンに基づいて、遊脚状態であることに加えて使用者が歩行中である状態（以下、「歩行遊脚状態」という）を判定する判定部６と、を備える。
【解決手段】本発明の動作検出装置１は、使用者の足底の爪先側に設けられ、足底の爪先側の接地および離隔の少なくとも一方を検出する爪先センサー２と、足底の踵側に設けられ、足底の踵側の接地および離隔の少なくとも一方を検出する踵センサー３と、爪先センサー２からの第１信号と踵センサー３からの第２信号とによって、足底の複数の接地パターンを検出する検出部５と、複数の接地パターンの内、足底が地面から離隔している状態（以下、「遊脚状態」という）を判定し、使用者の複数の動作パターンに基づいて、遊脚状態であることに加えて使用者が歩行中である状態（以下、「歩行遊脚状態」という）を判定する判定部６と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下肢麻痺、特に膝関節の伸展が困難な者の歩行や動作を検出する動作検出装置、この動作検出装置を備える膝固定解除装置、およびこの膝固定解除装置を備える下肢麻痺者の歩行を補助する下肢装具に関する。
【背景技術】
【０００２】
脳卒中やポリオなどによって、下肢（特に膝関節の伸展）に障害を有する下肢麻痺者は、装具や歩行補助装置などを用いて、歩行の支援を受ける。下肢麻痺者が膝関節機能（膝の伸展・屈曲）や足関節機能（足の背屈・底屈）に著しい障害を有する場合、大腿部から下腿部、さらには足底にかけて下肢を支持あるいは固定する長下肢装具が用いられる。
【０００３】
このような長下肢装具は、装具使用者の膝関節を固定する膝継手機構を組み込むことが多い。下肢、特に膝関節機能に障害を有する使用者が、膝関節を固定しないで立位・歩行を行うと、立位が不安定となり歩行時に膝折れを生じる危険性がある。膝関節が固定されることで、障害側下肢で体を支えることができ、安心して歩くことができるようになる。
【０００４】
一方で、長下肢装具によって膝関節が固定されていると、使用者は歩行遊脚期に膝が固定されているので伸び上がるか回すようにして下肢を振り出さざるを得なくなる。平坦な地面や床面を歩行する際に、意識して下肢を振り出すことは、使用者にとって精神的にも肉体的にも負担である。また、階段を昇降する場合には、膝関節が固定されていると不便である。
【０００５】
このような状況下において、使用者の動作状態の検出により、歩行を補助する装置の動作が使用者の動作状態に最適化される技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。加えて、使用者の動作状態が検出されることで、必要に応じて膝関節の固定を解除したり膝関節の回動が制御されたりする技術が提案されている（例えば、特特許文献２、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１４８６３７号公報
【特許文献２】実登３００２３２０号公報
【特許文献３】特再公表２００７−１０８５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の技術においては、下肢装具は、足底の爪先側と踵側のそれぞれに設置された接地センサーからの接地状態の検出によって、使用者の動作状態を検出する。例えば、爪先側の接地センサーおよび踵側の接地センサーの双方が、地面から離れていることを検出する場合には、下肢装具は、膝関節の固定を解除する。このように、足底の爪先側と踵側とに設けられた接地センサーからの信号に基づいて、膝関節の固定を解除する技術は、従来においても用いられていた。
【０００８】
特許文献１〜３のそれぞれの技術は、足底に設置された接地センサーによる接地状態の検出にその他の条件を加えた上で、使用者の動作状態を検出する。動作状態は、立脚状態（足を地面に接地させて立っている状態）、遊脚状態（足が地面から離れて歩行している状態）、およびこれらを更に細分化した状態を含む。このような使用者の動作状態の検出によって、使用者の歩行を補助する装置の動作が、使用者の実際の動作により近づけられるようになる。特許文献２、３のそれぞれの技術は、遊脚状態を検出する場合を、膝関節の固定を解除したり膝関節の回動を制御したりするタイミングとして用いる。膝関節の固定が解除されることによって、使用者が膝を折り曲げて歩行できるようになり、下肢装具を装着する使用者は、自然に近い歩行を行えるようになる。
【０００９】
特許文献１の技術は、その他の条件として、遊脚の足の相対速度を用いる。遊脚の足の相対速度が所定値以上であれば遊脚状態（足が地面を離れて歩行している）が継続していると判断し、所定値未満であれば遊脚状態が終了すると判断する。
【００１０】
特許文献２の技術は、その他の条件として、膝関節の屈曲角度を用いる。膝関節の屈曲角度を考慮することで、特許文献２の技術は、膝関節の固定を、より精密に解除する。
【００１１】
特許文献３の技術は、その他の条件として、検出される荷重を用いる。荷重を検出することで、膝関節における回動が制御される。特許文献２および特許文献３の技術は、遊脚状態を検出することで、積極的に膝関節の固定を解除する。
【００１２】
しかしながら、特許文献１〜特許文献３に開示される従来の技術は、使用者の意図していない動作を考慮せずに、足底が地面から離れると膝関節の固定を解除する。例えば、使用者が立ち話をしながら下肢装具を装着した足底を地面から離したりすることがある（体の重心位置を変えることで、足底が地面から離れる）。このような場合に膝関節の固定が解除されると、使用者は転倒する危険性にさらされる。あるいは、使用者が前傾姿勢になった場合にも足底が地面から離れることもある。この場合にも、膝関節の固定が解除されると、使用者はバランスを崩して危険にさらされる問題がある。
【００１３】
このように、従来技術の下肢装具は、使用者の歩行をより容易とさせることを優先するため、使用者の意図しない動作においても膝関節の固定を解除して、使用者を不安や危険にさらす問題を有している。
【００１４】
また、障害者の歩行パターンは健常者と異なることも多く、歩行パターンを考慮せずに、地面から足底が離れただけで膝関節の固定を解除することは、同様の危険を生じさせる。特許文献１〜特許文献３の技術は、速度や角度を考慮しているが、これらは、使用者の意図しない動作を考慮していないので、特許文献１〜特許文献３の技術も、使用者に不安や危険を感じさせる膝関節の固定解除を起こしてしまう。
【００１５】
障害を有する使用者にとっては、歩きやすさを優先して膝関節の固定を解除することを優先するよりも、なるべく膝関節の固定を解除しないことを原則としつつ、必要最小限において膝関節の固定を解除することが重要である。
【００１６】
また、特許文献１〜特許文献３などの従来技術は、膝関節の固定の解除のタイミングを検出するために、速度計や角度計測器などの様々な機器を用いる。このため、下肢装具が大型化して重くなってしまう。使用者は障害者であって、このような重い下肢装具を装着することは、非常な負担である問題もあった。
【００１７】
本発明は、上記課題に鑑み、簡便かつ軽量であって、使用者の意図しない動作をも考慮して膝関節の固定を解除できる、安全性の高い動作検出装置、膝固定解除装置および下肢装具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題に鑑み、本発明の動作検出装置は、使用者の足底の爪先側に設けられ、足底の爪先側の接地および離隔の少なくとも一方を検出する爪先センサーと、足底の踵側に設けられ、足底の踵側の接地および離隔の少なくとも一方を検出する踵センサーと、爪先センサーからの第１信号と踵センサーからの第２信号とによって、足底の複数の接地パターンを検出する検出部と、複数の接地パターンの内、足底が地面から離隔している状態（以下、「遊脚状態」という）を判定し、使用者の複数の動作パターンに基づいて、遊脚状態であることに加えて使用者が歩行中である状態（以下、「歩行遊脚状態」という）を判定する判定部と、を備え、複数の動作パターンは、
（第１条件）判定対象となる遊脚状態の時間的に直前における接地パターンの種類、
（第２条件）判定対象となる遊脚状態の時間的に前における所定の種類の接地パターンの継続時間、
（第３条件）判定対象となる遊脚状態の時間的に前における所定の接地パターンから異なる接地パターンへの変移時間、
（第４条件）判定対象となる遊脚状態と、該遊脚状態の時間的に前における遊脚状態との間における接地パターンの出現順序、
の、（第１条件）、（第２条件）、（第３条件）および（第４条件）の少なくとも一つを含む。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の動作検出装置は、足底が地面から離れたことに加えて、使用者の動作を示す追加条件を考慮することで、障害者である使用者の動作をより正確に検出できる。特に、使用者の意図しない動作に基づいて遊脚状態と判断しないので、動作検出装置およびこれを用いた下肢装具は、使用者に不安や危険を与える膝関節の固定解除を引き起こさない。
【００２０】
動作検出装置は、爪先側と踵側のいずれもが地面から離れている状態を遊脚状態として判断した上で、追加条件によって、実際の歩行中である遊脚状態（以下、「歩行遊脚状態」という）を、高い精度で検出できる。この結果、膝関節の固定は、必要最低限の場合のみ解除されるようになる。
【００２１】
また、追加条件として、（第１条件）判定対象となる遊脚状態の時間的に直前における接地パターンの種類、（第２条件）判定対象となる遊脚状態の時間的に前における所定の種類の接地パターンの継続時間、（第３条件）判定対象となる遊脚状態の時間的に前における所定の接地パターンから異なる接地パターンへの変移時間、（第４条件）判定対象となる遊脚状態と、該遊脚状態の時間的に前における遊脚状態との間における接地パターンの出現順序が、適宜用いられることによって、動作検出装置は、高い精度で歩行遊脚状態を検出できる。
【００２２】
これらの結果、本発明の動作検出装置、膝固定解除装置および下肢装具は、使用者に不安や危険を与えることなく、使用者の歩行や立位を補助できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態１における動作検出装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１における接地パターンを説明する模式図である。
【図３】本発明の実施の形態１における検出部での検出に関するタイミングチャートである。
【図４】本発明の実施の形態１における第１条件に基づく場合の判定を説明する説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１における第２条件に基づく判定を説明する説明図である。
【図６】本発明の実施の形態１における第２条件に基づく判定を説明する説明図である。
【図７】本発明の実施の形態１における第３条件に基づく判定を説明する説明図である。
【図８】本発明の実施の形態１における第３条件に基づく判定を説明する説明図である。
【図９】本発明の実施の形態１における第４条件にもとづく判定を説明する説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態２における動作検出装置のブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態３における固定解除装置とその周辺要素の模式図である。
【図１２】本発明の実施の形態４における下肢装具の写真である。
【図１３】本発明の実施の形態４における下肢装具を装着した踵接地状態を示す写真である。
【図１４】本発明の実施の形態４における下肢装具を装着した足底接地状態を示す写真である。
【図１５】本発明の実施の形態４における下肢装具を装着した爪先接地状態を示している。
【図１６】本発明の実施の形態４における下肢装具を装着した非歩行遊脚状態を示している。
【図１７】本発明の実施の形態４における下肢装具を装着した歩行遊脚状態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の第１の発明に係る動作検出装置は、使用者の足底の爪先側に設けられ、足底の爪先側の接地および離隔の少なくとも一方を検出する爪先センサーと、足底の踵側に設けられ、足底の踵側の接地および離隔の少なくとも一方を検出する踵センサーと、爪先センサーからの第１信号と踵センサーからの第２信号とによって、足底の複数の接地パターンを検出する検出部と、複数の接地パターンの内、足底が地面から離隔している状態（以下、「遊脚状態」という）を判定し、使用者の複数の動作パターンに基づいて、遊脚状態であることに加えて使用者が歩行中である状態（以下、「歩行遊脚状態」という）を判定する判定部と、を備え、複数の動作パターンは、
（第１条件）判定対象となる遊脚状態の時間的に直前における接地パターンの種類、
（第２条件）判定対象となる遊脚状態の時間的に前における所定の種類の接地パターンの継続時間、
（第３条件）判定対象となる遊脚状態の時間的に前における所定の接地パターンから異なる接地パターンへの変移時間、
（第４条件）判定対象となる遊脚状態と、該遊脚状態の時間的に前における遊脚状態との間における接地パターンの出現順序、
の、（第１条件）、（第２条件）、（第３条件）および（第４条件）の少なくとも一つを含む。
【００２５】
この構成により、動作検出装置は、使用者が足底を地面から離隔させているときであっても、歩行遊脚状態であるのか非歩行遊脚状態であるのかを高い精度で検出できる。
【００２６】
本発明の第２の発明に係る動作検出装置では、第１の発明に加えて、検出部は、第１信号および第２信号のそれぞれが「接地」を示す場合には、接地パターンを、「足底接地状態」と判断し、第１信号が「離隔」を示し、第２信号が「接地」を示す場合には、接地パターンを、「踵接地状態」と判断し、第１信号が「接地」を示し、第２信号が「離隔」を示す場合には、接地パターンを、「爪先接地状態」と判断し、第１信号および第２信号のそれぞれが「離隔」を示す場合には、接地パターンを、「遊脚状態」と判断する。
【００２７】
この構成により、検出部は、足底と地面との接触関係を確実に検出できる。この結果、歩行遊脚状態の基準となる接地パターンおよび動作パターンを正確に検出できる。
【００２８】
本発明の第３の発明に係る動作検出装置では、第２の発明に加えて、判定部は、第１条件に基づく場合では、判定対象となる遊脚状態の直前の接地パターンが踵接地状態および足底接地状態のいずれかである場合には、該遊脚状態を非歩行遊脚状態として判定し、直前の接地パターンが爪先接地状態である場合には、該遊脚状態を、歩行遊脚状態として判定する。
【００２９】
この構成により、動作検出装置は、下肢に障害のある使用者の歩行に至る動作を正確に検出できる。
【００３０】
本発明の第４の発明に係る動作検出装置では、第２又は第３の発明に加えて、判定部は、第２条件に基づく場合では、判定対象となる遊脚状態の直前の接地パターンの継続時間が、第１時間以上である場合および第２時間未満である場合のいずれかにおいては、該遊脚状態を、非歩行遊脚状態であると判定し、第２時間以上第１時間未満である場合には、該遊脚状態を、歩行遊脚状態であると判定し、第１時間は、第２時間よりも長い。
【００３１】
この構成により、動作検出装置は、使用者が歩行状態であるのか、立ったまま足を上げたり、前のめりになったりなどの状態であるのかを、高い精度で判別できる。
【００３２】
本発明の第５の発明に係る動作検出装置では、第２又は第３の発明に加えて、判定部は、第２条件に基づく場合では、判定対象となる遊脚状態の時間的に前の足底接地状態が、第１時間以上である場合および第２時間未満である場合のいずれかにおいては、該遊脚状態を、非歩行遊脚状態であると判定し、第２時間以上第１時間未満である場合には、該遊脚状態を、歩行遊脚状態であると判定し、第１時間は、第２時間よりも長い。
【００３３】
この構成により、動作検出装置は、使用者が歩行状態であるのか、立ったまま足を上げたり、前のめりになったりなどの状態であるのかを、高い精度で判別できる。
【００３４】
本発明の第６の発明に係る動作検出装置では、第２から第５のいずれかの発明に加えて、判定部は、第３条件に基づく場合では、判定対象となる遊脚状態の時間的に前における踵接地状態から足底接地状態までの変移時間が、第１時間以上である場合および第２時間未満である場合のいずれかにおいては、該遊脚状態を、非歩行遊脚状態であると判定し、第２時間以上第１時間未満である場合には、該遊脚状態を、歩行遊脚状態であると判定し、第１時間は、第２時間よりも長い。
【００３５】
この構成により、動作検出装置は、使用者が歩行状態にあるのか、歩行状態ではないが突発的な状態となったのかを、高い精度で判別できる。
【００３６】
本発明の第７の発明に係る動作検出装置では、第２から第５のいずれかの発明に加えて、判定部は、第３条件に基づく場合では、判定対象となる遊脚状態の時間的に前における足底接地状態から爪先接地状態までの変移時間が、第１時間以上である場合および第２時間未満である場合のいずれかにおいては、該遊脚状態を、非歩行遊脚状態であると判定し、第２時間以上第１時間未満である場合には、該遊脚状態を、歩行遊脚状態であると判定し、第１時間は、第２時間よりも長い。
【００３７】
この構成により、動作検出装置は、使用者が歩行状態であるのか、歩行と異なる動作を行っているのかを、高い精度で判別できる。
【００３８】
本発明の第８の発明に係る動作検出装置では、第２から第７のいずれかの発明に加えて、判定部は、第４条件に基づく場合では、判定対象となる遊脚状態と該遊脚状態の時間的に前における遊脚状態との期間の接地パターンが、踵接地状態、足底接地状態および爪先接地状態の順序である場合には、該遊脚状態を、非歩行遊脚状態であると判定し、判定対象となる遊脚状態と該遊脚状態の時間的に前における遊脚状態との期間の接地パターンが、足底接地状態および爪先接地状態の順序である場合には、該遊脚状態を、歩行遊脚状態であると判定する。
【００３９】
この構成により、動作検出装置は、下肢に障害を有する使用者の接地パターンの出現順序に最適化して、歩行遊脚状態を検出できる。
【００４０】
本発明の第９の発明に係る動作検出装置では、第１から第８のいずれかの発明に加えて、第１条件、第２条件、第３条件および第４条件のいずれを用いるかを選択する、選択部を更に備える。
【００４１】
この構成により、動作検出装置は、使用者の特性や好みに合わせて、歩行遊脚状態を検出できる。
【００４２】
本発明の第１０の発明に係る動作検出装置では、第９の発明に加えて、選択部は、使用者によって制御される。
【００４３】
この構成により、使用者は、みずからの好みや経験に合わせて、動作検出装置での検出特性を制御できる。
【００４４】
本発明の第１１の発明に係る動作検出装置では、第１から第１０のいずれかの発明に加えて、爪先センサーおよび踵センサーの少なくとも一方は、圧力センサー、温度センサー、距離センサーおよび光センサーの少なくとも一つを備える。
【００４５】
この構成により、動作検出装置は、高い精度で、接地パターンを検出できる。
【００４６】
以下、図面を用いて、本発明の実施の形態について説明する。
【００４７】
（実施の形態１）
【００４８】
実施の形態１について説明する。
【００４９】
（全体概要）
まず、実施の形態１における動作検出装置の概要を説明する。実施の形態１の動作検出装置は、人体の動作状態であって特に歩行中の細かな動作状態を検出する。実施の形態１の動作検出装置は、様々な用途に適用される。例えば、動作検出装置は、下肢の不自由な使用者が装着する下肢装具、下肢の不自由な使用者が装着する義足、下肢の不自由な使用者が用いる歩行器、ロボットの歩行機構、おもちゃの歩行機構などに用いられる。
【００５０】
まず、図１を用いて、動作検出装置の概要を説明する。図１は、本発明の実施の形態１における動作検出装置のブロック図である。図１は、動作検出装置１とその周辺に存在する要素を合わせて示している。
