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階段昇降に対応した歩行リハビリテーションシステム

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TX テクノロジー・ショーケース
in つくば 2010
医療・福祉・介護
P-50
階段昇降に対応した歩行リハビリテーションシステム
■ はじめに
老化や長期の寝たきり状態による筋力の低下、脳卒中・
脳梗塞等の救命率の上昇により歩行のリハビリテーション
を必要とする人が年々増えてきている。一方で、歩行練習
をサポートする理学療法士の数は、近年急激に増加して
いるものの、十分とは言えない。結果として、ある程度の機
能回復で急性期の歩行練習を終え、機能低下を防ぐ維持
期の練習を続ける人も少なくない。
これに対して、我々はバーチャルリアリティ技術の一つ
である歩行感覚呈示装置を用いて、あらかじめ記録した
健常者の足の動きに沿って、患者の足をマニピュレータ
で直接動かすことで練習を効率的に行うシステムを開発し
た。ところで、これまで本装置による歩行練習は、平地歩
行を対象としてきた。しかしながら、実生活では地面は平
らな場所だけでなく、様々な段差が存在する。本研究では、
階段を上り下りする感覚を提示する手法を開発した。
■ システム構成
1.ハードウエア
本装置(図1)は、スライダクランク機構を介してユーザの
足を前後に移動させることで、一般的な健常者の歩行速
度である1.0 m/sの歩行速度を実現した。機構の先端には
上下動するリニアアクチュエータが取り付けられており、ユ
ーザはこのアクチュエータの先端に取り付けられた30cm
四方の床板(フットパッド)に足を載せて、歩行感覚を体験
する。また、フットパッドにはユーザの体重移動を計測す
るための圧力センサを取り付けた。
2.ソフトウエア
フットパッドの移動軌跡は、事前に計測した健常者の足
(かかと)の動きをモーションキャプチャシステムで記録し、
かかとの相対移動軌跡を算出する。この軌跡に沿ってフッ
トパッドを動かすことで、階段を上り下りする感覚を作り出
す。なお、本研究では、単純にフットパッドを周期的に動
かす受動歩行モードと、フットパッドの圧力センサの値か
らユーザの適切な体重移動を検出した場合に、次の足が
前に出る、上級者向けの能動歩行モードを用意した。
■ 評価実験
歩行練習中の麻痺患者の足の筋電位を計測したところ、
麻痺側の膝を伸ばす内側広筋が周期的な活動をしている
(図2)ことがわかり、能動歩行においては床を蹴る動作の
時に働く腓腹筋が活動することがわかった。これより階段
歩行の訓練にも適用可能であることが示唆された。
■ おわりに
本研究では、ユーザに階段歩行時の軌跡を提示するこ
とで、階段歩行練習が可能であることが示された。階段歩
行は、ユーザの運動負荷が高い。例えば、階段の高さを
調節することで、ユーザの運動量をコントロールして、平
地歩行の歩行練習時間(現状は1回20分)を短縮するなど
新たな練習方法への展開が期待できる。
代表発表者
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所
筑波大学 大学院 システム情報工学研究科
知能機能システム専攻
属
問合せ先
〒305-8573 茨城県つくば市天王台 1-1-1
第三エリア 3M 棟 2 階
TEL: 029-853-5062, FAX: 029-853-5062
[email protected]
−52−
図 1.歩行リハビリテーションシステム
図 2.麻痺足の内側広筋の筋電位変化
■ キーワード: (1) 歩行リハビリテーション
(2) 歩行感覚提示装置
(3) ニューロリハビリテーション
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