両足首エクソスケルトンを用いた歩行性能推定のためのリアルタイム制御器の開発
2026年8月19日 更新者：University of Nebraska
ロボット足首エクソスケルトンにおける個別化支援を可能にする制御装置の開発
本研究は、歩行中の人々をより適切にサポートするために、リアルタイムで自己調整可能なロボット足首エクソスケルトン（Biomotum）用の新しいコントローラーの開発とテストを行っています。
このシステムは、各個人の動き方を学習し、歩行をより楽で効率的に感じさせるために、支援の量とタイミングを自動的に調整します。
装着者からの情報を利用することで、エクソスケルトンはその人に最適な支援レベルを迅速に見つけることができます。
長期的な目標は、移動能力に制限のある人々がより快適に、より少ない労力で動けるようにする、パーソナライズされた歩行支援を創り出すことです。
調査の概要
詳細な説明
このプロジェクトは、歩行中の代謝コストを最小限に抑え、筋活動パターンを最適化することにより、各ユーザーに合わせて支援をパーソナライズするロボット足首エクソスケルトン（Biomotum）のリアルタイム適応制御器を開発・テストすることを目的としています。
ヒューマン・イン・ザ・ループ最適化と高度な筋骨格モデリングを利用して、制御器はトルクの大きさとタイミングを動的に調整し、現在の方法よりも迅速に最適な性能を達成します。
研究の種類
介入
入学 (推定)
6
段階
- 適用できない
連絡先と場所
このセクションには、調査を実施する担当者の連絡先の詳細と、この調査が実施されている場所に関する情報が記載されています。
研究連絡先
- 名前：Farah Fallahtafi, PhD
- 電話番号：4025543075
- メール：ffallahtafti@unomaha.edu
研究場所
-
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Nebraska
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Omaha、Nebraska、アメリカ、68108
- Biomechanics Research Building, University of Nebraska at Omaha
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参加基準
研究者は、適格基準と呼ばれる特定の説明に適合する人を探します。これらの基準のいくつかの例は、人の一般的な健康状態または以前の治療です。
適格基準
就学可能な年齢
- 大人
健康ボランティアの受け入れ
はい
説明
選定基準:
- トレッドミルで10分間独立して歩行可能であること、
- 歩行や運動を制限する神経学的、心血管系、肺、または筋骨格系の疾患がないこと、
- 現在下肢の痛みや怪我がないこと、
- 外骨格と安全ハーネスを着用でき、インフォームドコンセントを提供できること
除外基準:
- 歩行やバランスに影響を与える神経疾患の既往歴があること、
- 現在または最近の下肢筋骨格系の損傷や手術があること、
- 歩行中の慢性的な下肢痛があること、
- 中程度の強度の運動に参加できないこと、
- 歩行に補助具を必要とすること、
- 運動によって悪化する可能性のある代謝性または全身性疾患があること
研究計画
このセクションでは、研究がどのように設計され、研究が何を測定しているかなど、研究計画の詳細を提供します。
研究はどのように設計されていますか？
デザインの詳細
- 主な目的：デバイスの実現可能性
- 割り当て：なし
- 介入モデル：単一グループの割り当て
- マスキング：なし（オープンラベル）
武器と介入
参加者グループ / アーム |
介入・治療 |
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実験的：パーソナライズドロボット足首外骨格コントローラーの単一アーム研究
このアームでは、単一の参加者が2つの異なる測定を受け、代謝コストの推定方法と代謝コストのゴールドスタンダード測定法を比較する被験者内デザインを採用しています。
このデザインにより、同じ個人内で各方法（推定法とゴールドスタンダード法）の効果を直接比較することができ、被験者間変動を最小限に抑え、分析の統計的検出力を高めることができます。
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この介入は、各参加者の歩行力学に基づいて底屈トルクを調整するリアルタイム適応コントローラーを備えたロボットアンクル外骨格を使用します。
固定または事前プログラムされた支援レベルを使用する標準的な外骨格コントローラーとは異なり、このシステムはヒューマンインザループ最適化を採用し、トレッドミル歩行中にトルクの大きさとタイミングを継続的に更新します。
コントローラーは、代謝推定、運動学的データ、筋骨格モデリングを統合し、歩行努力を軽減し筋活性化効率を向上させる個別化された支援パターンを特定します。
参加者は複数の歩行試験を完了し、コントローラーは最適な個別設定を決定するために支援を自動的に修正します。
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この研究は何を測定していますか？
主要な結果の測定
結果測定 |
メジャーの説明 |
時間枠 |
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ロボットアンクルエクソスケルトンコントローラーのリアルタイム動作成功
時間枠：研究完了まで、平均1年間
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デバイスの実現可能性は、トレッドミル歩行中のロボットアンクル外骨格および適応コントローラーの成功したリアルタイム動作によって評価されます。
実現可能性は、システムの故障、中断、または安全関連の終了なしに、入ってくる生体力学および生理学的データに基づいてリアルタイムで支援トルクを継続的に生成、更新、および適用するコントローラーの能力として定義されます。
成功した動作は、歩行試験全体での継続的なコントローラー機能および同期データ取得によって確認されます。
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研究完了まで、平均1年間
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二次結果の測定