【００５１】
動作検出装置１は、爪先センサー２、踵センサー３、検出部５、判定部６を備える。また、判定部６が情報として用いる動作パターンを記憶する記憶部７を更に備える。なお、記憶部７は、図１では他の要素と独立した別の要素として示されているが、記憶部７は、判定部６の内部に備わる要素であっても良い。あるいは、判定部６が動作パターンそのものを記憶していてもよい。動作パターンは、必要に応じて予め記憶されていることもありえるので、記憶部７がこれを記憶しても良いものである。また、図１は、使用者の足１０の一部も合わせて示している。
【００５２】
爪先センサー２は、使用者の足底１１の爪先側に設けられ、足底の爪先側の接地（爪先側が床面や地面に接触している状態を示す。以下も同じ）および離隔（爪先側が地面や床面から離れている状態を示す。以下も同じ）の少なくとも一方を検出する。爪先センサー２は、この検出した接地および離隔の少なくとも一方の結果を、第１信号として、検出部５に出力する。
【００５３】
踵センサー３は、使用者の足底１１の踵側に設けられ、足底の踵側の接地（踵側が床面や地面に接触している状態を示す。以下も同じ）および離隔（踵側が地面や床面から離れている状態を示す。以下も同じ）の少なくとも一方を検出する。踵センサー３は、この検出した接地および離隔の少なくとも一方の結果を、第２信号として、検出部５に出力する。
【００５４】
検出部５は、爪先センサー２からの第１信号と踵センサー３からの第２信号とに基づいて、足底１１の複数の接地パターンを検出する。複数の接地パターンは、足底１１が、爪先側と踵側とを要素として、どのような状態で床面や地面と接地や離隔をしているかを示す。
【００５５】
複数の接地パターンは、「接地」と「離隔」の２値を示す第１信号と第２信号から判断される。すなわち、検出部５は、２ビットの信号によって、４種類の接地パターンを検出する。
【００５６】
図２は、本発明の実施の形態１における接地パターンを説明する模式図である。図２は、足１０の足底１１の接地パターンを４種類の状態で示している。図２は、左から「遊脚状態」、「踵接地状態」、「足底接地状態」、「爪先接地状態」の４状態を示している。接地パターンは、これら４種類の状態のいずれかを示す。
【００５７】
（遊脚状態）
第１信号および第２信号のそれぞれが「離隔」を示す場合（すなわち、爪先センサー２Ａが離隔を示し、踵センサー３Ａが離隔を示す場合）には、足底１１Ａは、床面１２から完全に離隔している。このような足底１１Ａの状態を、検出部５は、「遊脚状態」として検出する。
【００５８】
（踵接地状態）
第１信号が「離隔」を示し、第２信号が「接地」を示す場合（すなわち、爪先センサー２Ｂが離隔を示し、踵センサー３Ｂが接地を示す場合）には、足底１１Ｂの踵のみが床面１２に接地している。このような足底１１Ｂの状態を、検出部５は、「踵接地状態」として検出する。
【００５９】
（足底接地状態）
第１信号および第２信号のそれぞれが「接地」を示す場合（すなわち、爪先センサー２Ｃが接地を示し、踵センサー３Ｃが接地を示す場合）には、足底１１Ｃの全体が床面１２に接地している。このような足底１１Ｃの状態を、検出部５は、「足底接地状態」として検出する。
【００６０】
（爪先接地状態）
第１信号が「接地」を示し、第２信号が「離隔」を示す場合（すなわち、爪先センサー２Ｄが接地を示し、踵センサー３Ｄが離隔を示す場合）には、足底１１Ｄの爪先側だけが床面１２に接地している。このような足底１１Ｄの状態を、検出部５は、「爪先接地状態」として検出する。
【００６１】
このように、検出部５は、足底１１の床面１２に対する４種類の接地状態を、接地パターンとして検出して、検出結果を判定部６に出力する。
【００６２】
判定部６は、検出部５が検出した複数の接地パターンの内、足底１１が床面や地面から離隔している状態（以下、「遊脚状態」という）であることを判定する。更に、判定部６は、使用者の複数の動作パターンに基づいて、遊脚状態であるとともに使用者が歩行状態である状態（以下、「歩行遊脚状態」という）を判定する。すなわち、判定部６は、足底１１の接地状態（接地パターン）のみではなく、使用者の動作パターンまでをも考慮して、歩行遊脚状態を決定する。ここで、歩行遊脚状態は、動作検出装置１が下肢装具、義足および歩行器などに用いられる際に、下肢装具などの膝関節の固定を解除する条件となる。
【００６３】
ここで、下肢装具などの膝関節の固定解除は、第１前提として足底１１が床面や地面から離隔している遊脚状態であることを必要とする。従来技術は、この第１前提のみで膝関節の固定を解除していた。実施の形態１の動作検出装置１は、この遊脚状態に、使用者の歩行状態を示す動作パターンを第２前提として加えて、より正確に膝関節の固定解除の条件を判定する。
【００６４】
記憶部７は、動作パターンを記憶する。あるいは、判定部６そのものが動作パターンを記憶する。判定部６は、この動作パターンを読み出して、遊脚状態である接地パターンと合わせて、使用者の歩行遊脚状態を判定する。
【００６５】
動作パターンは、下記の第１条件、第２条件、第３条件および第４条件の少なくとも一つを含む。ここで、判定部６は、第１前提として接地パターンにおいて遊脚状態であることに加えて、第２前提としての動作パターンを考慮する。このため、判定部６は、歩行遊脚状態の候補である判定対象である遊脚状態の際に、動作パターンを考慮する。第１条件〜第４条件に記載の「判定対象となる遊脚状態」とは、歩行遊脚状態を判定する対象の現れである遊脚状態のタイミングを示す。
【００６６】
（第１条件）判定対象となる遊脚状態の時間的に直前における接地パターンの種類。
（第２条件）判定対象となる遊脚状態の時間的に前における所定の種類の接地パターンの継続時間。
（第３条件）判定対象となる遊脚状態の時間的に前における所定の接地パターンから異なる接地パターンへの変移時間。
（第４条件）判定対象となる遊脚状態と、この遊脚状態の時間的に前における遊脚状態との間における接地パターンの出現順序。
【００６７】
判定部６は、これらの第１条件、第２条件、第３条件および第４条件の少なくとも一つを用いて、判定対象となる遊脚状態が、膝関節の固定解除としても問題ない歩行遊脚状態となっているかを判定する。第１条件〜第４条件は、使用者であって特に下肢に障害を有する使用者に特有な動作パターンである加重要件である。このため、判定部６は、障害を有する使用者に特有な動作パターンの加重要件も満たされることで、初めて膝関節の固定を解除できる条件を提供する。
【００６８】
従来技術は、このような障害を有する使用者に特有な動作パターンを考慮せずに、膝関節の固定解除となる歩行遊脚状態を判定していた。従来技術で説明したように、足底１１が床面や地面から離隔している場合は、使用者が歩行中ではなく、立ったまま足踏みしたり，向きを変えたり，前かがみになることで足が上がってしまったりする状況も含む。このような状況にも関らず、下肢の不自由な使用者の膝関節の固定が解除されることは、使用者に非常な不安と危険を招きかねない。
【００６９】
実施の形態１の動作検出装置１は、足底１１が床面や地面から離隔している状態（遊脚状態）と使用者の動作パターンとに基づいて、膝関節の固定解除のタイミングを示す歩行遊脚状態を判定できる。言い換えると、動作検出装置１は、接地パターンと動作パターンとの両方に基づいて、歩行遊脚状態を判定する。
【００７０】
この結果、使用者が歩行以外で遊脚状態となっている場合に、膝関節の固定が解除されることが著しく減少するので、動作検出装置１やこれを用いた機器は、下肢に障害を有する使用者へ、不安や危険を与えることが減少する。
【００７１】
なお、検出部５、判定部６および記憶部７など、動作状態を判定する判定機能に関る要素は、判定手段４としてまとまる要素としてとらえることも好適である。
【００７２】
次に、各部の詳細について説明する。
【００７３】
（爪先センサーおよび踵センサー）
爪先センサー２は、足底１１の爪先側の接地および離隔の少なくとも一方を検出する。例えば、爪先センサー２は、圧力センサー素子、温度センサー素子、距離センサー素子および光センサー素子の少なくとも一つを備える。これらのセンサー素子のいずれかの機能を利用して、爪先センサー２は、足底１１の爪先側の接地および離隔の少なくとも一方を検出する。
【００７４】
例えば、爪先センサー２が圧力センサー素子を備える場合には、圧力センサー素子が床面との接触圧力を検出することで、爪先センサー２は、接地および離隔の少なくとも一方を検出する。爪先センサー２が温度センサー素子を備える場合には、接地状態での温度は離隔状態での温度よりも高いと考えられるので、温度センサー素子が測定する温度が閾値以上である場合には、爪先センサー２は、接地状態として検出する（温度が閾地未満である場合には離隔状態として検出する）。
【００７５】
あるいは、爪先センサー２が距離センサー素子を備える場合には、距離センサー素子が爪先と床面１２との距離を測定する。距離が閾値未満である場合には、爪先は床面１２にほぼ接地している状態といえ、距離が閾値以上である場合には、爪先は床面１２から離隔している状態といえる。このように、爪先センサー２は、距離センサー素子が測定する距離が閾値以上であるか閾値未満であるかによって、爪先の離隔及び接地の少なくとも一方を検出する。
【００７６】
また、爪先センサー２が光センサー素子を備える場合には、光センサー素子が検出する光量や輝度によって、爪先センサー２は、接地および離隔の少なくとも一方を検出する。爪先が床面１２に接地している場合には、光センサー素子は、低い光量や輝度しか検出できない。逆に爪先が床面１２から離れている場合には、光センサー素子は、高い光量や輝度を検出できる。このため、光センサー素子が閾値以上の光量や輝度を検出する場合には、爪先センサー２は、爪先が床面１２から離隔しているとして検出し、光センサー素子が閾値未満の光量や輝度しか検出できない場合には、爪先センサー２は、爪先が床面１２に接地しているとして検出する。
【００７７】
このように、種々のセンサー素子を用いることで、爪先センサー２は、接地および離隔の少なくとも一方を検出できる。なお、上述のセンサー素子およびその検出手順は一例であり、他の種々の素子や手段が用いられても良い。あるいは、複数の異なるセンサー素子の組み合わせによって、爪先センサー２は、接地および離隔の少なくとも一方を検出しても良い。
【００７８】
なお、踵センサー３は、爪先センサー２と同様の構成・機能を有し、上述のような処理手順によって、足底１１の踵側の接地および離隔の少なくとも一方を検出する。
【００７９】
なお、爪先センサー２および踵センサー３のそれぞれは、単一の素子によって接地および離隔の少なくとも一方を検出しても良いし、複数の素子によって接地および離隔の少なくとも一方を検出しても良い。また、爪先センサー２および踵センサー３のそれぞれは、接地を検出する素子と離隔を検出する素子とを、異なる素子として、備えても良い。
【００８０】
爪先センサー２は、検出結果を第１信号として、検出部５に出力する。踵センサー３は、検出結果を第２信号として、検出部５に出力する。このとき、爪先センサー２および踵センサー３のそれぞれからは、無線通信、有線通信などによって、第１信号および第２信号が検出部５に出力される。
【００８１】
（検出部）
検出部５は、第１信号と第２信号とに基づいて、足底１１の接地パターンを検出する。第１信号は１ビットの信号であり、第２信号は１ビットの信号であるので、検出部５は、２ビットの信号によって、４値（４種類）の状態を含む接地パターンを検出できる。４種類の接地パターンは、図２を用いて説明した通りである。
【００８２】
図３は、本発明の実施の形態１における検出部での検出に関するタイミングチャートである。図３のタイミングチャートは、１ビット（２値）の第１信号と１ビット（２値）の第２信号とを示している。２ビットの信号の２値も示しており、２値の状態によって、検出部５は、接地パターンである、「遊脚状態」、「踵接地状態」、「爪先接地状態」、「足底接地状態」を検出する。
【００８３】
図３において、第１信号および第２信号の値「１」は、爪先センサー２および踵センサー３のそれぞれが床面１２に接地している状態を示しており、第１信号および第２信号の値「０」は、爪先センサー２および踵センサー３のそれぞれが床面１２から離隔している状態を示している。
【００８４】
第１信号と第２信号との２ビットの信号（第１信号、第２信号）が、値（０、０）の場合には、検出部５は、「遊脚状態」として検出し、値（０、１）の場合には、「踵接地状態」として検出し、値（１，０）の場合には、「爪先接地状態」として判定し、値（１、１）の場合には、「足底接地状態」として検出する。
【００８５】
このように、爪先センサー２および踵センサー３からの信号を、２ビットのデジタル信号として取り扱うことで、簡便な電子素子、電子回路および半導体集積回路（あるいはソフトウェア）によって、検出部５は、接地パターンを容易かつ確実に検出できる。
【００８６】
検出部５は、検出結果を、判定部６に出力する。このとき、４種類の接地パターンを２ビットのデジタル信号で出力しても良いし、その他の信号として出力しても良い。なお、ここでは、検出部５が、４種類の接地パターンを判定した上で判定部６にその結果を出力することで説明した。しかし、検出部５は、検出した爪先センサー２および踵センサー３からの信号を、２ビットの信号に変換して判定部６に出力し、判定部６が、４種類の接地パターンを検出しても良い。
【００８７】
次に、接地パターンと動作パターンとに基づく歩行遊脚状態の判定の詳細について説明する。
【００８８】
（第１条件に基づく場合）
判定部６（もしくは検出部５）は、複数の接地パターンの内、足底全部が地面から離隔している「遊脚状態」を判定する。判定部６（検出部５）は、図３を用いて説明したように、２ビット信号が（０、０）である場合に、接地パターンを「遊脚状態」として判定する。判定部６は、歩行遊脚状態であるかを判定する判定対象となる遊脚状態に加えて、第１条件を用いて、判定対象となる遊脚状態が歩行遊脚状態であるか否かを判定する。
【００８９】
判定部６は、第１条件に基づく場合では、判定対象となる遊脚状態の直前の接地パターンが踵接地状態および足底接地状態のいずれかである場合には、この遊脚状態を、非歩行遊脚状態と判定する。一方、判定部６は、判定対象となる遊脚状態の直前の接地パターンが爪先接地状態である場合には、この遊脚状態を歩行遊脚状態として判定する。
【００９０】
図４は、本発明の実施の形態１における第１条件に基づく場合の判定を説明する説明図である。図２（a）は、判定対象となる遊脚状態の直前が踵接地状態である場合を示し、図２（ｂ）は、判定対象となる遊脚状態の直前が足底接地状態である場合を示し、図２（ｃ）は、判定対象となる遊脚状態の直前が爪先接地状態である場合を示している。
【００９１】
健常者は、歩行において足底が地面や床面から離隔する状態（遊脚状態）に至る接地パターンは様々である。例えば、健常者は、遊脚状態の直前を爪先接地状態とすることもあり（このパターンが多いと考えられる）、場合によっては、遊脚状態の直前を踵接地状態や足底接地状態とすることもある。健常者は、通常歩行、早足、ステップなど様々な歩行パターンを用いるからである。あるいは、歩行状態ではなく、立ち話している際に足を上げるようなパターン（遊脚状態の直前が足底接地状態）であるときに、膝関節の固定がなされていなくても、健常者は特段の危険を受けるものではない。
【００９２】
ポリオや事故などの種々の要因によって下肢に不自由を有する使用者も、歩行状態である場合には、遊脚状態の直前を爪先接地状態とすることが多いと考えられる。このため、図４（ｃ）のように、判定部６は、判定対象となる遊脚状態の直前が爪先接地状態である場合には、この遊脚状態を歩行遊脚状態として判定する。
【００９３】
一方、ポリオや事故などの種々の要因によって下肢に不自由を有する使用者は、歩行状態ではなく立ち止まっている状態で足を上げるようなパターン（遊脚状態の直前が足底接地状態である）、後ろにつんのめるパターン（遊脚状態の直前が踵接地状態である）などにおいて、膝関節の固定が解除されることは、使用者に不安や危険を抱かせる。下肢の不自由な使用者は、膝関節の固定によって立脚を安定させているからである。膝関節の固定が解除されると、使用者は、立脚を安定させることが難しくなり、不安や危険を感じる。
【００９４】
このため、図４（a）のように、判定対象の遊脚状態の直前が踵接地状態である場合には、使用者が後ろにつんのめっている状態である可能性もある、として判定部６は、この遊脚状態を非歩行遊脚状態であると判定する。さらに、図４（ｂ）のように、判定対象の遊脚状態の直前が足底接地状態である場合には、使用者が立ち話中に足をあげた状態である可能性もある、として判定部６は、この遊脚状態を非歩行遊脚状態であると判定する。もちろん、実際の歩行遊脚状態である場合もあるが、下肢に不自由を有する使用者の安全性を優先して、判定部６は、この遊脚状態を非歩行遊脚状態として判定することが好ましい。
【００９５】
このように、第１条件に基づく場合では、判定部６は、判定対象となる遊脚状態の直前の接地パターンの種類によって、この遊脚状態を歩行遊脚状態もしくは非歩行遊脚状態として判定する。
【００９６】
（第２条件に基づく場合）
判定部６は、第２条件に基づく場合には、判定対象となる遊脚状態の時間的に前における所定の種類の接地パターンの継続時間によって、歩行遊脚状態もしくは非歩行遊脚状態を判定する。
【００９７】
（判定その１）
判定部６は、判定対象となる遊脚状態の直前の接地パターンの継続時間が、第１時間以上である場合および第２時間未満である場合のいずれかでは、この遊脚状態を、非歩行遊脚状態として判定する。また、判定部６は、判定対象となる遊脚状態の直前の接地パターンの継続時間が、第２時間以上第１時間未満である場合には、この遊脚状態を、歩行遊脚状態であると判定する。ここで、第１時間は、第２時間よりも長い。
【００９８】
図５は、本発明の実施の形態１における第２条件に基づく判定を説明する説明図である。
【００９９】
通常の歩行では、図２に示されるように、踵接地状態に示されるように足が地面に接地を開始し、ついで足底接地状態に示されるように足底全部が地面に接地し、次いで爪先接地状態に示されるように足底が地面からの離隔を開始して、最後に遊脚状態に示されるように足底全部が地面から離隔する。このように、判定対象となる遊脚状態の直前の接地パターンの種類によって、判定部６は判定するだけでもよさそうである（第１条件に基づく判定）。しかし、直前の接地パターンが歩行に関る一連の流れと同じであっても、必ずしも歩行状態であるとは限らない。
【０１００】
図５（ａ）は、判定対象となる遊脚状態の直前の接地パターンの継続時間が第１時間以上である場合を示している。図５（ａ）では、判定対象となる遊脚状態の直前の接地パターンは、爪先接地状態である。この爪先接地状態が非常に長い場合には、使用者は、歩行状態にあるのではなく立脚した状態のまま足を上げたものと考えることもできる。立ち話中に、足を上げるなどの動作であると、考えることができる。
【０１０１】
このような場合に、判定部６が判定対象の遊脚状態を、歩行遊脚状態であると判定することは、立脚状態であるにもかかわらず使用者の膝関節の固定が解除されることになり、使用者は安定した立脚状態を維持できなくなる。このため、図５（ａ）に示すように、判定部６は、判定対象の遊脚状態の直前の接地パターンが第１時間以上である場合には、この遊脚状態を、非歩行遊脚状態として判定する。
【０１０２】
図５（ｂ）は、判定対象となる遊脚状態の直前の接地パターンの継続時間が第２時間未満である場合を示している。図５（ｂ）では、判定対象となる遊脚状態の直前の接地パターンは、爪先接地状態である。この爪先接地状態が非常に短い場合には、使用者は、前のめりにつんのめった状態であると考えることもできる。あるいは、歩行状態ではないにも関らず、使用者が危険な状態に陥ったものと考えることもできる。
【０１０３】
