2018 Fiscal Year Research-status Report

歩行安定性向上を目的とした麻痺側に対する上肢・下肢協調運動支援システムの開発

Research Project

Project/Area Number	18K12169
Research Institution	Shinshu University
Principal Investigator	塚原淳信州大学, 学術研究院繊維学系, 助教 (70601128)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	橋本稔信州大学, 繊維学部, 特任教授 (60156297)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2021-03-31
Keywords	歩行支援 / 麻痺側協調運動 / ウェアラブルロボット
Outline of Annual Research Achievements	本研究では，歩行に伴う上肢運動が歩行安定性や歩容変化に及ぼす影響を明らかにするとともに，脳卒中片麻痺患者に対して，麻痺側の上肢と下肢の協調運動をアシストする麻痺側用装着型ロボットの開発を目指すものである．本年度前半は，両腕を積極的に用いて歩行した場合と片麻痺上肢の拘縮状態を模擬した場合での歩行を比較し，四肢間の協調関係が歩行に及ぼす影響を，歩行速度・ストライド長・ケイデンス・加速度波形の周波数解析から算出されるHarmonic Ratio（HR）によって，歩行中の上肢運動による歩行特性の違いを検証した．その結果，最大歩行速度時において，両腕を使った歩行の方が，片腕を拘束した歩行より高いHR値を示した．HRの上昇は，歩行時における上肢運動が歩行の滑らかさ・安定性に関与している可能性を示している．また，片麻痺を模擬した状態で四肢をアシストするウェアラブルロボットcuraraを用いて歩行支援を行った．その結果，上肢・下肢を含めた歩行支援によって，歩行中の安定性を評価するHR値が，下肢のみの歩行支援と比較して向上する傾向が見られた．これらの結果から，麻痺側の上肢と下肢をアシストする歩行支援システムによって歩容の改善が期待できると言える．本年度後半では，まず，非麻痺脚の運動情報を姿勢方位基準装置(AHRS：Attitude Heading Reference System)によって計測し，逐次，麻痺脚の同調制御に反映させる片脚用curaraのプロトタイプを開発した．これによって，これまで麻痺側のみアシストを行っていた片脚用curaraに対し，非麻痺側との運動と協調したシステムを構築することができた．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 麻痺側用上肢・下肢協調運動支援システムの実現に向けて，当初掲げた研究開発項目の予定通り，順調に進展していると言える．
Strategy for Future Research Activity	麻痺側の上肢と下肢の協調運動をアシストする麻痺側用装着型ロボットの実現という目的に沿って，今後は，着脱の容易さや動きの親和性を考慮し，使用者が一人で着用できる上肢システムのハードウェアの開発を行うとともに，非麻痺側の運動情報に基づき，麻痺側上肢をアシストする制御手法の提案を行っていく予定である．