結果測定 |
メジャーの説明 |
時間枠 |
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間接熱量測定により測定された外骨格支援歩行中の正味代謝率
時間枠：研究完了まで、平均1年
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トレッドミル歩行中の純酸素消費量（VO₂）と二酸化炭素産生量（VCO₂）は、間接熱量測定法（Cosmed K5、Cosmed USA Inc.、シカゴ、イリノイ州）を用いて測定されます。
代謝率は、定常状態の歩行条件下で標準方程式を用いて計算されます。
異なる外骨格支援構成における代謝需要を特徴づけるため、定期的な間隔で測定が行われます。
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研究完了まで、平均1年
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関節スペース筋骨格モデリングから導出される推定代謝率
時間枠：研究完了まで、平均1年間
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推定代謝率は、トレッドミル歩行中に収集された運動学的および力学的データを使用して、関節空間筋骨格モデルから導出されます。
モデルベースの推定値は、ストライドごとに計算され、間接熱量測定による直接測定値と比較できる代謝要求の間接的推定値を提供します。
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研究完了まで、平均1年間
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関節空間筋骨格モデリングから導出された下肢筋の推定活性化
時間枠：研究完了まで、平均1年間
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下肢筋の活動パターンは、トレッドミル歩行中に収集されたモーションキャプチャおよび床反力データに基づく関節空間筋骨格モデルを使用して推定されます。
推定筋活動値は歩行周期ごとに計算され、外骨格支援歩行中の神経筋関与を特徴づけます。
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研究完了まで、平均1年間
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歩行中の表面筋電図による下肢筋活動の測定
時間枠：研究完了まで、平均1年
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表面筋電図（Delsys）を用いて、トレッドミル歩行中の下肢筋肉（例えば、前脛骨筋、内側腓腹筋、外側腓腹筋、ヒラメ筋）の筋活動を測定します。
筋電図信号は連続的に収集され、外骨格支援歩行中の筋活動パターンを定量化するために処理されます。
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研究完了まで、平均1年
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単一の研究訪問時に実施されたトレッドミル歩行試験中に
時間枠：試験完了までの平均1年間
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ヒューマン・イン・ザ・ループ最適化試験中に、連続した歩行バウト間でのコントローラーゲインおよびタイミングパラメータの変化を評価することにより、コントローラーパラメータの収束が評価されます。
収束は、最適化プロセス中にコントローラーパラメータが事前定義された範囲内で安定化することと定義されます。
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試験完了までの平均1年間
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協力者と研究者
ここでは、この調査に関係する人々や組織を見つけることができます。
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捜査官
- 主任研究者：Farah Fallahtafti, PhD、Department of Biomechanics, University of Nebraska at Omaha
研究記録日
これらの日付は、ClinicalTrials.gov への研究記録と要約結果の提出の進捗状況を追跡します。研究記録と報告された結果は、国立医学図書館 (NLM) によって審査され、公開 Web サイトに掲載される前に、特定の品質管理基準を満たしていることが確認されます。
主要日程の研究
研究開始 (推定)
2026年9月1日
一次修了 (推定)
2028年8月1日
研究の完了 (推定)
2028年12月1日
試験登録日
最初に提出
2025年12月5日
QC基準を満たした最初の提出物
2026年1月30日
最初の投稿 (実際)
2026年2月6日
学習記録の更新
投稿された最後の更新 (実際)
2026年8月21日
QC基準を満たした最後の更新が送信されました
2026年8月19日
最終確認日
2025年12月1日
詳しくは
本研究に関する用語
その他の研究ID番号
- 0587-25-FB
- 55136 (その他の助成金/資金番号：Nebraska Research Initiative)
個々の参加者データ (IPD) の計画
個々の参加者データ (IPD) を共有する予定はありますか?
いいえ
IPD プランの説明
IPDは共有されません。これは、モデリングソフトウェアが使用するベースライン測定値に対してのみ直接測定が行われるためです。
使用されたスクリプトとコードはオープンソースを通じて共有されますが、被験者のデータは含まれません。
医薬品およびデバイス情報、研究文書
米国FDA規制医薬品の研究
いいえ
米国FDA規制機器製品の研究
はい
この情報は、Web サイト clinicaltrials.gov から変更なしで直接取得したものです。研究の詳細を変更、削除、または更新するリクエストがある場合は、register@clinicaltrials.gov。 までご連絡ください。 clinicaltrials.gov に変更が加えられるとすぐに、ウェブサイトでも自動的に更新されます。