このような場合に、判定部６が判定対象の遊脚状態を、歩行遊脚状態であると判定することは、立脚状態であるにもかかわらず使用者の膝関節の固定が解除されることになり、使用者は安定した立脚状態を維持できなくなる。このため、図５（ｂ）に示すように、判定部６は、判定対象の遊脚状態の直前の接地パターンが第２時間未満である場合には、この遊脚状態を、非歩行遊脚状態として判定する。
【０１０４】
図５（ｃ）は、判定対象となる遊脚状態の直前の接地パターンの継続時間が第２時間以上第１時間未満である場合を示している。図５（ｃ）では、判定対象となる遊脚状態の直前の接地パターンは、爪先接地状態である。この爪先接地状態の継続時間が、適度な時間量に含まれる場合には、使用者は歩行状態にあると考えられる。歩行においては、一定のリズムに基づいて、接地パターンが変化していくからであり、一定のリズムによってそれぞれの接地パターンの継続時間は、所定範囲におさまりやすいからである。
【０１０５】
このため図５（ｃ）に示すように、判定部６は、判定対象の遊脚状態の直前の接地パターンが第２時間以上第１時間未満である場合には、この遊脚状態を、歩行遊脚状態として判定する。
【０１０６】
このように、判定部６は、判定対象となる遊脚状態の直前の接地パターンの継続時間に基づいて、正確に歩行遊脚状態／非歩行遊脚状態を判定できるようになる。
【０１０７】
なお、図５は、直前の接地パターンを、爪先接地状態として示しているが、他の接地パターン（足底接地状態、踵接地状態）であっても同じである。判定対象の遊脚状態の直前である遊脚状態以外の接地パターンの継続時間によって、判定部６は、歩行遊脚状態／非歩行遊脚状態を判定する。
【０１０８】
（判定その２）
判定部６は、第２条件に基づく場合では、判定対象となる遊脚状態の時間的に前の足底接地状態の継続時間が、第１時間以上である場合および第２時間未満である場合のいずれかにおいては、この遊脚状態を、非歩行遊脚状態として判定する。また、判定部６は、判定対象となる遊脚状態の時間的に前の足底接地状態の継続時間が、第２時間以上第１時間未満である場合には、この遊脚状態を、歩行遊脚状態として判定する。
【０１０９】
なお、ここで継続時間の計測対象となる足底接地状態は、判定対象となる遊脚状態の直前でもよいし、他の接地パターンを挟んだ前であってもよい。すなわち、判定対象となる遊脚状態と計測対象となる足底接地状態の間に、他の接地パターン（踵接地状態や爪先接地状態）が含まれてもよい。
【０１１０】
図６は、本発明の実施の形態１における第２条件に基づく判定を説明する説明図である。図６は、判定対象となる遊脚状態の直前が足底接地状態である状態を示しているが、図面作成の都合によるものであって、上述の通り、足底接地状態と遊脚状態との間に他の接地パターンが含まれてもよい。また、第１時間は、第２時間よりも長い。
【０１１１】
図６（ａ）は、判定対象となる遊脚状態の時間的に前の足底接地状態の継続時間が第１時間以上である場合を示している。この足底接地状態が非常に長い場合には、使用者は、歩行状態にあるのではなく立脚した状態のまま足を上げたものと考えることもできる。例えば、立ち話中に足踏みするなどの動作であると、考えることができる。あるいは、前かがみになる際に、足が地面から離隔しただけの状態であって、歩行状態ではないと考えることもできる。
【０１１２】
このような場合に、判定部６が判定対象の遊脚状態を、歩行遊脚状態であると判定することは、立脚状態であるにもかかわらず使用者の膝関節の固定が解除されることになり、使用者は安定した立脚状態を維持できなくなる。このため、図６（ａ）に示すように、判定部６は、判定対象の遊脚状態の時間的に前の足底接地状態が第１時間以上である場合には、この遊脚状態を、非歩行遊脚状態として判定する。
【０１１３】
図６（ｂ）は、判定対象となる遊脚状態の時間的に前の足底接地状態の継続時間が第２時間未満である場合を示している。この足底接地状態が非常に短い場合には、使用者は、前のめりにつんのめった状態であると考えることもできる。あるいは、歩行状態ではないにも関らず、使用者が危険な状態に陥ったものと考えることもできる。
【０１１４】
このような場合に、判定部６が判定対象の遊脚状態を、歩行遊脚状態であると判定することは、立脚状態であるにもかかわらず使用者の膝関節の固定が解除されることになり、使用者は安定した立脚状態を維持できなくなる。このため、図６（ｂ）に示すように、判定部６は、判定対象の遊脚状態の時間的に前の足底接地状態が第２時間未満である場合には、この遊脚状態を、非歩行遊脚状態として判定する。
【０１１５】
図６（ｃ）は、判定対象となる遊脚状態の時間的に前の足底接地状態の継続時間が第２時間以上第１時間未満である場合を示している。この足底接地状態が適度な時間量に含まれる場合には、使用者は歩行状態にあると考えられる。歩行においては、一定のリズムに基づいて、接地パターンが変化していくからであり、一定のリズムによってそれぞれの接地パターンの継続時間は、所定範囲におさまりやすいからである。
【０１１６】
このため図６（ｃ）に示すように、判定部６は、判定対象の遊脚状態の時間的に前の足底接地状態が第２時間以上第１時間未満である場合には、この遊脚状態を、歩行遊脚状態として判定する。
【０１１７】
このように、判定部６は、判定対象となる遊脚状態の時間的に前の足底接地状態の継続時間に基づいて、正確に歩行遊脚状態／非歩行遊脚状態を判定できるようになる。
【０１１８】
以上の判定その１、判定その２は、第２条件に基づく場合の一例であり、使用者の障害の特性や使用者の歩き方の癖などに応じて、異なる手順が用いられてもよい。
【０１１９】
（第３条件に基づく場合）
判定部６は、第３条件に基づく場合には、ある接地パターンから他の接地パターンへの変移時間（ある接地パターンが開始されてから、次の接地パターンが開始されるまでの時間）に基づいて、判定対象の遊脚状態を、歩行遊脚状態／非歩行遊脚状態として判定する。
【０１２０】
健常者でも下肢に不自由を有する使用者であっても、歩行状態にある場合には、踵接地状態、足底接地状態、爪先接地状態、遊脚状態、の出現順序で、接地パターンを出現させることが多い。ここで、この出現順序が、通常の歩行状態で現れる場合には、ある接地パターンから他の接地パターンへの変移時間は、所定時間内に収まることが普通である。あるいはある接地パターンから他の接地パターンへの変移時間は、接地パターンの別なく、大体一定のリズムに収まることが普通である。
【０１２１】
これに対して、ある接地パターンから他の接地パターンへの変移時間が、極端に長かったり極端に短かったりする場合には、通常の歩行状態ではなかったり、イレギュラーな状態である可能性が高い。このような歩行状態でなかったりイレギュラーな状態であったりする場合に、判定部６が歩行遊脚状態であるとの判定を行って膝関節の固定が解除されることは、下肢に不自由を有する使用者へ不安や危険を与えかねない。
【０１２２】
このため第３条件は、このようなある接地パターンから他の接地パターンへの変移時間に着目した条件である。
【０１２３】
（判定その１）
判定部６は、第３条件に基づく場合には、判定対象となる遊脚状態の時間的に前における踵接地状態から足底接地状態までの変移時間が、第１時間以上である場合および第２時間未満である場合のいずれかにおいては、この遊脚状態を、非歩行遊脚状態として判定する。また、判定部６は、この踵接地状態から足底接地状態までの変移時間が、第２時間以上第１時間未満である場合には、この遊脚状態を、歩行遊脚状態として判定する。
【０１２４】
ここで、第１時間は、第２時間よりも長い。
【０１２５】
図７は、本発明の実施の形態１における第３条件に基づく判定を説明する説明図である。図７は、作図の便宜のために、遊脚状態の直前が、足底接地状態であり、その前が踵接地状態である場合を示している。実際には、足底接地状態と遊脚状態との間に、爪先接地状態が含まれていてもよい。
【０１２６】
図７（ａ）は、判定対象となる遊脚状態の時間的に前の踵接地状態から足底接地状態までの変移時間が第１時間以上である場合を示している。この変移時間が非常に長い場合には、使用者は、歩行を開始したのではなく立脚状態であるときに足の疲れに対応するために足底を地面につけただけである可能性がある。あるいは、立脚状態から前かがみになっただけであったり、前のめりになってしまっただけであったりする。あるいは、使用者は、足底の接地状態を入れ替えながら、立脚しているだけということも考えられる。
【０１２７】
このような場合に、判定部６が次に現れる遊脚状態を歩行遊脚状態であると判定すると、立脚状態であるにもかかわらず使用者の膝関節の固定が解除されることになり、使用者は安定した立脚状態を維持できなくなる。あるいは、前かがみや前のめりになっているときの安定性が損なわれる問題もある。このため、図７（ａ）に示されるように、判定部６は、判定対象の遊脚状態の時間的に前の踵接地状態から足底接地状態までの変移時間が、第１時間以上である場合には、この遊脚状態を、非歩行遊脚状態として判定する。
【０１２８】
図７（ｂ）は、判定対象となる遊脚状態の時間的に前の踵接地状態から足底接地状態までの変移時間が第２時間未満である場合を示している。この変移時間が非常に短い場合には、使用者は、転倒しそうな危険状態であると考えることもできる。あるいは、立脚状態でありながら、足底の接地状態を変化させているだけとも考えられる。図７（ｂ）から受ける印象の通り、踵接地状態から足底接地状態への変移時間が短いことは、歩行状態のリズムから見て違和感がある。
【０１２９】
このような場合に、判定部６が、判定対象の遊脚状態を、歩行遊脚状態であると判定することは、使用者の安定を損なうことになってしまう。このため、図７（ｂ）に示されるように、判定部６は、判定対象の遊脚状態の時間的に前の踵接地状態から足底接地状態への変移時間が第２時間未満である場合には、この遊脚状態を、非歩行遊脚状態として判定する。
【０１３０】
図７（ｃ）は、判定対象となる遊脚状態の時間的に前の踵接地状態から足底接地状態への変移時間が第２時間以上第１時間未満である場合を示している。このように変移時間が適度な時間量に含まれる場合には、使用者は歩行状態にあると考えられる。歩行においては、一定のリズムに基づいて、接地パターンが変化していくからであり、一定のリズムによってそれぞれの接地パターン同士の変移時間は、所定範囲におさまりやすいからである。
【０１３１】
このため図７（ｃ）に示されるように、判定部６は、判定対象の遊脚状態の時間的に前の踵接地状態から足底接地状態への変移時間が第２時間以上第１時間未満である場合には、この遊脚状態を、歩行遊脚状態として判定する。
【０１３２】
（判定その２）
判定部６は、第３条件に基づく場合では、判定対象となる遊脚状態の時間的に前における足底接地状態から爪先接地状態までの変移時間が、第１時間以上である場合および第２時間未満である場合のいずれかにおいては、この遊脚状態を、非歩行遊脚状態として判定する。また、判定部６は、この足底接地状態から爪先接地状態までの変移時間が、第２時間以上第１時間未満である場合には、この遊脚状態を、歩行遊脚状態として判定する。
【０１３３】
ここで、第１時間は、第２時間よりも長い。
【０１３４】
図８は、本発明の実施の形態１における第３条件に基づく判定を説明する説明図である。図８は、説明の便宜のために、遊脚状態の直前が、爪先接地状態であり、その前が足底接地状態である場合を示している。歩行状態において出現しやすい接地パターンの出現順序と考えられる。
【０１３５】
図８（ａ）は、判定対象となる遊脚状態の時間的に前の足底接地状態から爪先接地状態までの変移時間が第１時間以上である場合を示している。この変移時間が非常に長い場合には、使用者は、歩行を開始したのではなく立脚状態であるときに足踏みのために踵を上げただけである可能性がある。あるいは、立脚状態から前かがみになっただけであったり、前のめりになってしまっただけであったりする。
【０１３６】
このような場合に、判定部６が次に現れる遊脚状態を歩行遊脚状態であると判定すると、立脚状態であるにもかかわらず使用者の膝関節の固定が解除されることになり、使用者は安定した立脚状態を維持できなくなる。あるいは、前かがみや前のめりになっているときの安定性が損なわれる問題もあるこのため、図８（ａ）に示すように、判定部６は、判定対象の遊脚状態の時間的に前の足底接地状態から爪先接地状態までの変移時間が、第１時間以上である場合には、この遊脚状態を、非歩行遊脚状態として判定する。
【０１３７】
図８（ｂ）は、判定対象となる遊脚状態の時間的に前の足底接地状態から爪先接地状態までの変移時間が第２時間未満である場合を示している。この変移時間が非常に短い場合には、使用者は、前のめりにつんのめった状態であると考えることもできる。あるいは、歩行状態ではないにも関らず、使用者が危険な状態に陥ったものと考えることもできる。図８（ｂ）からの印象の通り、足底接地状態から爪先接地状態への変移時間が短いことは、歩行状態のリズムから見て違和感がある。
【０１３８】
このような場合に、判定部６が、判定対象の遊脚状態を、歩行遊脚状態であると判定することは、使用者の安定を損なうことになってしまう。このため、図８（ｂ）に示すように、判定部６は、判定対象の遊脚状態の時間的に前の足底接地状態から爪先接地状態への変移時間が第２時間未満である場合には、この遊脚状態を、非歩行遊脚状態として判定する。
【０１３９】
図８（ｃ）は、判定対象となる遊脚状態の時間的に前の足底接地状態から爪先接地状態への変移時間が第２時間以上第１時間未満である場合を示している。このように変移時間が適度な時間量に含まれる場合には、使用者は歩行状態にあると考えられる。歩行においては、一定のリズムに基づいて、接地パターンが変化していくからであり、一定のリズムによってそれぞれの接地パターン同士の変移時間は、所定範囲におさまりやすいからである。
【０１４０】
このため図８（ｃ）に示すように、判定部６は、判定対象の遊脚状態の時間的に前の足底接地状態から爪先接地状態への変移時間が第２時間以上第１時間未満である場合には、この遊脚状態を、歩行遊脚状態として判定する。
【０１４１】
（第４条件に基づく場合）
判定部６は、第４条件に基づく場合では、判定対象となる遊脚状態とこの遊脚状態の時間的に前における遊脚状態との期間（以下、出現期間）の接地パターンの出現順序が、（１）踵接地状態、（２）足底接地状態、（３）爪先接地状態の順序である場合には、この遊脚状態を非歩行遊脚状態であると判定する。また、判定部６は、この出現期間における接地パターンが、（１）足底接地状態、（２）爪先接地状態の順序である場合には、この遊脚状態を、歩行遊脚状態であると判定する。
【０１４２】
障害の原因や障害の程度によって相違するが、下肢に不自由を有する使用者は、歩行状態である場合の接地パターンの出現順序において、踵接地状態を含まないことがある。すなわちこのような使用者は、遊脚状態の次に踵から地面に接地させるのではなく、遊脚状態の次に即座に足底全体を地面に接地させる。これは、膝関節の固定や下肢の不自由によって引き起こされうる現象である。このため、判定部６は、遊脚状態から遊脚状態までの出現期間において、踵接地状態が含まれず、更には、（１）足底接地状態、（２）爪先接地状態の順序である場合には、遊脚状態を歩行遊脚状態として判定する。
【０１４３】
図９は、本発明の実施の形態１における第４条件にもとづく判定を説明する説明図である。
【０１４４】
図９（ａ）は、出現期間において、（１）踵接地状態、（２）足底接地状態、（３）爪先接地状態の順序で、接地パターンが出現する。図９（ａ）では、出現期間が踵接地状態から始まっており、下肢に不自由を有する使用者の歩行状態ではないと考えられる。このような場合に、この出現順序の後の遊脚状態（判定対象となる遊脚状態）が、歩行遊脚状態であると判定することは、歩行状態でないにも関らず膝関節の固定が解除される恐れがある。このため、判定部６は、図９（ａ）に示される出現順序の場合には、判定対象の遊脚状態を、非歩行遊脚状態として判定する。
【０１４５】
図９（ｂ）は、出現期間において、（１）足底接地状態、（２）爪先接地状態の順序で、接地パターンが出現する。この出現順序は、下肢に不自由を有する使用者の歩行状態を示していると考えられる。このため、判定部６は、図９（ｂ）に示される出現順序の場合には、判定対象の遊脚状態を、歩行遊脚状態として判定する。
【０１４６】
以上のように、第４条件を考慮することで、判定部６は、使用者への不安や危険を排除して、歩行遊脚状態を判定できる。
【０１４７】
第２条件および第３条件で用いられる第１時間および第２時間のそれぞれの時間的長さは、適宜定められればよい。これらは、実際の動作検出装置の設計において定められればよく、可変状態でプログラミングされておくことも好適である。例えば、記憶部７は、判定部６が用いるこの第１時間と第２時間を記憶する。このとき、複数の時間量に基づく第１時間と第２時間を記憶しておき、判定部６は、必要に応じて複数の第１時間と第２時間のそれぞれを選択して用いても良い。また、記憶部７は、第１時間および第２時間のそれぞれを書き換え可能に記憶しても良い。この場合には、実際の使用者が、自らの経験に基づいて第１時間と第２時間を入力する。このように、第１時間や第２時間といったパラメータは、設計段階、製造段階、使用段階の様々なステージで、柔軟に定められれば良い。
【０１４８】
以上では、第１条件〜第４条件のそれぞれを個別に説明したが、判定部６は、第１条件〜第４条件の２以上を適宜組み合わせることで、判定対象となる遊脚状態を、歩行遊脚状態もしくは非歩行遊脚状態として判定しても良い。
【０１４９】
また、第１条件〜第４条件のそれぞれの詳細な要素は、記憶部７に記憶されていることも好適である。判定部６は、必要に応じて記憶部７からこれらの要素を読み出すことで、第１条件〜第４条件の少なくとも一つを用いて、歩行遊脚状態を判定できる。
【０１５０】
なお、検出部５、判定部６および記憶部７は、一体であっても別体であってもよい。これらは、専用の電子基板、電子回路、半導体集積素子などのハードウェアで構成されてもよいし、その一部もしくは全部がソフトウェアで構成されても良い。もし、ソフトウェアで構成される場合には、ＣＰＵやＤＳＰのような演算処理装置が設けられ、この演算処理装置が、ソフトウェアを実行させる。
【０１５１】
以上のように、実施の形態１における動作検出装置は、下肢装具などの膝関節固定を解除するタイミングの基準となる歩行遊脚状態を、足底が離隔している接地パターンだけでなく使用者の動作パターンである第１条件〜第４条件の少なくとも一つを用いて判定する。この結果、下肢に不自由を有する使用者が、下肢装具などを使用する際に、使用者への不安や危険を生じさせることを、著しく低減できる。
【０１５２】
（実施の形態２）
【０１５３】
次に、実施の形態２について説明する。
【０１５４】
実施の形態２では、判定部６の判定を制御する処理について説明する。
【０１５５】
図１０は、本発明の実施の形態２における動作検出装置のブロック図である。図１０は、図１で説明した動作検出装置に比較して、選択部２０および入力手段２１が追加されている。
【０１５６】
選択部２０は、判定部６が、歩行遊脚状態／非歩行遊脚状態の判定において用いる第１条件〜第４条件を切り替える。実施の形態１で説明した通り、判定部６は、第１条件〜第４条件の少なくとも一つを用いて、歩行遊脚状態／非歩行遊脚状態を判定する。このとき、第１条件〜第４条件のいずれを用いるか、あるいは第１条件〜第４条件のいずれを組み合わせて用いるかは、使用者、使用状況などによって選択されることが好適である。
【０１５７】
選択部２０は、第１条件〜第４条件のいずれを用いるかを選択する。選択部２０は、判定部６の処理に基づいて、第１条件〜第４条件のいずれを用いるかを選択する。例えば、判定部６は、プログラムを動作させる演算処理装置を有している場合には、この動作の元となるプログラムの処理手順に従って、選択部２０での選択方式を決定する。
【０１５８】
