不完全麻痺者のための歩行訓練システムの開発

本研究では,運動補助や電気刺激のタイミングなど歩行改善に有益な情報を麻痺者に呈示,さらに訓練の達成度を自動的に評価するセンサシステムを開発することを目的に,下肢運動機能麻痺者を対象とした歩行訓練や機能的電気刺激(FES)による歩行再建において脚部の状態を計測する身体装着型センサとその波形処理方法を検討した.センサシステムは,大腿,脛,足背に装着した複数のジャイロスコープ(角速度計)から構成される.また,センサの評価のため,加速度計,ゴニオメータ(関節角度計),アルミ電極から構成される接地状態認識装置を用いた.1軸アーム動作による評価実験と,3名の健常者においてアルミ板上での歩行実験を行い,各センサから得られたデータを解析した.その結果,ジャイロスコープ間の出力の差分により得られる関節角速度を数値積分することにより,膝と足関節の関節角度を正確に測定できることがわかった.特に,歩行中の関節角度を複数のジャイロスコープにより計測する場合には,センサを装着する位置が影響することを実験的に確認し,少しの注意を払うことによって,ゴニオメータと同様の計測結果を得られることが実験的に示された.また,それらジャイロスコープにより,立脚期と遊脚期の識別することが可能性であり,床に非接触で安定して歩行期を識別できる小型センサを構築でき,それらセンサを用いることにより歩行能力を評価し,歩行訓練に有用な情報を訓練者に呈示できることが分かった.

本研究では,運動補助や電気刺激のタイミングなど歩行改善に有益な情報を麻痺者に呈示,さらに訓練の達成度を自動的に評価するセンサシステムを開発することを目的に,下肢運動機能麻痺者を対象とした歩行訓練や機能的電気刺激(FES)による歩行再建において脚部の状態を計測する身体装着型センサとその波形処理方法を検討した.センサシステムは,大腿,脛,足背に装着した複数のジャイロスコープ(角速度計)から構成される.また,センサの評価のため,加速度計,ゴニオメータ(関節角度計),アルミ電極から構成される接地状態認識装置を用いた.1軸アーム動作による評価実験と,3名の健常者においてアルミ板上での歩行実験を行い,各センサから得られたデータを解析した.その結果,ジャイロスコープ間の出力の差分により得られる関節角速度を数値積分することにより,膝と足関節の関節角度を正確に測定できることがわかった.特に,歩行中の関節角度を複数のジャイロスコープにより計測する場合には,センサを装着する位置が影響することを実験的に確認し,少しの注意を払うことによって,ゴニオメータと同様の計測結果を得られることが実験的に示された.また,それらジャイロスコープにより,立脚期と遊脚期の識別することが可能性であり,床に非接触で安定して歩行期を識別できる小型センサを構築でき,それらセンサを用いることにより歩行能力を評価し,歩行訓練に有用な情報を訓練者に呈示できることが分かった.