2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of High Performance Walking Training System with Active Sensing System
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15K01493
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| Research Institution | Nara National College of Technology |
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Principal Investigator |
早川 恭弘 奈良工業高等専門学校, 電子制御工学科, 教授 (50180956)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 高機能靴 / 歩行訓練 / アクティブ歩行器 / 歩行装具 / 空気圧ゴム人工筋 / 圧力分布 / 脳波 / ゴニオメータ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，人間の筋特性と同様の特性を持つ空気圧ゴム人工筋を用いて，歩行動作を再現し歩行補助を行う装具を実現するために，空気圧ゴム人工筋の基礎特性を明らかにし，歩行動作の補助を行うゴム人工筋を用いた「歩行補助装具」の開発を行った．ゴム人工筋の駆動には，自立型駆動のために空気圧源として，市販されている炭酸ガスカートリッジを用いた．ここで，炭酸ガス圧力は，レギュレータにより空気圧ゴム人工筋の耐圧まで減圧して使用した．また，角度センサとジャイロセンサにより装具大腿部の状態を推定し，取得データをArduino Fioに取り込んだ後，Xbeeを使用した無線通信によりArduino Unoに送信，比例弁の開閉量を制御し，加減圧を行った．さらに，制御回路や空気圧源は，装具の背中部分の骨格に固定し，スタンドアローンな状態で訓練を行えるよう設計を行った．
腸腰筋部における筋電位測定結果より，補助なし（0kPa）での歩行時最大％MVCは43.8％，最大補助（500kPa）での歩行時最大％MVCは25.4％となった．空気圧ゴム人工筋に印加する圧力が大きくなるにつれ，測定される筋電位（％MVC）が減少していることが分かった．したがって，装着した装具による補助を行わなかった場合より，補助を行った場合の方が測定される筋電位が減少することが明らかとなった．更に，測定される筋電位が減少している状態においても股関節の最大屈曲角度はほぼ一定であった．つまり，本装具は装着して補助機能を使用すると，歩行速度や歩幅（歩行時の足のふり幅）を一定に保ったまま，歩行に要する腸腰筋の筋力を低減できたといえる．これらの事から，製作した歩行補助装具の歩行動作補助機能は有効性があると考える．
さらに，歩行補助装具及び昨年度までに開発した高機能靴を用いた歩行訓練システムに関して，歩行時の各装置駆動タイミングを明らかにした．
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