また、選択部２０は、使用者の年齢、障害程度、性別、特性などのデータに基づき、所定の処理手順によって、第１条件〜第４条件のいずれかを選択する。これらの使用者の年齢、障害程度、性別、特性などのデータは、入力手段２１から入力される。実際に、この動作検出装置１（あるいはこれを備える下肢装具）を使用する使用者が、この入力手段を通じて、これらのデータを入力する。
【０１５９】
また、使用者は、入力手段２１を通じて、選択部２０における選択動作を操作しても良い。例えば、使用者は、入力手段に第１条件〜第４条件の内、いずれかの条件を用いることを入力する。この入力によって、選択部２０は、使用者の所望している条件を選択して、判定部６での判定を行わせる。
【０１６０】
このように、使用者の入力や製造者や補助者による入力によって、使用者に最適な条件が選択される。この結果、動作検出装置１は、膝関節の固定を解除する使用者にとって最適なタイミングを検出することができるようになる。
【０１６１】
なお、入力手段２１は、動作検出装置１に備えられても良いし、リモコンや操作装置として、動作検出装置１と別体で実現されても良い。
【０１６２】
また、実施の形態１、２で説明された動作検出装置１の一部もしくは全部は、下肢に不自由を有する使用者が装着する下肢装具に組み込まれて実装される。
【０１６３】
（実施の形態３）
【０１６４】
次に、実施の形態３に付いて説明する。
【０１６５】
実施の形態３では、実施の形態１、２で説明された動作検出装置を用いた、膝固定解除装置について説明する。なお、ここでいう膝固定解除装置とは、主に膝関節を固定する固定状態を解除する装置をいう。このため、一般的には、膝関節の折れ曲がりを停止させるために固定されている固定状態を解除する装置を示す（すなわち、膝固定解除装置は、膝関節固定解除装置との概念を含むので、膝関節固定解除装置と言い換えることも可能である）。もちろん、膝関節に特化した固定ではなく、下肢の不自由な使用者の膝の姿勢を固定する固定状態を解除する装置を幅広く含むものである。
【０１６６】
図１１は、本発明の実施の形態３における固定解除装置とその周辺要素の模式図である。図１１は、膝固定解除装置３０と、膝固定解除装置３０が固定解除の対象とする下肢装具とを合わせて示している。なお、作図の都合上、発明者が実際に試作した下肢装具５０の写真に対して作用する膝固定解除装置３０をブロック図として表している。実際には、膝固定解除装置３０（およびこの膝固定解除装置３０が備える動作検出装置１）は、この下肢装具５０に組み込まれて実装されれば良い。
【０１６７】
下肢装具５０は、使用者の膝関節を固定する固定部４０を備えている。固定部４０は、膝関節を固定したり、この固定を解除したりできる。膝固定解除装置３０は、この固定部の解除を指示する。解除においては、膝固定解除装置３０は、膝関節の固定部４０の固定を解除するための信号を出力すれば良い。
【０１６８】
膝固定解除装置３０は、実施の形態１、２で説明された動作検出装置１を備えている。動作検出装置１は、実施の形態１、２で説明したように膝関節の固定を解除するタイミングを示す歩行遊脚状態を検出する。動作検出装置１は、歩行遊脚状態を検出する場合には、この検出結果を示す信号を、解除部３１に出力する。解除部３１は、膝関節の固定部４０にその固定を解除する信号を出力する。固定部４０は、この解除信号に基づいて、膝関節の固定を解除する。
【０１６９】
なお、固定部４０は、通常は膝関節を固定しておき、膝固定解除装置３０からの解除信号を受けて、固定を解除しても良い。あるいは、膝固定解除装置３０からの非解除信号を受ける場合には膝関節を固定し、膝固定解除装置３０からの解除信号を受ける場合には膝関節の固定を解除しても良い。
【０１７０】
また、膝固定解除装置３０は、解除を指示する信号を固定部４０に出力するだけではなく、固定部４０が膝関節を固定する作用を生じさせる動作そのものを解除する処理を行っても良い。
【０１７１】
（強制解除）
【０１７２】
また、解除部３１は、使用者によって強制的に固定を解除する強制解除機構を有していてもよい。
【０１７３】
解除装置３０は、動作検出装置１を備えることで、自動的に検出された歩行遊脚状態のタイミングで、固定部４０での固定を解除できる。このため、使用者は、特段の操作をすることなく、膝関節の固定と解除を受けることができる。しかしながら、場合のよっては、使用者の意思に伴って膝関節の固定が解除されることが好ましい場合もある。前に大きくかがんだり、椅子に座ったりするような場合である。
【０１７４】
強制解除機構は、解除部３１からの解除信号を強制的に「ＯＮ」にしたり、固定部４０の固定機構を解除したりすることで、膝関節の固定を強制的に解除できる。このように、解除部３１が強制解除機構を備えることで、使用者にとってユーザビリティの高い下肢装具を実現できる。また、強制解除機構は、種々の公知技術を用いても良い。
【０１７５】
ここで、強制解除機構は、解除部３１に備えられても良いし、固定部４０に備えられてもよい。いずれであっても、膝関節の強制解除という目的を達成できればよい。
【０１７６】
以上のように、実施の形態１、２で説明された動作検出装置１を備える膝固定解除装置３０は、使用者の実際の歩行状態に最適に合致した、膝固定の解除を実現できる。なお、公知技術の膝固定解除装置や汎用に用いられている膝固定解除装置に、実施の形態１、２で説明された動作検出装置１が取り付けられることで、実施の形態３で説明した膝固定解除装置３０が容易に実現できる。
【０１７７】
（実施の形態４）
【０１７８】
次に、実施の形態４について説明する。実施の形態４では、実施の形態３で説明した膝固定解除装置３０を備える下肢装具について説明する。
【０１７９】
図１２は、本発明の実施の形態４における下肢装具の写真である。図１２に示される下肢装具５０は、発明者が実際に試作したものである。
【０１８０】
下肢装具５０は、使用者の大腿部および下腿部の少なくとも一部を覆う本体部５５と、実施の形態１〜２で説明された動作検出装置１と、この動作検出装置１を含む実施の形態３で説明された膝固定解除装置３０と、膝関節を固定する固定部４０と、を備える。図１２に示されるように、下肢装具５０は、人体の足の周囲を固定できるような外形を有している。
【０１８１】
本体部５５は、使用者の大腿部および下腿部の少なくとも一部を覆うことで、使用者の膝関節の上下のそれぞれにおいて、第１装着部５４と第２装着部５３が備えられている。第１装着部５４と第２装着部５３のそれぞれは、バンドを有しており、大腿部や下腿部の周囲に装着して、下肢装具５０を使用者に固定できる。バンドは、面ファスナーなどによって固定されれば良い。この第１装着部５４と第２装着部５３とによって、膝関節が挟まれる。
【０１８２】
また、第１装着部５４と第２装着部５３とは、フレーム５１によって接続されている。このフレーム５１が使用者の下肢に沿って下肢装具５０を取り付けることができる。フレーム５１は、後述の継ぎ手４１において大腿部側の部材と下腿部側の部材とに分かれている。この継ぎ手４１が伸長していると、大腿部側の部材と下腿部側の部材とが直進状態となる。継ぎ手４１が折れ曲がると、大腿部側と下腿部側の部材とが屈曲状態となる。
【０１８３】
膝関節を固定する固定部４０は、第１装着部５４と第２装着部５３とに挟まれる位置に設けられる。固定部４０は、継ぎ手４１を備えており、この継ぎ手４１の伸長が膝関節の固定を生じさせ、この継ぎ手４１の折れ曲がりが膝関節の固定解除を生じさせる。
【０１８４】
継ぎ手４１は、フレーム５１を大腿部から下腿部にひきつける内蔵ばねによって、常にロックされている。このロックによって、継ぎ手４１は、フレーム５１の立脚方向を固定する。すなわち、継ぎ手４１は、膝関節を固定する。継ぎ手４１は、この内蔵ばねの弾性力を失うことで、フレーム５１の立脚方向への直進性が失われる。この結果膝関節の固定が解除されて、使用者は、膝関節を折り曲げることが可能となる。
【０１８５】
膝固定解除部４０は、この内蔵ばねを大腿部側に引き寄せる作用によって、継ぎ手４１の伸長を解消させて膝関節の固定を解除する。例えば、膝固定解除部４０は、内蔵ばねを、大腿部側に引き寄せるモーター駆動を行う。これは、動作検出装置１が歩行遊脚状態であることを検出した場合に行われる。動作検出装置１による歩行遊脚状態の検出は、実施の形態１、２で説明した通りである。
【０１８６】
また、フレーム５１の大腿部側の部材と下腿部側の部材とが継ぎ手４１で接続されることで、継ぎ手４１の伸長と屈曲が、膝関節の固定と解除を生み出すことも好適であるが、継ぎ手４１以外の種々の機構が用いられても良い。例えば、嵌合によるロック機構を、固定部４０が備えており、膝固定解除装置３０からの操作によって嵌合が外れると、固定部４０は、膝関節の固定を解除するなどである。
【０１８７】
（下肢装具の使用状態の説明）
【０１８８】
次に、発明者が試作した下肢装具の使用状態について説明する。
【０１８９】
図１３は、本発明の実施の形態４における下肢装具を装着した踵接地状態を示す写真である。使用者は、下肢装具５０を自分の下肢に装着している。装着においては、第１装着部５４、第２装着部５３が用いられる。下肢装具５０は、固定部４０を備えており、固定部４０は、継ぎ手４１の伸長と屈曲とによって、膝関節の固定とその解除を切り替える。膝固定解除装置３０は、動作検出装置１を備えており、動作検出装置１が歩行遊脚状態を検出する場合に、膝関節の固定を解除する。それ以外の場合では、常時、膝関節を固定しておく。膝固定解除装置３０およびこれが備える動作検出装置１は、電子基板、電子回路、演算処理装置によるソフトウェアとして、筐体の中に格納される。
【０１９０】
図１３では、踵６１が地面に接地しており踵接地状態であるので、動作検出装置１は、歩行遊脚状態ではないと判定している。このため、膝固定解除装置３０は、固定部４０における固定を継続させる。すなわち、継ぎ手４１は、伸長状態を継続する。このため、下肢装置５０は、膝関節を伸長した状態で固定している。
【０１９１】
図１４は、本発明の実施の形態４における下肢装具を装着した足底接地状態を示す写真である。なお、説明が重複する要素については、符号を省略している。使用者は、図１３の場合と同様に、下肢装具５０を自分の下肢に装着している。ここで、図１４では、足底６２の全体が地面に接地しており、足底接地状態である。このため、動作検出装置１は、歩行遊脚状態ではないと判定するので、膝固定解除装置３０は、固定部４０による固定を継続させる。すなわち、継ぎ手４１は、伸長状態を継続する。このため、下肢装置５０は、膝関節を伸長した状態で固定している。
【０１９２】
図１５は、本発明の実施の形態４における下肢装具を装着した爪先接地状態を示している。なお、説明が重複する要素については、符号を省略している。使用者は、下肢装具５０を自分の下肢に装着している。ここで、図１５では、爪先６３が地面に接地しており、爪先接地状態である。このため、動作検出装置１は、歩行遊脚状態ではないと判定するので、膝固定解除装置３０は、固定部４０による固定を継続させる。すなわち、継ぎ手４１は、伸長状態を継続する。このため、下肢装置５０は、膝関節を伸長した状態で固定している。
【０１９３】
図１６は、本発明の実施の形態４における下肢装具を装着した非歩行遊脚状態を示している。なお、説明が重複する要素については、符号を省略している。使用者は、下肢装具５０を自分の下肢に装着している。ここで、図１６では、足底６２が全て地面から離隔している。しかしながら、足底が離隔している場合でも、歩行状態による場合ではなく、使用者がつんのめったり、足を上げただけだったりすることもある。
【０１９４】
実施の形態１、２で説明したように、動作検出装置１は、使用者の動作パターンも考慮して、足底６２全体が地面から離隔している場合でも、非歩行遊脚状態であると判定することもある。図１６では、動作検出装置１が、非歩行遊脚状態であると判定している。このため、膝固定解除装置３０は、継ぎ手４１の伸長をそのままに継続させる。この結果、下肢装置５０は、膝関節を伸長した状態で固定している。
【０１９５】
図１７は、本発明の実施の形態４における下肢装具を装着した歩行遊脚状態を示している。使用者は、下肢装具５０を自分の下肢に装着している。ここで図１７では、足底６２全体が地面から離隔しており、かつ動作検出装置１が、歩行遊脚状態であると判定している。動作検出装置１は、実施の形態１、２で説明された手順で歩行遊脚状態を検出する。
【０１９６】
この結果、膝固定解除装置３０は、膝関節の固定を解除する。例えば、膝固定解除装置３０は、継ぎ手４１の弾性力を解除して継ぎ手４１を屈曲させる。この結果、図１７に示されるとおり、膝関節は屈曲することができ、使用者は、楽に歩行できるようになる。
【０１９７】
以上のように、下肢装具５０は、膝関節の固定を解除することが必要な場合のみを正確に検出した上で、使用者の膝関節を固定したり、固定を解除したりできる。結果として、下肢装具５０は、使用者にとって、ユーザビリティの高い歩行での補助を与えることができる。
【０１９８】
以上、実施の形態１〜４で説明された動作検出装置、膝固定解除装置および下肢装具は、本発明の趣旨を説明する一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変形や改造を含む。
【符号の説明】
【０１９９】
１ 動作検出装置
２ 爪先センサー
３ 踵センサー
４ 判定手段
５ 検出部
６ 判定部
７ 記憶部
１０ 足
１１ 足底
２０ 選択部
３０ 膝固定解除装置
３１ 解除部
４０ 固定部
４１ 継ぎ手
５０ 下肢装具
５１ フレーム
５３ 第２装着部
５４ 第１装着部
５５ 本体部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下肢麻痺、特に膝関節の伸展が困難な者の歩行や動作を検出する動作検出装置、この動作検出装置を備える膝固定解除装置、およびこの膝固定解除装置を備える下肢麻痺者の歩行を補助する下肢装具に関する。
【背景技術】
【０００２】
脳卒中やポリオなどによって、下肢（特に膝関節の伸展）に障害を有する下肢麻痺者は、装具や歩行補助装置などを用いて、歩行の支援を受ける。下肢麻痺者が膝関節機能（膝の伸展・屈曲）や足関節機能（足の背屈・底屈）に著しい障害を有する場合、大腿部から下腿部、さらには足底にかけて下肢を支持あるいは固定する長下肢装具が用いられる。
【０００３】
このような長下肢装具は、装具使用者の膝関節を固定する膝継手機構を組み込むことが多い。下肢、特に膝関節機能に障害を有する使用者が、膝関節を固定しないで立位・歩行を行うと、立位が不安定となり歩行時に膝折れを生じる危険性がある。膝関節が固定されることで、障害側下肢で体を支えることができ、安心して歩くことができるようになる。
【０００４】
一方で、長下肢装具によって膝関節が固定されていると、使用者は歩行遊脚期に膝が固定されているので伸び上がるか回すようにして下肢を振り出さざるを得なくなる。平坦な地面や床面を歩行する際に、意識して下肢を振り出すことは、使用者にとって精神的にも肉体的にも負担である。また、階段を昇降する場合には、膝関節が固定されていると不便である。
【０００５】
このような状況下において、使用者の動作状態の検出により、歩行を補助する装置の動作が使用者の動作状態に最適化される技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。加えて、使用者の動作状態が検出されることで、必要に応じて膝関節の固定を解除したり膝関節の回動が制御されたりする技術が提案されている（例えば、特特許文献２、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１４８６３７号公報
【特許文献２】実登３００２３２０号公報
【特許文献３】特再公表２００７−１０８５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の技術においては、下肢装具は、足底の爪先側と踵側のそれぞれに設置された接地センサーからの接地状態の検出によって、使用者の動作状態を検出する。例えば、爪先側の接地センサーおよび踵側の接地センサーの双方が、地面から離れていることを検出する場合には、下肢装具は、膝関節の固定を解除する。このように、足底の爪先側と踵側とに設けられた接地センサーからの信号に基づいて、膝関節の固定を解除する技術は、従来においても用いられていた。
【０００８】
特許文献１〜３のそれぞれの技術は、足底に設置された接地センサーによる接地状態の検出にその他の条件を加えた上で、使用者の動作状態を検出する。動作状態は、立脚状態（足を地面に接地させて立っている状態）、遊脚状態（足が地面から離れて歩行している状態）、およびこれらを更に細分化した状態を含む。このような使用者の動作状態の検出によって、使用者の歩行を補助する装置の動作が、使用者の実際の動作により近づけられるようになる。特許文献２、３のそれぞれの技術は、遊脚状態を検出する場合を、膝関節の固定を解除したり膝関節の回動を制御したりするタイミングとして用いる。膝関節の固定が解除されることによって、使用者が膝を折り曲げて歩行できるようになり、下肢装具を装着する使用者は、自然に近い歩行を行えるようになる。
【０００９】
特許文献１の技術は、その他の条件として、遊脚の足の相対速度を用いる。遊脚の足の相対速度が所定値以上であれば遊脚状態（足が地面を離れて歩行している）が継続していると判断し、所定値未満であれば遊脚状態が終了すると判断する。
【００１０】
特許文献２の技術は、その他の条件として、膝関節の屈曲角度を用いる。膝関節の屈曲角度を考慮することで、特許文献２の技術は、膝関節の固定を、より精密に解除する。
【００１１】
特許文献３の技術は、その他の条件として、検出される荷重を用いる。荷重を検出することで、膝関節における回動が制御される。特許文献２および特許文献３の技術は、遊脚状態を検出することで、積極的に膝関節の固定を解除する。
【００１２】
しかしながら、特許文献１〜特許文献３に開示される従来の技術は、使用者の意図していない動作を考慮せずに、足底が地面から離れると膝関節の固定を解除する。例えば、使用者が立ち話をしながら下肢装具を装着した足底を地面から離したりすることがある（体の重心位置を変えることで、足底が地面から離れる）。このような場合に膝関節の固定が解除されると、使用者は転倒する危険性にさらされる。あるいは、使用者が前傾姿勢になった場合にも足底が地面から離れることもある。この場合にも、膝関節の固定が解除されると、使用者はバランスを崩して危険にさらされる問題がある。
【００１３】
このように、従来技術の下肢装具は、使用者の歩行をより容易とさせることを優先するため、使用者の意図しない動作においても膝関節の固定を解除して、使用者を不安や危険にさらす問題を有している。
【００１４】
また、障害者の歩行パターンは健常者と異なることも多く、歩行パターンを考慮せずに、地面から足底が離れただけで膝関節の固定を解除することは、同様の危険を生じさせる。特許文献１〜特許文献３の技術は、速度や角度を考慮しているが、これらは、使用者の意図しない動作を考慮していないので、特許文献１〜特許文献３の技術も、使用者に不安や危険を感じさせる膝関節の固定解除を起こしてしまう。
【００１５】
障害を有する使用者にとっては、歩きやすさを優先して膝関節の固定を解除することを優先するよりも、なるべく膝関節の固定を解除しないことを原則としつつ、必要最小限において膝関節の固定を解除することが重要である。
【００１６】
また、特許文献１〜特許文献３などの従来技術は、膝関節の固定の解除のタイミングを検出するために、速度計や角度計測器などの様々な機器を用いる。このため、下肢装具が大型化して重くなってしまう。使用者は障害者であって、このような重い下肢装具を装着することは、非常な負担である問題もあった。
【００１７】
