バックドライバビリティ性を有する小型軽量な下半身用歩行支援機器の開発

• Project/Area Number: 18K10734
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
• Research Institution: Tokyo Metropolitan College of Industrial Technology
• Principal Investigator: 深谷 直樹 東京都立産業技術高等専門学校, ものづくり工学科, 准教授 (80353259)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2019: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 歩行補助 / パワーアシスト / 膝伸展歩行 / なじみ機構 / 協調リンク / 補装具駆動 / 歩行支援

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、歩行困難者を支援する小型軽量で装着者の身体に負担を強いないバックドライバビリティ性を有する歩行支援機器の開発である。本年度は昨年度開発した足関節アシスト装置に関する剛性不足、装着者の癖によるデータの不均一性の解消およびこれらを起因とする歩行状態の向上を目的に、足関節歩行ユニットの構造再設計とアシスト効果の向上を中心に実施した。従前の足関節歩行ユニットにおける問題は、足指をアシストするため5指それぞれをアシストするための部品を複雑に組み合わせた事が要因の一つである。このため強度を保持しつつ、部品点数を省略化することで剛性の向上を図ると共にアクチュエータからの動力伝達が効率的になるようリンク長の見直し、ワイヤ締結手法の改良を行った。データの不均一性解消については、装着時の歩行状態を分析 した結果、装着者の足と歩行ユニットとの密着性に課題があることが分かった。具体的には遊脚期に歩行ユニットが下方に垂れさがり密着度が下がること、垂れさがった分地面とのクリアランスが不足し、通常よりもより無意識に高く足を振り上げようとする、などである。よって歩行を阻害しないよう装着者の足を保持 するための固定具を開発し装着した。また蹴り出し時の接地力を向上させるため、ヒトの足底腱膜構造を参考にウインドラス機構を採用した。足指の背屈と足底 腱膜の収縮とを連動させることで足指接地時に荷重を加えると自動的に蹴り出し力を増強させる構造である。これらを組み合わせて歩行試験を行った結果、昨年度よりも安定的な歩行状態を維持しつつ接地荷重を12%向上させるに至った。

Research Products

• [Journal Article] 蹴り出し動作をアシスト可能な足指関節を有する歩行補助具 (2019)
  • Author(s): 深谷直樹、長谷川羽廷
  • Journal Title: 地域ケアリング Volume: 21(12) Pages: 43-47
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Development of toe assisting device for assisting walking (2019)
  • Author(s): Ujo Hasegawa, Naoki Fukaya
  • Organizer: The 8th International Conference on Manufacturing, Machine Design and Tribology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 歩行補助用足指補装具の開発 (2019)
  • Author(s): 長谷川羽廷、深谷直樹
  • Organizer: 日本機械学会 関東学生会第58回学生員卒業研究発表講演会
• [Presentation] 歩行補助用足指補装具の開発 (2019)
  • Author(s): 長谷川羽廷、深谷直樹
  • Organizer: 日本機械学会関東学生会第58回学生員卒業研究発表講演会