Development of a stand-up robot for cerebrovascular disease

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15K01388
• Research Institution: International University of Health and Welfare
• Principal Investigator: 谷口 敬道 国際医療福祉大学, 保健医療学部, 教授 (90275785)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 糸数 昌史 国際医療福祉大学, 保健医療学部, 准教授 (00611683) ; 山本 澄子 国際医療福祉大学, 医療福祉学研究科, 教授 (30302102)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: リハビリテーションロボット / ニューロリハビリテーション / 脳卒中 / 立ち上がり動作 / 急性期リハビリテーション / 回復期リハビリテーション

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、脳卒中患者の早期離床を促すために理学療法士・作業療法士（以下、セラピスト）が患者をベッドサイドからの立ち上がりを誘導する治療動作に着目し、患者の麻痺側膝関節および足関節に駆動装置を取り付け制御する立ち上がり動作練習用ロボット（Stand Up Solution　以下SUS）を開発すること、開発したSUSの有用性を装着者の負担感、セラピストの負担感の両側面から明らかにすることを目的とした。
SUSの基本構成は、長下肢装具の膝関節部に伸展ユニット、足関節部に底屈制動ユニット、空気圧制御プログラム、視覚フィードバック装置である。外部力源は、工業用のエアコンプレッサを利用し出力を調整することで、立ち上がり動作の補助量を段階的に調整可能とした。また、立ち上がり動作を誘導するスイッチは自動制御とセラピスト側の判断による半自動制御の2種類を開発した。
第一研究は、装着者側の評価として健常成人30名を対象とした。方法は、対象者の体格に合わせたSUSを右下肢に装着し椅子からの立ち上がり動作を測定した。SUSの使用により、床反力、膝伸展モーメント、主観的評価において、装着者の負担を軽減することが明らかとなった。
第二研究は、セラピスト側の評価として腰痛などの治療を受けていない有資格者20名を対象とした。方法は、模擬患者（片麻痺）をセラピストが立ち上がり誘導した時の介助量をSUSの有無により比較した。介助量はセラピストの脊柱起立筋群、大腿直筋の筋活動量の変化、および主観的評価を用いた。立ち上がり動作に伴う重心の上方移動期では全測定筋でSUS有り群が減少し疲労感の減少を認めた。
ニューロリハビリテーションの観点に立てばリスク管理がされた環境で立ち上がり動作練習が繰り返し可能であれば、脳神経の再構築に促進的に作用することが考えられ、開発したSUS開発は有益な方向性を示唆したと考える。