本発明は、上記課題に鑑み、簡便かつ軽量であって、使用者の意図しない動作をも考慮して膝関節の固定を解除できる、安全性の高い動作検出装置、膝固定解除装置および下肢装具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題に鑑み、本発明の動作検出装置は、使用者の足底の爪先側に設けられ、足底の爪先側の接地および離隔の少なくとも一方を検出する爪先センサーと、足底の踵側に設けられ、足底の踵側の接地および離隔の少なくとも一方を検出する踵センサーと、爪先センサーからの第１信号と踵センサーからの第２信号とによって、足底の複数の接地パターンを検出する検出部と、複数の接地パターンの内、足底が地面から離隔している状態（以下、「遊脚状態」という）を判定し、使用者の複数の動作パターンに基づいて、遊脚状態であることに加えて使用者が歩行中である状態（以下、「歩行遊脚状態」という）を判定する判定部と、を備え、複数の動作パターンは、
（第１条件）判定対象となる遊脚状態の時間的に直前における接地パターンの種類、
（第２条件）判定対象となる遊脚状態の時間的に前における所定の種類の接地パターンの継続時間、
（第３条件）判定対象となる遊脚状態の時間的に前における所定の接地パターンから異なる接地パターンへの変移時間、
（第４条件）判定対象となる遊脚状態と、該遊脚状態の時間的に前における遊脚状態との間における接地パターンの出現順序、
の、（第１条件）、（第２条件）、（第３条件）および（第４条件）の少なくとも一つを含む。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の動作検出装置は、足底が地面から離れたことに加えて、使用者の動作を示す追加条件を考慮することで、障害者である使用者の動作をより正確に検出できる。特に、使用者の意図しない動作に基づいて遊脚状態と判断しないので、動作検出装置およびこれを用いた下肢装具は、使用者に不安や危険を与える膝関節の固定解除を引き起こさない。
【００２０】
動作検出装置は、爪先側と踵側のいずれもが地面から離れている状態を遊脚状態として判断した上で、追加条件によって、実際の歩行中である遊脚状態（以下、「歩行遊脚状態」という）を、高い精度で検出できる。この結果、膝関節の固定は、必要最低限の場合のみ解除されるようになる。
【００２１】
また、追加条件として、（第１条件）判定対象となる遊脚状態の時間的に直前における接地パターンの種類、（第２条件）判定対象となる遊脚状態の時間的に前における所定の種類の接地パターンの継続時間、（第３条件）判定対象となる遊脚状態の時間的に前における所定の接地パターンから異なる接地パターンへの変移時間、（第４条件）判定対象となる遊脚状態と、該遊脚状態の時間的に前における遊脚状態との間における接地パターンの出現順序が、適宜用いられることによって、動作検出装置は、高い精度で歩行遊脚状態を検出できる。
【００２２】
これらの結果、本発明の動作検出装置、膝固定解除装置および下肢装具は、使用者に不安や危険を与えることなく、使用者の歩行や立位を補助できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態１における動作検出装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１における接地パターンを説明する模式図である。
【図３】本発明の実施の形態１における検出部での検出に関するタイミングチャートである。
【図４】本発明の実施の形態１における第１条件に基づく場合の判定を説明する説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１における第２条件に基づく判定を説明する説明図である。
【図６】本発明の実施の形態１における第２条件に基づく判定を説明する説明図である。
【図７】本発明の実施の形態１における第３条件に基づく判定を説明する説明図である。
【図８】本発明の実施の形態１における第３条件に基づく判定を説明する説明図である。
【図９】本発明の実施の形態１における第４条件にもとづく判定を説明する説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態２における動作検出装置のブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態３における固定解除装置とその周辺要素の模式図である。
【図１２】本発明の実施の形態４における下肢装具の写真である。
【図１３】本発明の実施の形態４における下肢装具を装着した踵接地状態を示す写真である。
【図１４】本発明の実施の形態４における下肢装具を装着した足底接地状態を示す写真である。
【図１５】本発明の実施の形態４における下肢装具を装着した爪先接地状態を示している。
【図１６】本発明の実施の形態４における下肢装具を装着した非歩行遊脚状態を示している。
【図１７】本発明の実施の形態４における下肢装具を装着した歩行遊脚状態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の第１の発明に係る動作検出装置は、使用者の足底の爪先側に設けられ、足底の爪先側の接地および離隔の少なくとも一方を検出する爪先センサーと、足底の踵側に設けられ、足底の踵側の接地および離隔の少なくとも一方を検出する踵センサーと、爪先センサーからの第１信号と踵センサーからの第２信号とによって、足底の複数の接地パターンを検出する検出部と、複数の接地パターンの内、足底が地面から離隔している状態（以下、「遊脚状態」という）を判定し、使用者の複数の動作パターンに基づいて、遊脚状態であることに加えて使用者が歩行中である状態（以下、「歩行遊脚状態」という）を判定する判定部と、を備え、複数の動作パターンは、
（第１条件）判定対象となる遊脚状態の時間的に直前における接地パターンの種類、
（第２条件）判定対象となる遊脚状態の時間的に前における所定の種類の接地パターンの継続時間、
（第３条件）判定対象となる遊脚状態の時間的に前における所定の接地パターンから異なる接地パターンへの変移時間、
（第４条件）判定対象となる遊脚状態と、該遊脚状態の時間的に前における遊脚状態との間における接地パターンの出現順序、
の、（第１条件）、（第２条件）、（第３条件）および（第４条件）の少なくとも一つを含む。
【００２５】
この構成により、動作検出装置は、使用者が足底を地面から離隔させているときであっても、歩行遊脚状態であるのか非歩行遊脚状態であるのかを高い精度で検出できる。
【００２６】
本発明の第２の発明に係る動作検出装置では、第１の発明に加えて、検出部は、第１信号および第２信号のそれぞれが「接地」を示す場合には、接地パターンを、「足底接地状態」と判断し、第１信号が「離隔」を示し、第２信号が「接地」を示す場合には、接地パターンを、「踵接地状態」と判断し、第１信号が「接地」を示し、第２信号が「離隔」を示す場合には、接地パターンを、「爪先接地状態」と判断し、第１信号および第２信号のそれぞれが「離隔」を示す場合には、接地パターンを、「遊脚状態」と判断する。
【００２７】
この構成により、検出部は、足底と地面との接触関係を確実に検出できる。この結果、歩行遊脚状態の基準となる接地パターンおよび動作パターンを正確に検出できる。
【００２８】
本発明の第３の発明に係る動作検出装置では、第２の発明に加えて、判定部は、第１条件に基づく場合では、判定対象となる遊脚状態の直前の接地パターンが踵接地状態および足底接地状態のいずれかである場合には、該遊脚状態を非歩行遊脚状態として判定し、直前の接地パターンが爪先接地状態である場合には、該遊脚状態を、歩行遊脚状態として判定する。
【００２９】
この構成により、動作検出装置は、下肢に障害のある使用者の歩行に至る動作を正確に検出できる。
【００３０】
本発明の第４の発明に係る動作検出装置では、第２又は第３の発明に加えて、判定部は、第２条件に基づく場合では、判定対象となる遊脚状態の直前の接地パターンの継続時間が、第１時間以上である場合および第２時間未満である場合のいずれかにおいては、該遊脚状態を、非歩行遊脚状態であると判定し、第２時間以上第１時間未満である場合には、該遊脚状態を、歩行遊脚状態であると判定し、第１時間は、第２時間よりも長い。
【００３１】
この構成により、動作検出装置は、使用者が歩行状態であるのか、立ったまま足を上げたり、前のめりになったりなどの状態であるのかを、高い精度で判別できる。
【００３２】
本発明の第５の発明に係る動作検出装置では、第２又は第３の発明に加えて、判定部は、第２条件に基づく場合では、判定対象となる遊脚状態の時間的に前の足底接地状態が、第１時間以上である場合および第２時間未満である場合のいずれかにおいては、該遊脚状態を、非歩行遊脚状態であると判定し、第２時間以上第１時間未満である場合には、該遊脚状態を、歩行遊脚状態であると判定し、第１時間は、第２時間よりも長い。
【００３３】
この構成により、動作検出装置は、使用者が歩行状態であるのか、立ったまま足を上げたり、前のめりになったりなどの状態であるのかを、高い精度で判別できる。
【００３４】
本発明の第６の発明に係る動作検出装置では、第２から第５のいずれかの発明に加えて、判定部は、第３条件に基づく場合では、判定対象となる遊脚状態の時間的に前における踵接地状態から足底接地状態までの変移時間が、第１時間以上である場合および第２時間未満である場合のいずれかにおいては、該遊脚状態を、非歩行遊脚状態であると判定し、第２時間以上第１時間未満である場合には、該遊脚状態を、歩行遊脚状態であると判定し、第１時間は、第２時間よりも長い。
【００３５】
この構成により、動作検出装置は、使用者が歩行状態にあるのか、歩行状態ではないが突発的な状態となったのかを、高い精度で判別できる。
【００３６】
本発明の第７の発明に係る動作検出装置では、第２から第５のいずれかの発明に加えて、判定部は、第３条件に基づく場合では、判定対象となる遊脚状態の時間的に前における足底接地状態から爪先接地状態までの変移時間が、第１時間以上である場合および第２時間未満である場合のいずれかにおいては、該遊脚状態を、非歩行遊脚状態であると判定し、第２時間以上第１時間未満である場合には、該遊脚状態を、歩行遊脚状態であると判定し、第１時間は、第２時間よりも長い。
【００３７】
この構成により、動作検出装置は、使用者が歩行状態であるのか、歩行と異なる動作を行っているのかを、高い精度で判別できる。
【００３８】
本発明の第８の発明に係る動作検出装置では、第２から第７のいずれかの発明に加えて、判定部は、第４条件に基づく場合では、判定対象となる遊脚状態と該遊脚状態の時間的に前における遊脚状態との期間の接地パターンが、踵接地状態、足底接地状態および爪先接地状態の順序である場合には、該遊脚状態を、非歩行遊脚状態であると判定し、判定対象となる遊脚状態と該遊脚状態の時間的に前における遊脚状態との期間の接地パターンが、足底接地状態および爪先接地状態の順序である場合には、該遊脚状態を、歩行遊脚状態であると判定する。
【００３９】
この構成により、動作検出装置は、下肢に障害を有する使用者の接地パターンの出現順序に最適化して、歩行遊脚状態を検出できる。
【００４０】
本発明の第９の発明に係る動作検出装置では、第１から第８のいずれかの発明に加えて、第１条件、第２条件、第３条件および第４条件のいずれを用いるかを選択する、選択部を更に備える。
【００４１】
この構成により、動作検出装置は、使用者の特性や好みに合わせて、歩行遊脚状態を検出できる。
【００４２】
本発明の第１０の発明に係る動作検出装置では、第９の発明に加えて、選択部は、使用者によって制御される。
【００４３】
この構成により、使用者は、みずからの好みや経験に合わせて、動作検出装置での検出特性を制御できる。
【００４４】
本発明の第１１の発明に係る動作検出装置では、第１から第１０のいずれかの発明に加えて、爪先センサーおよび踵センサーの少なくとも一方は、圧力センサー、温度センサー、距離センサーおよび光センサーの少なくとも一つを備える。
【００４５】
この構成により、動作検出装置は、高い精度で、接地パターンを検出できる。
【００４６】
以下、図面を用いて、本発明の実施の形態について説明する。
【００４７】
（実施の形態１）
【００４８】
実施の形態１について説明する。
【００４９】
（全体概要）
まず、実施の形態１における動作検出装置の概要を説明する。実施の形態１の動作検出装置は、人体の動作状態であって特に歩行中の細かな動作状態を検出する。実施の形態１の動作検出装置は、様々な用途に適用される。例えば、動作検出装置は、下肢の不自由な使用者が装着する下肢装具、下肢の不自由な使用者が装着する義足、下肢の不自由な使用者が用いる歩行器、ロボットの歩行機構、おもちゃの歩行機構などに用いられる。
【００５０】
まず、図１を用いて、動作検出装置の概要を説明する。図１は、本発明の実施の形態１における動作検出装置のブロック図である。図１は、動作検出装置１とその周辺に存在する要素を合わせて示している。
【００５１】
動作検出装置１は、爪先センサー２、踵センサー３、検出部５、判定部６を備える。また、判定部６が情報として用いる動作パターンを記憶する記憶部７を更に備える。なお、記憶部７は、図１では他の要素と独立した別の要素として示されているが、記憶部７は、判定部６の内部に備わる要素であっても良い。あるいは、判定部６が動作パターンそのものを記憶していてもよい。動作パターンは、必要に応じて予め記憶されていることもありえるので、記憶部７がこれを記憶しても良いものである。また、図１は、使用者の足１０の一部も合わせて示している。
【００５２】
爪先センサー２は、使用者の足底１１の爪先側に設けられ、足底の爪先側の接地（爪先側が床面や地面に接触している状態を示す。以下も同じ）および離隔（爪先側が地面や床面から離れている状態を示す。以下も同じ）の少なくとも一方を検出する。爪先センサー２は、この検出した接地および離隔の少なくとも一方の結果を、第１信号として、検出部５に出力する。
【００５３】
踵センサー３は、使用者の足底１１の踵側に設けられ、足底の踵側の接地（踵側が床面や地面に接触している状態を示す。以下も同じ）および離隔（踵側が地面や床面から離れている状態を示す。以下も同じ）の少なくとも一方を検出する。踵センサー３は、この検出した接地および離隔の少なくとも一方の結果を、第２信号として、検出部５に出力する。
【００５４】
検出部５は、爪先センサー２からの第１信号と踵センサー３からの第２信号とに基づいて、足底１１の複数の接地パターンを検出する。複数の接地パターンは、足底１１が、爪先側と踵側とを要素として、どのような状態で床面や地面と接地や離隔をしているかを示す。
【００５５】
複数の接地パターンは、「接地」と「離隔」の２値を示す第１信号と第２信号から判断される。すなわち、検出部５は、２ビットの信号によって、４種類の接地パターンを検出する。
【００５６】
図２は、本発明の実施の形態１における接地パターンを説明する模式図である。図２は、足１０の足底１１の接地パターンを４種類の状態で示している。図２は、左から「遊脚状態」、「踵接地状態」、「足底接地状態」、「爪先接地状態」の４状態を示している。接地パターンは、これら４種類の状態のいずれかを示す。
【００５７】
（遊脚状態）
第１信号および第２信号のそれぞれが「離隔」を示す場合（すなわち、爪先センサー２Ａが離隔を示し、踵センサー３Ａが離隔を示す場合）には、足底１１Ａは、床面１２から完全に離隔している。このような足底１１Ａの状態を、検出部５は、「遊脚状態」として検出する。
【００５８】
（踵接地状態）
第１信号が「離隔」を示し、第２信号が「接地」を示す場合（すなわち、爪先センサー２Ｂが離隔を示し、踵センサー３Ｂが接地を示す場合）には、足底１１Ｂの踵のみが床面１２に接地している。このような足底１１Ｂの状態を、検出部５は、「踵接地状態」として検出する。
【００５９】
（足底接地状態）
第１信号および第２信号のそれぞれが「接地」を示す場合（すなわち、爪先センサー２Ｃが接地を示し、踵センサー３Ｃが接地を示す場合）には、足底１１Ｃの全体が床面１２に接地している。このような足底１１Ｃの状態を、検出部５は、「足底接地状態」として検出する。
【００６０】
（爪先接地状態）
第１信号が「接地」を示し、第２信号が「離隔」を示す場合（すなわち、爪先センサー２Ｄが接地を示し、踵センサー３Ｄが離隔を示す場合）には、足底１１Ｄの爪先側だけが床面１２に接地している。このような足底１１Ｄの状態を、検出部５は、「爪先接地状態」として検出する。
【００６１】
このように、検出部５は、足底１１の床面１２に対する４種類の接地状態を、接地パターンとして検出して、検出結果を判定部６に出力する。
【００６２】
判定部６は、検出部５が検出した複数の接地パターンの内、足底１１が床面や地面から離隔している状態（以下、「遊脚状態」という）であることを判定する。更に、判定部６は、使用者の複数の動作パターンに基づいて、遊脚状態であるとともに使用者が歩行状態である状態（以下、「歩行遊脚状態」という）を判定する。すなわち、判定部６は、足底１１の接地状態（接地パターン）のみではなく、使用者の動作パターンまでをも考慮して、歩行遊脚状態を決定する。ここで、歩行遊脚状態は、動作検出装置１が下肢装具、義足および歩行器などに用いられる際に、下肢装具などの膝関節の固定を解除する条件となる。
【００６３】
ここで、下肢装具などの膝関節の固定解除は、第１前提として足底１１が床面や地面から離隔している遊脚状態であることを必要とする。従来技術は、この第１前提のみで膝関節の固定を解除していた。実施の形態１の動作検出装置１は、この遊脚状態に、使用者の歩行状態を示す動作パターンを第２前提として加えて、より正確に膝関節の固定解除の条件を判定する。
【００６４】
記憶部７は、動作パターンを記憶する。あるいは、判定部６そのものが動作パターンを記憶する。判定部６は、この動作パターンを読み出して、遊脚状態である接地パターンと合わせて、使用者の歩行遊脚状態を判定する。
【００６５】
動作パターンは、下記の第１条件、第２条件、第３条件および第４条件の少なくとも一つを含む。ここで、判定部６は、第１前提として接地パターンにおいて遊脚状態であることに加えて、第２前提としての動作パターンを考慮する。このため、判定部６は、歩行遊脚状態の候補である判定対象である遊脚状態の際に、動作パターンを考慮する。第１条件〜第４条件に記載の「判定対象となる遊脚状態」とは、歩行遊脚状態を判定する対象の現れである遊脚状態のタイミングを示す。
【００６６】
（第１条件）判定対象となる遊脚状態の時間的に直前における接地パターンの種類。
（第２条件）判定対象となる遊脚状態の時間的に前における所定の種類の接地パターンの継続時間。
（第３条件）判定対象となる遊脚状態の時間的に前における所定の接地パターンから異なる接地パターンへの変移時間。
（第４条件）判定対象となる遊脚状態と、この遊脚状態の時間的に前における遊脚状態との間における接地パターンの出現順序。
【００６７】
判定部６は、これらの第１条件、第２条件、第３条件および第４条件の少なくとも一つを用いて、判定対象となる遊脚状態が、膝関節の固定解除としても問題ない歩行遊脚状態となっているかを判定する。第１条件〜第４条件は、使用者であって特に下肢に障害を有する使用者に特有な動作パターンである加重要件である。このため、判定部６は、障害を有する使用者に特有な動作パターンの加重要件も満たされることで、初めて膝関節の固定を解除できる条件を提供する。
【００６８】
従来技術は、このような障害を有する使用者に特有な動作パターンを考慮せずに、膝関節の固定解除となる歩行遊脚状態を判定していた。従来技術で説明したように、足底１１が床面や地面から離隔している場合は、使用者が歩行中ではなく、立ったまま足踏みしたり，向きを変えたり，前かがみになることで足が上がってしまったりする状況も含む。このような状況にも関らず、下肢の不自由な使用者の膝関節の固定が解除されることは、使用者に非常な不安と危険を招きかねない。
【００６９】
