歩行者に同調する歩行練習装置の開発と歩行能力評価への応用

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24500621
• Research Institution: Fujita Health University
• Principal Investigator: 田辺 茂雄 藤田保健衛生大学, 医療科学部, 准教授 (50398632)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: トレッドミル / 歩行分析

Outline of Annual Research Achievements

平成26年度の研究においては，歩行に自動的に同調するトレッドミル制御手法について検討した．基本的な制御としては，レーザ式測域センサで計測した歩行時間距離因子から推定歩行速度を算出し，その速度でベルト駆動する．加えて，歩行者の位置変動に応じてフィードバック制御を行う．
制御の検討はまず，健常歩行速度推定について行った．推定には歩行速度および歩行者の歩容も影響すると考えられたため，時速1.8km，2.7km，3.6kmの3条件，歩幅は快適より狭い歩幅，快適な歩幅，快適より広い歩幅の3条件とし，すべての組み合わせ計9条件でトレッドミル歩行を行った．レーザ式測域センサ情報から推定した結果，その絶対誤差のピークは時速0.03km/h，相対誤差のピークは1%と高い精度で推定が可能であった．
次に，フィードバック制御に必要なゲインと積分時間について検討した．その結果，時速1.0km/hから3.0km/hのトレッドミル歩行においてほぼ一定の値を示した．
最後に，脳卒中片麻痺患者を模した模擬患者歩行を行い，検討した．過去の報告によると，脳卒中片麻痺患者の歩行速度は時速1.0km/hから3.0km/hであり，立脚時間，遊脚時間等の時間因子は歩行速度によって変化する．この報告を基に各歩行速度の時間因子を算出し，トレッドミルの前方に設置したスクリーンに両下肢が取るべき歩行周期を提示した状態で，被験者はそれに併せて歩行を行った．その結果，脳卒中片麻痺患者においては，フィードバック制御に必要なゲインと積分時間が健常者と異なる可能性が示唆された．
研究期間全体を通じての研究成果としては，本研究の目的であった足部運動軌道推定，歩行時間距離因子算出，トレッドミルの自動速度制御を検討することができた．