健常者および片麻痺患者の歩行中のロボット膝外骨格の概念実証。

- 簡単な名前: 片側ロボット膝外骨格の概念実証と歩行の対称性に対するその効果の評価。

- 材料: 研究者らは、ユーザーの膝と足首に合わせて配置された 2 つの関節で構成される膝足首足装具 (KAFO) を開発しました。 バーの長さとブレースの位置は、さまざまなユーザーの人体測定に合わせて調整できます。 膝関節は、ハーモニック ドライブ CSD-20-160-2AGR (Harmonic Drive LLC、EE.UU) と結合された DC ブラシレス モーター EC-60 flat 408057 (Maxon ag、スイス) によって駆動されます。 このシステムの伝達比 1:60 により、平均トルク 35Nm を加えることができます。 プロトタイプの足首関節は非作動かつ無制限のままであり、矢状面内での自由な動きを可能にします。 KAFOの総重量は約4kgです。

プロトタイプには、ロボットの関節の屈曲角度やユーザーとロボット間の相互作用トルクなど、制御に使用されるシステム変数に関する情報をリアルタイムで提供するセンサーが装備されています。 さらに、ユーザーの歩行運動学は慣性測定ユニット (IMU) によって測定され、両足の床との接触は力感知抵抗器 (FSR) によって測定されます。

このシステムは、適応周波数発振器を使用して対側肢の連続歩行位相を推定し、次の 2 つの異なる制御戦略に従って麻痺した脚を同期的に支援します: (1) 健常な脚の動きを再現する (エコー戦略) または (2) 健康な脚を誘導する麻痺のある脚の歩行パターン (パターン戦略)。 ロボットの動作は、補助脚の歩行段階に依存します。立脚段階では、ロボットは脚と外骨格で構成されるシステムがユーザーの体重に負荷をかけ、崩れないように手足を強化します。一方、遊脚段階では、ロボットがユーザーの体重をガイドします。必要に応じて支援 (AAN) パラダイムに従った手足の動きにより、所定の軌道の周囲に力のトンネルが形成されます。

- 手順: 被験者は、5 分間の試行中にトレッドミル上を一定の速度で歩くように指示されました。 すべての被験者は 4 つの異なる種類のトライアルを実行しました。 (1) NoExo: 被験者は基礎運動を取得するために慣性センサーとインソール圧力センサーのみを着用しました。 (2) フリー: 被験者は外骨格を装着しましたが、アクチュエータは機械的に切り離されていたため、膝の自由な動きが可能でした。 (3) エコー: このデバイスは、エコー制御戦略に従って歩行補助を提供しました。 (4) パターン: デバイスはパターン戦略に従って歩行補助を提供しました。 試験中、患者は安全帯を着用していましたが、体重を支えることはできませんでした。 試験の実行に先立って、歩行速度は被験者によって快適なレベルに自己選択されました。 被験者は試験間の適応と学習への影響を避けるために、試験の間に少なくとも 5 分間休憩しました。

健康な被験者も、可変歩行速度 (VariableSpeed) で以前の試験を実行しました。 彼らは NoExo 条件と同様にトレッドミル上を歩きましたが、歩行速度は 1km/h から 3km/h まで 0.2km/h 刻みで少なくとも 15 秒間ランダムに変化しました。

- 介入提供者 治験中は理学療法士とエンジニアが立ち会います。 1 つ目は、被験者の基礎歩行を評価し、支援が提供されている間の被験者の状態を評価する責任があります。 エンジニアはデバイスの管理とデータの記録を担当します。

両研究者は直接監督することによって介入に対する忠実度を監視している。

• 配信モード プロトコルは一度に 1 人の参加者に提供されます。 各患者はプロトコールを 1 回完了します。
• 所在地 ベアタ・マリア・アナ病院（マドリード、スペイン）
• カスタマイズと変更 プロトコルはアプリケーション間で変更されません。 患者への唯一の適応は、試験用に快適な歩行速度を選択することです。