実施の形態１の動作検出装置１は、足底１１が床面や地面から離隔している状態（遊脚状態）と使用者の動作パターンとに基づいて、膝関節の固定解除のタイミングを示す歩行遊脚状態を判定できる。言い換えると、動作検出装置１は、接地パターンと動作パターンとの両方に基づいて、歩行遊脚状態を判定する。
【００７０】
この結果、使用者が歩行以外で遊脚状態となっている場合に、膝関節の固定が解除されることが著しく減少するので、動作検出装置１やこれを用いた機器は、下肢に障害を有する使用者へ、不安や危険を与えることが減少する。
【００７１】
なお、検出部５、判定部６および記憶部７など、動作状態を判定する判定機能に関る要素は、判定手段４としてまとまる要素としてとらえることも好適である。
【００７２】
次に、各部の詳細について説明する。
【００７３】
（爪先センサーおよび踵センサー）
爪先センサー２は、足底１１の爪先側の接地および離隔の少なくとも一方を検出する。例えば、爪先センサー２は、圧力センサー素子、温度センサー素子、距離センサー素子および光センサー素子の少なくとも一つを備える。これらのセンサー素子のいずれかの機能を利用して、爪先センサー２は、足底１１の爪先側の接地および離隔の少なくとも一方を検出する。
【００７４】
例えば、爪先センサー２が圧力センサー素子を備える場合には、圧力センサー素子が床面との接触圧力を検出することで、爪先センサー２は、接地および離隔の少なくとも一方を検出する。爪先センサー２が温度センサー素子を備える場合には、接地状態での温度は離隔状態での温度よりも高いと考えられるので、温度センサー素子が測定する温度が閾値以上である場合には、爪先センサー２は、接地状態として検出する（温度が閾地未満である場合には離隔状態として検出する）。
【００７５】
あるいは、爪先センサー２が距離センサー素子を備える場合には、距離センサー素子が爪先と床面１２との距離を測定する。距離が閾値未満である場合には、爪先は床面１２にほぼ接地している状態といえ、距離が閾値以上である場合には、爪先は床面１２から離隔している状態といえる。このように、爪先センサー２は、距離センサー素子が測定する距離が閾値以上であるか閾値未満であるかによって、爪先の離隔及び接地の少なくとも一方を検出する。
【００７６】
また、爪先センサー２が光センサー素子を備える場合には、光センサー素子が検出する光量や輝度によって、爪先センサー２は、接地および離隔の少なくとも一方を検出する。爪先が床面１２に接地している場合には、光センサー素子は、低い光量や輝度しか検出できない。逆に爪先が床面１２から離れている場合には、光センサー素子は、高い光量や輝度を検出できる。このため、光センサー素子が閾値以上の光量や輝度を検出する場合には、爪先センサー２は、爪先が床面１２から離隔しているとして検出し、光センサー素子が閾値未満の光量や輝度しか検出できない場合には、爪先センサー２は、爪先が床面１２に接地しているとして検出する。
【００７７】
このように、種々のセンサー素子を用いることで、爪先センサー２は、接地および離隔の少なくとも一方を検出できる。なお、上述のセンサー素子およびその検出手順は一例であり、他の種々の素子や手段が用いられても良い。あるいは、複数の異なるセンサー素子の組み合わせによって、爪先センサー２は、接地および離隔の少なくとも一方を検出しても良い。
【００７８】
なお、踵センサー３は、爪先センサー２と同様の構成・機能を有し、上述のような処理手順によって、足底１１の踵側の接地および離隔の少なくとも一方を検出する。
【００７９】
なお、爪先センサー２および踵センサー３のそれぞれは、単一の素子によって接地および離隔の少なくとも一方を検出しても良いし、複数の素子によって接地および離隔の少なくとも一方を検出しても良い。また、爪先センサー２および踵センサー３のそれぞれは、接地を検出する素子と離隔を検出する素子とを、異なる素子として、備えても良い。
【００８０】
爪先センサー２は、検出結果を第１信号として、検出部５に出力する。踵センサー３は、検出結果を第２信号として、検出部５に出力する。このとき、爪先センサー２および踵センサー３のそれぞれからは、無線通信、有線通信などによって、第１信号および第２信号が検出部５に出力される。
【００８１】
（検出部）
検出部５は、第１信号と第２信号とに基づいて、足底１１の接地パターンを検出する。第１信号は１ビットの信号であり、第２信号は１ビットの信号であるので、検出部５は、２ビットの信号によって、４値（４種類）の状態を含む接地パターンを検出できる。４種類の接地パターンは、図２を用いて説明した通りである。
【００８２】
図３は、本発明の実施の形態１における検出部での検出に関するタイミングチャートである。図３のタイミングチャートは、１ビット（２値）の第１信号と１ビット（２値）の第２信号とを示している。２ビットの信号の２値も示しており、２値の状態によって、検出部５は、接地パターンである、「遊脚状態」、「踵接地状態」、「爪先接地状態」、「足底接地状態」を検出する。
【００８３】
図３において、第１信号および第２信号の値「１」は、爪先センサー２および踵センサー３のそれぞれが床面１２に接地している状態を示しており、第１信号および第２信号の値「０」は、爪先センサー２および踵センサー３のそれぞれが床面１２から離隔している状態を示している。
【００８４】
第１信号と第２信号との２ビットの信号（第１信号、第２信号）が、値（０、０）の場合には、検出部５は、「遊脚状態」として検出し、値（０、１）の場合には、「踵接地状態」として検出し、値（１，０）の場合には、「爪先接地状態」として判定し、値（１、１）の場合には、「足底接地状態」として検出する。
【００８５】
このように、爪先センサー２および踵センサー３からの信号を、２ビットのデジタル信号として取り扱うことで、簡便な電子素子、電子回路および半導体集積回路（あるいはソフトウェア）によって、検出部５は、接地パターンを容易かつ確実に検出できる。
【００８６】
検出部５は、検出結果を、判定部６に出力する。このとき、４種類の接地パターンを２ビットのデジタル信号で出力しても良いし、その他の信号として出力しても良い。なお、ここでは、検出部５が、４種類の接地パターンを判定した上で判定部６にその結果を出力することで説明した。しかし、検出部５は、検出した爪先センサー２および踵センサー３からの信号を、２ビットの信号に変換して判定部６に出力し、判定部６が、４種類の接地パターンを検出しても良い。
【００８７】
次に、接地パターンと動作パターンとに基づく歩行遊脚状態の判定の詳細について説明する。
【００８８】
（第１条件に基づく場合）
判定部６（もしくは検出部５）は、複数の接地パターンの内、足底全部が地面から離隔している「遊脚状態」を判定する。判定部６（検出部５）は、図３を用いて説明したように、２ビット信号が（０、０）である場合に、接地パターンを「遊脚状態」として判定する。判定部６は、歩行遊脚状態であるかを判定する判定対象となる遊脚状態に加えて、第１条件を用いて、判定対象となる遊脚状態が歩行遊脚状態であるか否かを判定する。
【００８９】
判定部６は、第１条件に基づく場合では、判定対象となる遊脚状態の直前の接地パターンが踵接地状態および足底接地状態のいずれかである場合には、この遊脚状態を、非歩行遊脚状態と判定する。一方、判定部６は、判定対象となる遊脚状態の直前の接地パターンが爪先接地状態である場合には、この遊脚状態を歩行遊脚状態として判定する。
【００９０】
図４は、本発明の実施の形態１における第１条件に基づく場合の判定を説明する説明図である。図２（a）は、判定対象となる遊脚状態の直前が踵接地状態である場合を示し、図２（ｂ）は、判定対象となる遊脚状態の直前が足底接地状態である場合を示し、図２（ｃ）は、判定対象となる遊脚状態の直前が爪先接地状態である場合を示している。
【００９１】
健常者は、歩行において足底が地面や床面から離隔する状態（遊脚状態）に至る接地パターンは様々である。例えば、健常者は、遊脚状態の直前を爪先接地状態とすることもあり（このパターンが多いと考えられる）、場合によっては、遊脚状態の直前を踵接地状態や足底接地状態とすることもある。健常者は、通常歩行、早足、ステップなど様々な歩行パターンを用いるからである。あるいは、歩行状態ではなく、立ち話している際に足を上げるようなパターン（遊脚状態の直前が足底接地状態）であるときに、膝関節の固定がなされていなくても、健常者は特段の危険を受けるものではない。
【００９２】
ポリオや事故などの種々の要因によって下肢に不自由を有する使用者も、歩行状態である場合には、遊脚状態の直前を爪先接地状態とすることが多いと考えられる。このため、図４（ｃ）のように、判定部６は、判定対象となる遊脚状態の直前が爪先接地状態である場合には、この遊脚状態を歩行遊脚状態として判定する。
【００９３】
一方、ポリオや事故などの種々の要因によって下肢に不自由を有する使用者は、歩行状態ではなく立ち止まっている状態で足を上げるようなパターン（遊脚状態の直前が足底接地状態である）、後ろにつんのめるパターン（遊脚状態の直前が踵接地状態である）などにおいて、膝関節の固定が解除されることは、使用者に不安や危険を抱かせる。下肢の不自由な使用者は、膝関節の固定によって立脚を安定させているからである。膝関節の固定が解除されると、使用者は、立脚を安定させることが難しくなり、不安や危険を感じる。
【００９４】
このため、図４（a）のように、判定対象の遊脚状態の直前が踵接地状態である場合には、使用者が後ろにつんのめっている状態である可能性もある、として判定部６は、この遊脚状態を非歩行遊脚状態であると判定する。さらに、図４（ｂ）のように、判定対象の遊脚状態の直前が足底接地状態である場合には、使用者が立ち話中に足をあげた状態である可能性もある、として判定部６は、この遊脚状態を非歩行遊脚状態であると判定する。もちろん、実際の歩行遊脚状態である場合もあるが、下肢に不自由を有する使用者の安全性を優先して、判定部６は、この遊脚状態を非歩行遊脚状態として判定することが好ましい。
【００９５】
このように、第１条件に基づく場合では、判定部６は、判定対象となる遊脚状態の直前の接地パターンの種類によって、この遊脚状態を歩行遊脚状態もしくは非歩行遊脚状態として判定する。
【００９６】
（第２条件に基づく場合）
判定部６は、第２条件に基づく場合には、判定対象となる遊脚状態の時間的に前における所定の種類の接地パターンの継続時間によって、歩行遊脚状態もしくは非歩行遊脚状態を判定する。
【００９７】
（判定その１）
判定部６は、判定対象となる遊脚状態の直前の接地パターンの継続時間が、第１時間以上である場合および第２時間未満である場合のいずれかでは、この遊脚状態を、非歩行遊脚状態として判定する。また、判定部６は、判定対象となる遊脚状態の直前の接地パターンの継続時間が、第２時間以上第１時間未満である場合には、この遊脚状態を、歩行遊脚状態であると判定する。ここで、第１時間は、第２時間よりも長い。
【００９８】
図５は、本発明の実施の形態１における第２条件に基づく判定を説明する説明図である。
【００９９】
通常の歩行では、図２に示されるように、踵接地状態に示されるように足が地面に接地を開始し、ついで足底接地状態に示されるように足底全部が地面に接地し、次いで爪先接地状態に示されるように足底が地面からの離隔を開始して、最後に遊脚状態に示されるように足底全部が地面から離隔する。このように、判定対象となる遊脚状態の直前の接地パターンの種類によって、判定部６は判定するだけでもよさそうである（第１条件に基づく判定）。しかし、直前の接地パターンが歩行に関る一連の流れと同じであっても、必ずしも歩行状態であるとは限らない。
【０１００】
図５（ａ）は、判定対象となる遊脚状態の直前の接地パターンの継続時間が第１時間以上である場合を示している。図５（ａ）では、判定対象となる遊脚状態の直前の接地パターンは、爪先接地状態である。この爪先接地状態が非常に長い場合には、使用者は、歩行状態にあるのではなく立脚した状態のまま足を上げたものと考えることもできる。立ち話中に、足を上げるなどの動作であると、考えることができる。
【０１０１】
このような場合に、判定部６が判定対象の遊脚状態を、歩行遊脚状態であると判定することは、立脚状態であるにもかかわらず使用者の膝関節の固定が解除されることになり、使用者は安定した立脚状態を維持できなくなる。このため、図５（ａ）に示すように、判定部６は、判定対象の遊脚状態の直前の接地パターンが第１時間以上である場合には、この遊脚状態を、非歩行遊脚状態として判定する。
【０１０２】
図５（ｂ）は、判定対象となる遊脚状態の直前の接地パターンの継続時間が第２時間未満である場合を示している。図５（ｂ）では、判定対象となる遊脚状態の直前の接地パターンは、爪先接地状態である。この爪先接地状態が非常に短い場合には、使用者は、前のめりにつんのめった状態であると考えることもできる。あるいは、歩行状態ではないにも関らず、使用者が危険な状態に陥ったものと考えることもできる。
【０１０３】
このような場合に、判定部６が判定対象の遊脚状態を、歩行遊脚状態であると判定することは、立脚状態であるにもかかわらず使用者の膝関節の固定が解除されることになり、使用者は安定した立脚状態を維持できなくなる。このため、図５（ｂ）に示すように、判定部６は、判定対象の遊脚状態の直前の接地パターンが第２時間未満である場合には、この遊脚状態を、非歩行遊脚状態として判定する。
【０１０４】
図５（ｃ）は、判定対象となる遊脚状態の直前の接地パターンの継続時間が第２時間以上第１時間未満である場合を示している。図５（ｃ）では、判定対象となる遊脚状態の直前の接地パターンは、爪先接地状態である。この爪先接地状態の継続時間が、適度な時間量に含まれる場合には、使用者は歩行状態にあると考えられる。歩行においては、一定のリズムに基づいて、接地パターンが変化していくからであり、一定のリズムによってそれぞれの接地パターンの継続時間は、所定範囲におさまりやすいからである。
【０１０５】
このため図５（ｃ）に示すように、判定部６は、判定対象の遊脚状態の直前の接地パターンが第２時間以上第１時間未満である場合には、この遊脚状態を、歩行遊脚状態として判定する。
【０１０６】
このように、判定部６は、判定対象となる遊脚状態の直前の接地パターンの継続時間に基づいて、正確に歩行遊脚状態／非歩行遊脚状態を判定できるようになる。
【０１０７】
なお、図５は、直前の接地パターンを、爪先接地状態として示しているが、他の接地パターン（足底接地状態、踵接地状態）であっても同じである。判定対象の遊脚状態の直前である遊脚状態以外の接地パターンの継続時間によって、判定部６は、歩行遊脚状態／非歩行遊脚状態を判定する。
【０１０８】
（判定その２）
判定部６は、第２条件に基づく場合では、判定対象となる遊脚状態の時間的に前の足底接地状態の継続時間が、第１時間以上である場合および第２時間未満である場合のいずれかにおいては、この遊脚状態を、非歩行遊脚状態として判定する。また、判定部６は、判定対象となる遊脚状態の時間的に前の足底接地状態の継続時間が、第２時間以上第１時間未満である場合には、この遊脚状態を、歩行遊脚状態として判定する。
【０１０９】
なお、ここで継続時間の計測対象となる足底接地状態は、判定対象となる遊脚状態の直前でもよいし、他の接地パターンを挟んだ前であってもよい。すなわち、判定対象となる遊脚状態と計測対象となる足底接地状態の間に、他の接地パターン（踵接地状態や爪先接地状態）が含まれてもよい。
【０１１０】
図６は、本発明の実施の形態１における第２条件に基づく判定を説明する説明図である。図６は、判定対象となる遊脚状態の直前が足底接地状態である状態を示しているが、図面作成の都合によるものであって、上述の通り、足底接地状態と遊脚状態との間に他の接地パターンが含まれてもよい。また、第１時間は、第２時間よりも長い。
【０１１１】
図６（ａ）は、判定対象となる遊脚状態の時間的に前の足底接地状態の継続時間が第１時間以上である場合を示している。この足底接地状態が非常に長い場合には、使用者は、歩行状態にあるのではなく立脚した状態のまま足を上げたものと考えることもできる。例えば、立ち話中に足踏みするなどの動作であると、考えることができる。あるいは、前かがみになる際に、足が地面から離隔しただけの状態であって、歩行状態ではないと考えることもできる。
【０１１２】
このような場合に、判定部６が判定対象の遊脚状態を、歩行遊脚状態であると判定することは、立脚状態であるにもかかわらず使用者の膝関節の固定が解除されることになり、使用者は安定した立脚状態を維持できなくなる。このため、図６（ａ）に示すように、判定部６は、判定対象の遊脚状態の時間的に前の足底接地状態が第１時間以上である場合には、この遊脚状態を、非歩行遊脚状態として判定する。
【０１１３】
図６（ｂ）は、判定対象となる遊脚状態の時間的に前の足底接地状態の継続時間が第２時間未満である場合を示している。この足底接地状態が非常に短い場合には、使用者は、前のめりにつんのめった状態であると考えることもできる。あるいは、歩行状態ではないにも関らず、使用者が危険な状態に陥ったものと考えることもできる。
【０１１４】
このような場合に、判定部６が判定対象の遊脚状態を、歩行遊脚状態であると判定することは、立脚状態であるにもかかわらず使用者の膝関節の固定が解除されることになり、使用者は安定した立脚状態を維持できなくなる。このため、図６（ｂ）に示すように、判定部６は、判定対象の遊脚状態の時間的に前の足底接地状態が第２時間未満である場合には、この遊脚状態を、非歩行遊脚状態として判定する。
【０１１５】
図６（ｃ）は、判定対象となる遊脚状態の時間的に前の足底接地状態の継続時間が第２時間以上第１時間未満である場合を示している。この足底接地状態が適度な時間量に含まれる場合には、使用者は歩行状態にあると考えられる。歩行においては、一定のリズムに基づいて、接地パターンが変化していくからであり、一定のリズムによってそれぞれの接地パターンの継続時間は、所定範囲におさまりやすいからである。
【０１１６】
このため図６（ｃ）に示すように、判定部６は、判定対象の遊脚状態の時間的に前の足底接地状態が第２時間以上第１時間未満である場合には、この遊脚状態を、歩行遊脚状態として判定する。
【０１１７】
このように、判定部６は、判定対象となる遊脚状態の時間的に前の足底接地状態の継続時間に基づいて、正確に歩行遊脚状態／非歩行遊脚状態を判定できるようになる。
【０１１８】
以上の判定その１、判定その２は、第２条件に基づく場合の一例であり、使用者の障害の特性や使用者の歩き方の癖などに応じて、異なる手順が用いられてもよい。
【０１１９】
（第３条件に基づく場合）
判定部６は、第３条件に基づく場合には、ある接地パターンから他の接地パターンへの変移時間（ある接地パターンが開始されてから、次の接地パターンが開始されるまでの時間）に基づいて、判定対象の遊脚状態を、歩行遊脚状態／非歩行遊脚状態として判定する。
【０１２０】
健常者でも下肢に不自由を有する使用者であっても、歩行状態にある場合には、踵接地状態、足底接地状態、爪先接地状態、遊脚状態、の出現順序で、接地パターンを出現させることが多い。ここで、この出現順序が、通常の歩行状態で現れる場合には、ある接地パターンから他の接地パターンへの変移時間は、所定時間内に収まることが普通である。あるいはある接地パターンから他の接地パターンへの変移時間は、接地パターンの別なく、大体一定のリズムに収まることが普通である。
【０１２１】
これに対して、ある接地パターンから他の接地パターンへの変移時間が、極端に長かったり極端に短かったりする場合には、通常の歩行状態ではなかったり、イレギュラーな状態である可能性が高い。このような歩行状態でなかったりイレギュラーな状態であったりする場合に、判定部６が歩行遊脚状態であるとの判定を行って膝関節の固定が解除されることは、下肢に不自由を有する使用者へ不安や危険を与えかねない。
【０１２２】
このため第３条件は、このようなある接地パターンから他の接地パターンへの変移時間に着目した条件である。
【０１２３】
（判定その１）
