動力付き股関節外骨格支援研究

外骨格を使用したコミュニティでの歩行を実現する上での 1 つの重要な課題は、さまざまな運動タスクを達成するための適応制御システムを提供することです。 今日の多くの外骨格は、人間の筋骨格系に対するデバイスの影響を詳細に理解することなく開発されています。 この研究は、制御システムが運動学、動力学、筋肉活性化パターンなどの人間の生体力学にどのように影響するかという問題を調査することに関心があります。 人間の生体力学に基づいて外骨格コントローラーを最適化し、タスクに基づいて制御を適応させることで、この作業は患者に最大の利益をもたらし、補助的な股関節外骨格で最先端を進めることができます。 下肢支援技術の恩恵を受ける可能性のある大規模な患者集団は、この提案が対象とする特定の集団である脳卒中生存者です。 歩行能力を回復した脳卒中生存者に共通する特徴の 1 つは、股関節の筋肉が遠位の筋力低下のために過負荷になっていることです。 研究者らは、立ち上がる、歩く、階段や坂道を上るなど、ほとんどの移動活動で大きな出力を生成する必要がある近位の筋肉組織を強化するために、電動股関節外骨格を使用することを提案しています。 脳卒中生存者のもう 1 つの生体力学的側面は、運動学、動力学、および筋肉の活性化に関して非対称な歩行です。 研究チームは、コミュニティでの歩行を強化するために、どのような外骨格支援が脳卒中生存者にとって最も有益であるかを調べます。 仮説は、歩行が非対称であるため、モビリティを支援するために最適な支援を提供するには、コントローラーが非対称である必要があるというものです。 このグループの長期的な研究目標は、歩行速度や地域での歩行能力などの臨床結果を改善することにより、重度の下肢障害を持つ個人にとって非常に価値のある電動補助外骨格デバイスを作成することです。 提案されたプロジェクトの全体的な目的は、適応コントローラーを備えた股関節外骨格を使用して、下肢欠損のある脳卒中生存者を支援し、地域の歩行能力を向上させることの生体力学的効果を研究することです。 両方の目的を包括する中心的な仮説は、環境地形に適応する外骨格制御が、コミュニティでの歩行タスクにおける人間の外骨格ユーザーのモビリティ メトリックを改善するというものです。 その理由は、人間の生体力学はタスクに基づいて変化するため、外骨格コントローラーも同様に、人間の行動に合わせて支援レベルを最適化する必要があるからです。 提案された研究の最初の目的は、コミュニティの歩行能力を向上させるために環境に適応する外骨格制御の利点を判断することです。 チームは以前、トレッドミルで健常者を対象に自律的な股関節外骨格を設計し、広範囲にテストしました。 研究者は、制御フレームワークを地上歩行に拡張し、支援の大きさとタイミング レベルを調整して、新しい地形公園の階段や斜面を効率的に移動できるようにすることを計画しています。 研究者は、移動タスクに基づいて支援戦略を適応させるコントローラーと、外骨格を装着していない静的コントローラーを比較することを計画しています。 この目的の主な仮説は、環境地形に適応する外骨格制御により、コミュニティでの歩行タスクにおける人間の外骨格ユーザーのタスク完了速度などのモビリティ メトリックが向上するというものです。 これらの目的の期待される結果は、地上歩行、スロープ、階段などのコミュニティの歩行タスクでロボット外骨格を使用した股関節支援を適用する際の生体力学的および臨床的効果の理解を深めることです。 この作業は、電動股関節自律外骨格を使用して、歩行障害者の生体力学を改善するためにコントローラーを最適化するためのより広範な計画された研究の基礎的なスタートとして機能します。