判定部６は、第３条件に基づく場合には、判定対象となる遊脚状態の時間的に前における踵接地状態から足底接地状態までの変移時間が、第１時間以上である場合および第２時間未満である場合のいずれかにおいては、この遊脚状態を、非歩行遊脚状態として判定する。また、判定部６は、この踵接地状態から足底接地状態までの変移時間が、第２時間以上第１時間未満である場合には、この遊脚状態を、歩行遊脚状態として判定する。
【０１２４】
ここで、第１時間は、第２時間よりも長い。
【０１２５】
図７は、本発明の実施の形態１における第３条件に基づく判定を説明する説明図である。図７は、作図の便宜のために、遊脚状態の直前が、足底接地状態であり、その前が踵接地状態である場合を示している。実際には、足底接地状態と遊脚状態との間に、爪先接地状態が含まれていてもよい。
【０１２６】
図７（ａ）は、判定対象となる遊脚状態の時間的に前の踵接地状態から足底接地状態までの変移時間が第１時間以上である場合を示している。この変移時間が非常に長い場合には、使用者は、歩行を開始したのではなく立脚状態であるときに足の疲れに対応するために足底を地面につけただけである可能性がある。あるいは、立脚状態から前かがみになっただけであったり、前のめりになってしまっただけであったりする。あるいは、使用者は、足底の接地状態を入れ替えながら、立脚しているだけということも考えられる。
【０１２７】
このような場合に、判定部６が次に現れる遊脚状態を歩行遊脚状態であると判定すると、立脚状態であるにもかかわらず使用者の膝関節の固定が解除されることになり、使用者は安定した立脚状態を維持できなくなる。あるいは、前かがみや前のめりになっているときの安定性が損なわれる問題もある。このため、図７（ａ）に示されるように、判定部６は、判定対象の遊脚状態の時間的に前の踵接地状態から足底接地状態までの変移時間が、第１時間以上である場合には、この遊脚状態を、非歩行遊脚状態として判定する。
【０１２８】
図７（ｂ）は、判定対象となる遊脚状態の時間的に前の踵接地状態から足底接地状態までの変移時間が第２時間未満である場合を示している。この変移時間が非常に短い場合には、使用者は、転倒しそうな危険状態であると考えることもできる。あるいは、立脚状態でありながら、足底の接地状態を変化させているだけとも考えられる。図７（ｂ）から受ける印象の通り、踵接地状態から足底接地状態への変移時間が短いことは、歩行状態のリズムから見て違和感がある。
【０１２９】
このような場合に、判定部６が、判定対象の遊脚状態を、歩行遊脚状態であると判定することは、使用者の安定を損なうことになってしまう。このため、図７（ｂ）に示されるように、判定部６は、判定対象の遊脚状態の時間的に前の踵接地状態から足底接地状態への変移時間が第２時間未満である場合には、この遊脚状態を、非歩行遊脚状態として判定する。
【０１３０】
図７（ｃ）は、判定対象となる遊脚状態の時間的に前の踵接地状態から足底接地状態への変移時間が第２時間以上第１時間未満である場合を示している。このように変移時間が適度な時間量に含まれる場合には、使用者は歩行状態にあると考えられる。歩行においては、一定のリズムに基づいて、接地パターンが変化していくからであり、一定のリズムによってそれぞれの接地パターン同士の変移時間は、所定範囲におさまりやすいからである。
【０１３１】
このため図７（ｃ）に示されるように、判定部６は、判定対象の遊脚状態の時間的に前の踵接地状態から足底接地状態への変移時間が第２時間以上第１時間未満である場合には、この遊脚状態を、歩行遊脚状態として判定する。
【０１３２】
（判定その２）
判定部６は、第３条件に基づく場合では、判定対象となる遊脚状態の時間的に前における足底接地状態から爪先接地状態までの変移時間が、第１時間以上である場合および第２時間未満である場合のいずれかにおいては、この遊脚状態を、非歩行遊脚状態として判定する。また、判定部６は、この足底接地状態から爪先接地状態までの変移時間が、第２時間以上第１時間未満である場合には、この遊脚状態を、歩行遊脚状態として判定する。
【０１３３】
ここで、第１時間は、第２時間よりも長い。
【０１３４】
図８は、本発明の実施の形態１における第３条件に基づく判定を説明する説明図である。図８は、説明の便宜のために、遊脚状態の直前が、爪先接地状態であり、その前が足底接地状態である場合を示している。歩行状態において出現しやすい接地パターンの出現順序と考えられる。
【０１３５】
図８（ａ）は、判定対象となる遊脚状態の時間的に前の足底接地状態から爪先接地状態までの変移時間が第１時間以上である場合を示している。この変移時間が非常に長い場合には、使用者は、歩行を開始したのではなく立脚状態であるときに足踏みのために踵を上げただけである可能性がある。あるいは、立脚状態から前かがみになっただけであったり、前のめりになってしまっただけであったりする。
【０１３６】
このような場合に、判定部６が次に現れる遊脚状態を歩行遊脚状態であると判定すると、立脚状態であるにもかかわらず使用者の膝関節の固定が解除されることになり、使用者は安定した立脚状態を維持できなくなる。あるいは、前かがみや前のめりになっているときの安定性が損なわれる問題もあるこのため、図８（ａ）に示すように、判定部６は、判定対象の遊脚状態の時間的に前の足底接地状態から爪先接地状態までの変移時間が、第１時間以上である場合には、この遊脚状態を、非歩行遊脚状態として判定する。
【０１３７】
図８（ｂ）は、判定対象となる遊脚状態の時間的に前の足底接地状態から爪先接地状態までの変移時間が第２時間未満である場合を示している。この変移時間が非常に短い場合には、使用者は、前のめりにつんのめった状態であると考えることもできる。あるいは、歩行状態ではないにも関らず、使用者が危険な状態に陥ったものと考えることもできる。図８（ｂ）からの印象の通り、足底接地状態から爪先接地状態への変移時間が短いことは、歩行状態のリズムから見て違和感がある。
【０１３８】
このような場合に、判定部６が、判定対象の遊脚状態を、歩行遊脚状態であると判定することは、使用者の安定を損なうことになってしまう。このため、図８（ｂ）に示すように、判定部６は、判定対象の遊脚状態の時間的に前の足底接地状態から爪先接地状態への変移時間が第２時間未満である場合には、この遊脚状態を、非歩行遊脚状態として判定する。
【０１３９】
図８（ｃ）は、判定対象となる遊脚状態の時間的に前の足底接地状態から爪先接地状態への変移時間が第２時間以上第１時間未満である場合を示している。このように変移時間が適度な時間量に含まれる場合には、使用者は歩行状態にあると考えられる。歩行においては、一定のリズムに基づいて、接地パターンが変化していくからであり、一定のリズムによってそれぞれの接地パターン同士の変移時間は、所定範囲におさまりやすいからである。
【０１４０】
このため図８（ｃ）に示すように、判定部６は、判定対象の遊脚状態の時間的に前の足底接地状態から爪先接地状態への変移時間が第２時間以上第１時間未満である場合には、この遊脚状態を、歩行遊脚状態として判定する。
【０１４１】
（第４条件に基づく場合）
判定部６は、第４条件に基づく場合では、判定対象となる遊脚状態とこの遊脚状態の時間的に前における遊脚状態との期間（以下、出現期間）の接地パターンの出現順序が、（１）踵接地状態、（２）足底接地状態、（３）爪先接地状態の順序である場合には、この遊脚状態を非歩行遊脚状態であると判定する。また、判定部６は、この出現期間における接地パターンが、（１）足底接地状態、（２）爪先接地状態の順序である場合には、この遊脚状態を、歩行遊脚状態であると判定する。
【０１４２】
障害の原因や障害の程度によって相違するが、下肢に不自由を有する使用者は、歩行状態である場合の接地パターンの出現順序において、踵接地状態を含まないことがある。すなわちこのような使用者は、遊脚状態の次に踵から地面に接地させるのではなく、遊脚状態の次に即座に足底全体を地面に接地させる。これは、膝関節の固定や下肢の不自由によって引き起こされうる現象である。このため、判定部６は、遊脚状態から遊脚状態までの出現期間において、踵接地状態が含まれず、更には、（１）足底接地状態、（２）爪先接地状態の順序である場合には、遊脚状態を歩行遊脚状態として判定する。
【０１４３】
図９は、本発明の実施の形態１における第４条件にもとづく判定を説明する説明図である。
【０１４４】
図９（ａ）は、出現期間において、（１）踵接地状態、（２）足底接地状態、（３）爪先接地状態の順序で、接地パターンが出現する。図９（ａ）では、出現期間が踵接地状態から始まっており、下肢に不自由を有する使用者の歩行状態ではないと考えられる。このような場合に、この出現順序の後の遊脚状態（判定対象となる遊脚状態）が、歩行遊脚状態であると判定することは、歩行状態でないにも関らず膝関節の固定が解除される恐れがある。このため、判定部６は、図９（ａ）に示される出現順序の場合には、判定対象の遊脚状態を、非歩行遊脚状態として判定する。
【０１４５】
図９（ｂ）は、出現期間において、（１）足底接地状態、（２）爪先接地状態の順序で、接地パターンが出現する。この出現順序は、下肢に不自由を有する使用者の歩行状態を示していると考えられる。このため、判定部６は、図９（ｂ）に示される出現順序の場合には、判定対象の遊脚状態を、歩行遊脚状態として判定する。
【０１４６】
以上のように、第４条件を考慮することで、判定部６は、使用者への不安や危険を排除して、歩行遊脚状態を判定できる。
【０１４７】
第２条件および第３条件で用いられる第１時間および第２時間のそれぞれの時間的長さは、適宜定められればよい。これらは、実際の動作検出装置の設計において定められればよく、可変状態でプログラミングされておくことも好適である。例えば、記憶部７は、判定部６が用いるこの第１時間と第２時間を記憶する。このとき、複数の時間量に基づく第１時間と第２時間を記憶しておき、判定部６は、必要に応じて複数の第１時間と第２時間のそれぞれを選択して用いても良い。また、記憶部７は、第１時間および第２時間のそれぞれを書き換え可能に記憶しても良い。この場合には、実際の使用者が、自らの経験に基づいて第１時間と第２時間を入力する。このように、第１時間や第２時間といったパラメータは、設計段階、製造段階、使用段階の様々なステージで、柔軟に定められれば良い。
【０１４８】
以上では、第１条件〜第４条件のそれぞれを個別に説明したが、判定部６は、第１条件〜第４条件の２以上を適宜組み合わせることで、判定対象となる遊脚状態を、歩行遊脚状態もしくは非歩行遊脚状態として判定しても良い。
【０１４９】
また、第１条件〜第４条件のそれぞれの詳細な要素は、記憶部７に記憶されていることも好適である。判定部６は、必要に応じて記憶部７からこれらの要素を読み出すことで、第１条件〜第４条件の少なくとも一つを用いて、歩行遊脚状態を判定できる。
【０１５０】
なお、検出部５、判定部６および記憶部７は、一体であっても別体であってもよい。これらは、専用の電子基板、電子回路、半導体集積素子などのハードウェアで構成されてもよいし、その一部もしくは全部がソフトウェアで構成されても良い。もし、ソフトウェアで構成される場合には、ＣＰＵやＤＳＰのような演算処理装置が設けられ、この演算処理装置が、ソフトウェアを実行させる。
【０１５１】
以上のように、実施の形態１における動作検出装置は、下肢装具などの膝関節固定を解除するタイミングの基準となる歩行遊脚状態を、足底が離隔している接地パターンだけでなく使用者の動作パターンである第１条件〜第４条件の少なくとも一つを用いて判定する。この結果、下肢に不自由を有する使用者が、下肢装具などを使用する際に、使用者への不安や危険を生じさせることを、著しく低減できる。
【０１５２】
（実施の形態２）
【０１５３】
次に、実施の形態２について説明する。
【０１５４】
実施の形態２では、判定部６の判定を制御する処理について説明する。
【０１５５】
図１０は、本発明の実施の形態２における動作検出装置のブロック図である。図１０は、図１で説明した動作検出装置に比較して、選択部２０および入力手段２１が追加されている。
【０１５６】
選択部２０は、判定部６が、歩行遊脚状態／非歩行遊脚状態の判定において用いる第１条件〜第４条件を切り替える。実施の形態１で説明した通り、判定部６は、第１条件〜第４条件の少なくとも一つを用いて、歩行遊脚状態／非歩行遊脚状態を判定する。このとき、第１条件〜第４条件のいずれを用いるか、あるいは第１条件〜第４条件のいずれを組み合わせて用いるかは、使用者、使用状況などによって選択されることが好適である。
【０１５７】
選択部２０は、第１条件〜第４条件のいずれを用いるかを選択する。選択部２０は、判定部６の処理に基づいて、第１条件〜第４条件のいずれを用いるかを選択する。例えば、判定部６は、プログラムを動作させる演算処理装置を有している場合には、この動作の元となるプログラムの処理手順に従って、選択部２０での選択方式を決定する。
【０１５８】
また、選択部２０は、使用者の年齢、障害程度、性別、特性などのデータに基づき、所定の処理手順によって、第１条件〜第４条件のいずれかを選択する。これらの使用者の年齢、障害程度、性別、特性などのデータは、入力手段２１から入力される。実際に、この動作検出装置１（あるいはこれを備える下肢装具）を使用する使用者が、この入力手段を通じて、これらのデータを入力する。
【０１５９】
また、使用者は、入力手段２１を通じて、選択部２０における選択動作を操作しても良い。例えば、使用者は、入力手段に第１条件〜第４条件の内、いずれかの条件を用いることを入力する。この入力によって、選択部２０は、使用者の所望している条件を選択して、判定部６での判定を行わせる。
【０１６０】
このように、使用者の入力や製造者や補助者による入力によって、使用者に最適な条件が選択される。この結果、動作検出装置１は、膝関節の固定を解除する使用者にとって最適なタイミングを検出することができるようになる。
【０１６１】
なお、入力手段２１は、動作検出装置１に備えられても良いし、リモコンや操作装置として、動作検出装置１と別体で実現されても良い。
【０１６２】
また、実施の形態１、２で説明された動作検出装置１の一部もしくは全部は、下肢に不自由を有する使用者が装着する下肢装具に組み込まれて実装される。
【０１６３】
（実施の形態３）
【０１６４】
次に、実施の形態３に付いて説明する。
【０１６５】
実施の形態３では、実施の形態１、２で説明された動作検出装置を用いた、膝固定解除装置について説明する。なお、ここでいう膝固定解除装置とは、主に膝関節を固定する固定状態を解除する装置をいう。このため、一般的には、膝関節の折れ曲がりを停止させるために固定されている固定状態を解除する装置を示す（すなわち、膝固定解除装置は、膝関節固定解除装置との概念を含むので、膝関節固定解除装置と言い換えることも可能である）。もちろん、膝関節に特化した固定ではなく、下肢の不自由な使用者の膝の姿勢を固定する固定状態を解除する装置を幅広く含むものである。
【０１６６】
図１１は、本発明の実施の形態３における固定解除装置とその周辺要素の模式図である。図１１は、膝固定解除装置３０と、膝固定解除装置３０が固定解除の対象とする下肢装具とを合わせて示している。なお、作図の都合上、発明者が実際に試作した下肢装具５０の写真に対して作用する膝固定解除装置３０をブロック図として表している。実際には、膝固定解除装置３０（およびこの膝固定解除装置３０が備える動作検出装置１）は、この下肢装具５０に組み込まれて実装されれば良い。
【０１６７】
下肢装具５０は、使用者の膝関節を固定する固定部４０を備えている。固定部４０は、膝関節を固定したり、この固定を解除したりできる。膝固定解除装置３０は、この固定部の解除を指示する。解除においては、膝固定解除装置３０は、膝関節の固定部４０の固定を解除するための信号を出力すれば良い。
【０１６８】
膝固定解除装置３０は、実施の形態１、２で説明された動作検出装置１を備えている。動作検出装置１は、実施の形態１、２で説明したように膝関節の固定を解除するタイミングを示す歩行遊脚状態を検出する。動作検出装置１は、歩行遊脚状態を検出する場合には、この検出結果を示す信号を、解除部３１に出力する。解除部３１は、膝関節の固定部４０にその固定を解除する信号を出力する。固定部４０は、この解除信号に基づいて、膝関節の固定を解除する。
【０１６９】
なお、固定部４０は、通常は膝関節を固定しておき、膝固定解除装置３０からの解除信号を受けて、固定を解除しても良い。あるいは、膝固定解除装置３０からの非解除信号を受ける場合には膝関節を固定し、膝固定解除装置３０からの解除信号を受ける場合には膝関節の固定を解除しても良い。
【０１７０】
また、膝固定解除装置３０は、解除を指示する信号を固定部４０に出力するだけではなく、固定部４０が膝関節を固定する作用を生じさせる動作そのものを解除する処理を行っても良い。
【０１７１】
（強制解除）
【０１７２】
また、解除部３１は、使用者によって強制的に固定を解除する強制解除機構を有していてもよい。
【０１７３】
解除装置３０は、動作検出装置１を備えることで、自動的に検出された歩行遊脚状態のタイミングで、固定部４０での固定を解除できる。このため、使用者は、特段の操作をすることなく、膝関節の固定と解除を受けることができる。しかしながら、場合のよっては、使用者の意思に伴って膝関節の固定が解除されることが好ましい場合もある。前に大きくかがんだり、椅子に座ったりするような場合である。
【０１７４】
強制解除機構は、解除部３１からの解除信号を強制的に「ＯＮ」にしたり、固定部４０の固定機構を解除したりすることで、膝関節の固定を強制的に解除できる。このように、解除部３１が強制解除機構を備えることで、使用者にとってユーザビリティの高い下肢装具を実現できる。また、強制解除機構は、種々の公知技術を用いても良い。
【０１７５】
ここで、強制解除機構は、解除部３１に備えられても良いし、固定部４０に備えられてもよい。いずれであっても、膝関節の強制解除という目的を達成できればよい。
【０１７６】
以上のように、実施の形態１、２で説明された動作検出装置１を備える膝固定解除装置３０は、使用者の実際の歩行状態に最適に合致した、膝固定の解除を実現できる。なお、公知技術の膝固定解除装置や汎用に用いられている膝固定解除装置に、実施の形態１、２で説明された動作検出装置１が取り付けられることで、実施の形態３で説明した膝固定解除装置３０が容易に実現できる。
【０１７７】
（実施の形態４）
【０１７８】
次に、実施の形態４について説明する。実施の形態４では、実施の形態３で説明した膝固定解除装置３０を備える下肢装具について説明する。
【０１７９】
図１２は、本発明の実施の形態４における下肢装具の写真である。図１２に示される下肢装具５０は、発明者が実際に試作したものである。
【０１８０】
下肢装具５０は、使用者の大腿部および下腿部の少なくとも一部を覆う本体部５５と、実施の形態１〜２で説明された動作検出装置１と、この動作検出装置１を含む実施の形態３で説明された膝固定解除装置３０と、膝関節を固定する固定部４０と、を備える。図１２に示されるように、下肢装具５０は、人体の足の周囲を固定できるような外形を有している。
【０１８１】
本体部５５は、使用者の大腿部および下腿部の少なくとも一部を覆うことで、使用者の膝関節の上下のそれぞれにおいて、第１装着部５４と第２装着部５３が備えられている。第１装着部５４と第２装着部５３のそれぞれは、バンドを有しており、大腿部や下腿部の周囲に装着して、下肢装具５０を使用者に固定できる。バンドは、面ファスナーなどによって固定されれば良い。この第１装着部５４と第２装着部５３とによって、膝関節が挟まれる。
【０１８２】
また、第１装着部５４と第２装着部５３とは、フレーム５１によって接続されている。このフレーム５１が使用者の下肢に沿って下肢装具５０を取り付けることができる。フレーム５１は、後述の継ぎ手４１において大腿部側の部材と下腿部側の部材とに分かれている。この継ぎ手４１が伸長していると、大腿部側の部材と下腿部側の部材とが直進状態となる。継ぎ手４１が折れ曲がると、大腿部側と下腿部側の部材とが屈曲状態となる。
【０１８３】
膝関節を固定する固定部４０は、第１装着部５４と第２装着部５３とに挟まれる位置に設けられる。固定部４０は、継ぎ手４１を備えており、この継ぎ手４１の伸長が膝関節の固定を生じさせ、この継ぎ手４１の折れ曲がりが膝関節の固定解除を生じさせる。
【０１８４】
継ぎ手４１は、フレーム５１を大腿部から下腿部にひきつける内蔵ばねによって、常にロックされている。このロックによって、継ぎ手４１は、フレーム５１の立脚方向を固定する。すなわち、継ぎ手４１は、膝関節を固定する。継ぎ手４１は、この内蔵ばねの弾性力を失うことで、フレーム５１の立脚方向への直進性が失われる。この結果膝関節の固定が解除されて、使用者は、膝関節を折り曲げることが可能となる。
【０１８５】
膝固定解除部４０は、この内蔵ばねを大腿部側に引き寄せる作用によって、継ぎ手４１の伸長を解消させて膝関節の固定を解除する。例えば、膝固定解除部４０は、内蔵ばねを、大腿部側に引き寄せるモーター駆動を行う。これは、動作検出装置１が歩行遊脚状態であることを検出した場合に行われる。動作検出装置１による歩行遊脚状態の検出は、実施の形態１、２で説明した通りである。
【０１８６】
また、フレーム５１の大腿部側の部材と下腿部側の部材とが継ぎ手４１で接続されることで、継ぎ手４１の伸長と屈曲が、膝関節の固定と解除を生み出すことも好適であるが、継ぎ手４１以外の種々の機構が用いられても良い。例えば、嵌合によるロック機構を、固定部４０が備えており、膝固定解除装置３０からの操作によって嵌合が外れると、固定部４０は、膝関節の固定を解除するなどである。
【０１８７】
（下肢装具の使用状態の説明）
【０１８８】
次に、発明者が試作した下肢装具の使用状態について説明する。
【０１８９】
図１３は、本発明の実施の形態４における下肢装具を装着した踵接地状態を示す写真である。使用者は、下肢装具５０を自分の下肢に装着している。装着においては、第１装着部５４、第２装着部５３が用いられる。下肢装具５０は、固定部４０を備えており、固定部４０は、継ぎ手４１の伸長と屈曲とによって、膝関節の固定とその解除を切り替える。膝固定解除装置３０は、動作検出装置１を備えており、動作検出装置１が歩行遊脚状態を検出する場合に、膝関節の固定を解除する。それ以外の場合では、常時、膝関節を固定しておく。膝固定解除装置３０およびこれが備える動作検出装置１は、電子基板、電子回路、演算処理装置によるソフトウェアとして、筐体の中に格納される。
【０１９０】
図１３では、踵６１が地面に接地しており踵接地状態であるので、動作検出装置１は、歩行遊脚状態ではないと判定している。このため、膝固定解除装置３０は、固定部４０における固定を継続させる。すなわち、継ぎ手４１は、伸長状態を継続する。このため、下肢装置５０は、膝関節を伸長した状態で固定している。
【０１９１】
図１４は、本発明の実施の形態４における下肢装具を装着した足底接地状態を示す写真である。なお、説明が重複する要素については、符号を省略している。使用者は、図１３の場合と同様に、下肢装具５０を自分の下肢に装着している。ここで、図１４では、足底６２の全体が地面に接地しており、足底接地状態である。このため、動作検出装置１は、歩行遊脚状態ではないと判定するので、膝固定解除装置３０は、固定部４０による固定を継続させる。すなわち、継ぎ手４１は、伸長状態を継続する。このため、下肢装置５０は、膝関節を伸長した状態で固定している。
【０１９２】
図１５は、本発明の実施の形態４における下肢装具を装着した爪先接地状態を示している。なお、説明が重複する要素については、符号を省略している。使用者は、下肢装具５０を自分の下肢に装着している。ここで、図１５では、爪先６３が地面に接地しており、爪先接地状態である。このため、動作検出装置１は、歩行遊脚状態ではないと判定するので、膝固定解除装置３０は、固定部４０による固定を継続させる。すなわち、継ぎ手４１は、伸長状態を継続する。このため、下肢装置５０は、膝関節を伸長した状態で固定している。
【０１９３】
図１６は、本発明の実施の形態４における下肢装具を装着した非歩行遊脚状態を示している。なお、説明が重複する要素については、符号を省略している。使用者は、下肢装具５０を自分の下肢に装着している。ここで、図１６では、足底６２が全て地面から離隔している。しかしながら、足底が離隔している場合でも、歩行状態による場合ではなく、使用者がつんのめったり、足を上げただけだったりすることもある。
【０１９４】
実施の形態１、２で説明したように、動作検出装置１は、使用者の動作パターンも考慮して、足底６２全体が地面から離隔している場合でも、非歩行遊脚状態であると判定することもある。図１６では、動作検出装置１が、非歩行遊脚状態であると判定している。このため、膝固定解除装置３０は、継ぎ手４１の伸長をそのままに継続させる。この結果、下肢装置５０は、膝関節を伸長した状態で固定している。
【０１９５】
図１７は、本発明の実施の形態４における下肢装具を装着した歩行遊脚状態を示している。使用者は、下肢装具５０を自分の下肢に装着している。ここで図１７では、足底６２全体が地面から離隔しており、かつ動作検出装置１が、歩行遊脚状態であると判定している。動作検出装置１は、実施の形態１、２で説明された手順で歩行遊脚状態を検出する。
【０１９６】
この結果、膝固定解除装置３０は、膝関節の固定を解除する。例えば、膝固定解除装置３０は、継ぎ手４１の弾性力を解除して継ぎ手４１を屈曲させる。この結果、図１７に示されるとおり、膝関節は屈曲することができ、使用者は、楽に歩行できるようになる。
【０１９７】
以上のように、下肢装具５０は、膝関節の固定を解除することが必要な場合のみを正確に検出した上で、使用者の膝関節を固定したり、固定を解除したりできる。結果として、下肢装具５０は、使用者にとって、ユーザビリティの高い歩行での補助を与えることができる。
【０１９８】
以上、実施の形態１〜４で説明された動作検出装置、膝固定解除装置および下肢装具は、本発明の趣旨を説明する一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変形や改造を含む。
【符号の説明】
【０１９９】
１ 動作検出装置
２ 爪先センサー
３ 踵センサー
４ 判定手段
５ 検出部
６ 判定部
７ 記憶部
１０ 足
１１ 足底
２０ 選択部
３０ 膝固定解除装置
３１ 解除部
４０ 固定部
４１ 継ぎ手
５０ 下肢装具
５１ フレーム
５３ 第２装着部
５４ 第１装着部
５５ 本体部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者の足底の爪先側に設けられ、足底の爪先側の接地および離隔の少なくとも一方を検出する爪先センサーと、
前記足底の踵側に設けられ、足底の踵側の接地および離隔の少なくとも一方を検出する踵センサーと、
前記爪先センサーからの第１信号と前記踵センサーからの第２信号とによって、前記足底の複数の接地パターンを検出する検出部と、
前記複数の接地パターンの内、前記足底が地面から離隔している状態（以下、「遊脚状態」という）を判定し、前記使用者の複数の動作パターンに基づいて、前記遊脚状態であることに加えて前記使用者が歩行中である状態（以下、「歩行遊脚状態」という）を判定する判定部と、を備え、
前記複数の動作パターンは、
（第１条件）判定対象となる前記遊脚状態の時間的に直前における前記接地パターンの種類、
（第２条件）判定対象となる前記遊脚状態の時間的に前における所定の種類の前記接地パターンの継続時間、
（第３条件）判定対象となる前記遊脚状態の時間的に前における所定の接地パターンから異なる接地パターンへの変移時間、
（第４条件）判定対象となる前記遊脚状態と、該遊脚状態の時間的に前における遊脚状態との間における接地パターンの出現順序、
の、（第１条件）、（第２条件）、（第３条件）および（第４条件）の少なくとも一つを含む、動作検出装置。
【請求項２】
前記検出部は、
前記第１信号および前記第２信号のそれぞれが「接地」を示す場合には、前記接地パターンを、「足底接地状態」と判断し、
前記第１信号が「離隔」を示し、前記第２信号が「接地」を示す場合には、前記接地パターンを、「踵接地状態」と判断し、
前記第１信号が「接地」を示し、前記第２信号が「離隔」を示す場合には、前記接地パターンを、「爪先接地状態」と判断し、
前記第１信号および前記第２信号のそれぞれが「離隔」を示す場合には、前記接地パターンを、「遊脚状態」と判断する、請求項１記載の動作検出装置。
【請求項３】
前記判定部は、前記第１条件に基づく場合では、
判定対象となる前記遊脚状態の直前の接地パターンが前記踵接地状態および前記足底接地状態のいずれかである場合には、該遊脚状態を非歩行遊脚状態として判定し、
直前の接地パターンが前記爪先接地状態である場合には、該遊脚状態を、歩行遊脚状態として判定する、請求項２記載の動作検出装置。
【請求項４】
前記判定部は、前記第２条件に基づく場合では、
判定対象となる前記遊脚状態の直前の接地パターンの継続時間が、第１時間以上である場合および第２時間未満である場合のいずれかにおいては、該遊脚状態を、非歩行遊脚状態であると判定し、
前記第２時間以上前記第１時間未満である場合には、該遊脚状態を、歩行遊脚状態であると判定し、
前記第１時間は、前記第２時間よりも長い、請求項２又は３記載の動作検出装置。
【請求項５】
前記判定部は、前記第２条件に基づく場合では、
判定対象となる前記遊脚状態の時間的に前の前記足底接地状態が、第１時間以上である場合および第２時間未満である場合のいずれかにおいては、該遊脚状態を、非歩行遊脚状態であると判定し、
前記第２時間以上前記第１時間未満である場合には、該遊脚状態を、歩行遊脚状態であると判定し、
前記第１時間は、前記第２時間よりも長い、請求項２又は３記載の動作検出装置。
【請求項６】
前記判定部は、前記第３条件に基づく場合では、
判定対象となる前記遊脚状態の時間的に前における前記踵接地状態から前記足底接地状態までの変移時間が、第１時間以上である場合および第２時間未満である場合のいずれかにおいては、該遊脚状態を、非歩行遊脚状態であると判定し、
前記第２時間以上前記第１時間未満である場合には、該遊脚状態を、歩行遊脚状態であると判定し、
前記第１時間は、前記第２時間よりも長い、請求項２から５のいずれか記載の動作検出装置。
【請求項７】
前記判定部は、前記第３条件に基づく場合では、
前記判定対象となる前記遊脚状態の時間的に前における前記足底接地状態から前記爪先接地状態までの変移時間が、第１時間以上である場合および第２時間未満である場合のいずれかにおいては、該遊脚状態を、非歩行遊脚状態であると判定し、
前記第２時間以上前記第１時間未満である場合には、該遊脚状態を、歩行遊脚状態であると判定し、
前記第１時間は、前記第２時間よりも長い、請求項２から５のいずれか記載の動作検出装置。
【請求項８】
前記判定部は、前記第４条件に基づく場合では、
判定対象となる前記遊脚状態と該遊脚状態の時間的に前における前記遊脚状態との期間の接地パターンが、前記踵接地状態、前記足底接地状態および前記爪先接地状態の順序である場合には、該遊脚状態を、非歩行遊脚状態であると判定し、
判定対象となる前記遊脚状態と該遊脚状態の時間的に前における前記遊脚状態との期間の接地パターンが、前記足底接地状態および前記爪先接地状態の順序である場合には、該遊脚状態を、歩行遊脚状態であると判定する、請求項２から７のいずれか記載の動作検出装置。
【請求項９】
前記第１条件、前記第２条件、前記第３条件および第４条件のいずれを用いるかを選択する、選択部を更に備える、請求項１から８のいずれか記載の動作検出装置。
【請求項１０】
前記選択部は、前記使用者によって制御される、請求項９記載の動作検出装置。
【請求項１１】
前記爪先センサーおよび前記踵センサーの少なくとも一方は、圧力センサー、温度センサー、距離センサーおよび光センサーの少なくとも一つを備える、請求項１から１０のいずれか記載の動作検出装置。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか記載の動作検出装置と、
前記使用者の膝関節を固定する固定部の固定を解除する解除部と、を備え、
前記解除部は、前記動作検出装置からの検出結果に基づいて、前記固定部による固定を解除する膝固定解除装置。
【請求項１３】
前記解除部は、前記動作検出装置からの検出結果が「歩行遊脚状態」を示す場合には、前記固定部による固定を解除する、請求項１２記載の膝固定解除装置。
【請求項１４】
前記解除部は、前記使用者によって強制的に固定を解除する強制解除機構を備える、請求項１２又は１３記載の膝固定解除装置。
【請求項１５】
請求項１２から１４のいずれか記載の膝固定解除装置と、
前記使用者の膝関節を固定する固定部と、
前記使用者の大腿および下腿の少なくとも一部を覆う本体部と、を備える膝固定解除機能付き下肢装具。
【請求項１】
使用者の足底の爪先側に設けられ、足底の爪先側の接地および離隔の少なくとも一方を検出する爪先センサーと、
前記足底の踵側に設けられ、足底の踵側の接地および離隔の少なくとも一方を検出する踵センサーと、
前記爪先センサーからの第１信号と前記踵センサーからの第２信号とによって、前記足底の複数の接地パターンを検出する検出部と、
前記複数の接地パターンの内、前記足底が地面から離隔している状態（以下、「遊脚状態」という）を判定し、前記使用者の複数の動作パターンに基づいて、前記遊脚状態であることに加えて前記使用者が歩行中である状態（以下、「歩行遊脚状態」という）を判定する判定部と、を備え、
前記複数の動作パターンは、
（第１条件）判定対象となる前記遊脚状態の時間的に直前における前記接地パターンの種類、
（第２条件）判定対象となる前記遊脚状態の時間的に前における所定の種類の前記接地パターンの継続時間、
（第３条件）判定対象となる前記遊脚状態の時間的に前における所定の接地パターンから異なる接地パターンへの変移時間、
（第４条件）判定対象となる前記遊脚状態と、該遊脚状態の時間的に前における遊脚状態との間における接地パターンの出現順序、
の、（第１条件）、（第２条件）、（第３条件）および（第４条件）の少なくとも一つを含む、動作検出装置。
【請求項２】
前記検出部は、
前記第１信号および前記第２信号のそれぞれが「接地」を示す場合には、前記接地パターンを、「足底接地状態」と判断し、
前記第１信号が「離隔」を示し、前記第２信号が「接地」を示す場合には、前記接地パターンを、「踵接地状態」と判断し、
前記第１信号が「接地」を示し、前記第２信号が「離隔」を示す場合には、前記接地パターンを、「爪先接地状態」と判断し、
前記第１信号および前記第２信号のそれぞれが「離隔」を示す場合には、前記接地パターンを、「遊脚状態」と判断する、請求項１記載の動作検出装置。
【請求項３】
前記判定部は、前記第１条件に基づく場合では、
判定対象となる前記遊脚状態の直前の接地パターンが前記踵接地状態および前記足底接地状態のいずれかである場合には、該遊脚状態を非歩行遊脚状態として判定し、
直前の接地パターンが前記爪先接地状態である場合には、該遊脚状態を、歩行遊脚状態として判定する、請求項２記載の動作検出装置。
【請求項４】
前記判定部は、前記第２条件に基づく場合では、
判定対象となる前記遊脚状態の直前の接地パターンの継続時間が、第１時間以上である場合および第２時間未満である場合のいずれかにおいては、該遊脚状態を、非歩行遊脚状態であると判定し、
前記第２時間以上前記第１時間未満である場合には、該遊脚状態を、歩行遊脚状態であると判定し、
前記第１時間は、前記第２時間よりも長い、請求項２又は３記載の動作検出装置。
【請求項５】
前記判定部は、前記第２条件に基づく場合では、
判定対象となる前記遊脚状態の時間的に前の前記足底接地状態が、第１時間以上である場合および第２時間未満である場合のいずれかにおいては、該遊脚状態を、非歩行遊脚状態であると判定し、
前記第２時間以上前記第１時間未満である場合には、該遊脚状態を、歩行遊脚状態であると判定し、
前記第１時間は、前記第２時間よりも長い、請求項２又は３記載の動作検出装置。
【請求項６】
前記判定部は、前記第３条件に基づく場合では、
判定対象となる前記遊脚状態の時間的に前における前記踵接地状態から前記足底接地状態までの変移時間が、第１時間以上である場合および第２時間未満である場合のいずれかにおいては、該遊脚状態を、非歩行遊脚状態であると判定し、
前記第２時間以上前記第１時間未満である場合には、該遊脚状態を、歩行遊脚状態であると判定し、
前記第１時間は、前記第２時間よりも長い、請求項２から５のいずれか記載の動作検出装置。
【請求項７】
前記判定部は、前記第３条件に基づく場合では、
前記判定対象となる前記遊脚状態の時間的に前における前記足底接地状態から前記爪先接地状態までの変移時間が、第１時間以上である場合および第２時間未満である場合のいずれかにおいては、該遊脚状態を、非歩行遊脚状態であると判定し、
前記第２時間以上前記第１時間未満である場合には、該遊脚状態を、歩行遊脚状態であると判定し、
前記第１時間は、前記第２時間よりも長い、請求項２から５のいずれか記載の動作検出装置。
【請求項８】
前記判定部は、前記第４条件に基づく場合では、
判定対象となる前記遊脚状態と該遊脚状態の時間的に前における前記遊脚状態との期間の接地パターンが、前記踵接地状態、前記足底接地状態および前記爪先接地状態の順序である場合には、該遊脚状態を、非歩行遊脚状態であると判定し、
判定対象となる前記遊脚状態と該遊脚状態の時間的に前における前記遊脚状態との期間の接地パターンが、前記足底接地状態および前記爪先接地状態の順序である場合には、該遊脚状態を、歩行遊脚状態であると判定する、請求項２から７のいずれか記載の動作検出装置。
【請求項９】
前記第１条件、前記第２条件、前記第３条件および第４条件のいずれを用いるかを選択する、選択部を更に備える、請求項１から８のいずれか記載の動作検出装置。
【請求項１０】
前記選択部は、前記使用者によって制御される、請求項９記載の動作検出装置。
【請求項１１】
前記爪先センサーおよび前記踵センサーの少なくとも一方は、圧力センサー、温度センサー、距離センサーおよび光センサーの少なくとも一つを備える、請求項１から１０のいずれか記載の動作検出装置。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか記載の動作検出装置と、
前記使用者の膝関節を固定する固定部の固定を解除する解除部と、を備え、
前記解除部は、前記動作検出装置からの検出結果に基づいて、前記固定部による固定を解除する膝固定解除装置。
【請求項１３】
前記解除部は、前記動作検出装置からの検出結果が「歩行遊脚状態」を示す場合には、前記固定部による固定を解除する、請求項１２記載の膝固定解除装置。
【請求項１４】
前記解除部は、前記使用者によって強制的に固定を解除する強制解除機構を備える、請求項１２又は１３記載の膝固定解除装置。
【請求項１５】
請求項１２から１４のいずれか記載の膝固定解除装置と、
前記使用者の膝関節を固定する固定部と、
前記使用者の大腿および下腿の少なくとも一部を覆う本体部と、を備える膝固定解除機能付き下肢装具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−８１０１８（Ｐ２０１２−８１０１８Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２９０１９（Ｐ２０１０−２２９０１９）
【出願日】平成２２年１０月８日（２０１０．１０．８）
【出願人】（５０６０８７７０５）学校法人産業医科大学 (24)
【出願人】（５９１０６５５４９）福岡県 (121)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月８日（２０１０．１０．８）
【出願人】（５０６０８７７０５）学校法人産業医科大学 (24)
【出願人】（５９１０６５５４９）福岡県 (121)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]