MASAATO-kun. Jr MASAATO-kun mini(通称)― · ⃝成人四肢麻痺者に使用.背臥位から腹臥位への姿勢 変換能力を高めるためには体重支持側体幹の運動性
下肢麻痺者用歩行補助ロボット...
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平成22年度 科学技術コーディネート事業
「育成試験」成果発表
下肢麻痺者用歩行補助ロボットWPALの実用化
アスカ株式会社開発本部 武満 知彦
自動車部品事業1954~
配電盤事業1963~
ロボット事業1986~
売上181億500名
売上133億 (73%) 売上16億 (9%) 売上32億 (18%)
アスカ株式会社 概要
ボディー部品 分電盤、制御盤 産業用ロボットシステム
2000~開発本部 START
2000~開発本部 START
本社工場(愛知県刈谷市)
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下肢麻痺者は車いす?
・日常生活や移動手段として車いすは,利便性が高く必要不可欠
・長年にわたる車いす上での生活は,骨粗鬆症や内臓疾患の一因になり、低い目線での生活による心理的なストレスをともなう
・「再び歩きたい」という強い願望があり、歩行補助装具による歩行再建が試みられてきた
下肢麻痺者脊髄損傷により脳からの信号路が遮断され、下肢麻痺が起こる
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脊椎損傷の発生頻度
毎年5000人以上発生車いす利用者は全国で10万人以上
脊椎損傷の発症年齢分布
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外側系に共通の問題・ 体幹拘束・ 装着困難・ 車いす併用不可
「外側系」装具 「内側系」装具
内側系の特徴・ 体幹フリー・ 座ったまま装着可・ 車いす併用可・ 優れた立位安定性
HGO ARGO Primewalk(股継手を内側に配置)
下肢麻痺者歩行装具
(藤田保健衛生大学により開発)(英国) (米国)
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内側系装具
股関節
膝関節
足関節
装具の問題点とその解決策
• 従来の装具の問題– 力源が無い → 歩行時の上肢負担が大きい– 膝・足関節が動かない → 車いすからの起立・着座が困難
• 力源のある実用的装具は存在しない→ 車いすからの起立と平地歩行を快適に実現する
⇒ 歩行補助ロボットWPALの開発Wearable Power-Assist Locomotor
+⇒
WPAL
各関節にモータを付加パワーアシスト
足
膝
股
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• 藤田保健衛生大学: 才藤栄一,清水康裕,平野 哲,田辺茂雄,
(実証試験、リハビリテーション担当) 加藤正樹,佐々木祥,井本大介,小山総市朗
• アスカ株式会社(ロボット担当): 武満知彦,中村清和,樋口 励
• 東名ブレース株式会社(装具担当): 宇野秋人
• 株式会社ティムス(取付金具担当): 林 正康
• 愛知県立芸術大学(デザイン担当): 中島 聡
研究開発メンバー(総勢14名,5機関)
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WPALの構成
車いす上では装具部の一部を装着している.WPAL使用時にロボット部と装具部を合体させる
WPAL専用サーボモータを
新規に開発
股関節モジュール
膝関節モジュール
足関節モジュール
WPAL本体
装具
ロボット部はモジュール化装具部はユーザ毎に個別対応
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制御部を内蔵した歩行器
バッテリーモータドライバ
表示パネル
押しボタンスイッチ、レバースイッチ
歩行器に制御部やバッテリーを組み込むことにより、歩行者には余分な負荷がかからないよう配慮した。
制御CPU
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WPAL試作機 これまでの軌跡
Primewalk 初代WPAL
2005.11
2代目WPAL
2006.03
3代目WPAL
2007.09
実証試験開始
専用モータ開発
4代目WPAL
2008.01
NEDO
2009~ 5代目WPALの開発
(財)科学技術交流財団 育成試験
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育成試験 実施項目①最適な歩行パターンを作成するための
パラメータ抽出技術の開発
歩行パターンの作成時に必要なパラメータの確定
最適歩行パターン評価項目の確定・ Borgスケール、心拍数、PCI・ 重心の左右移動振幅・ 上腕の筋肉の負荷計測
歩行パターン作成用パラメータの抽出
歩行パターンの評価技術 3次元動作解析技術
重心の左右移動振幅測定技術及び解析手法の確立
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育成試験 実施項目② - 1医療従事者が簡単に歩行パターンをアジャストできる
操作方法の開発
歩行パターン設定画面
実施項目①で確定した「WPALパラメータ」をこの画面で変更・設定し、これらのパラメータを元に歩行パターンを計算・自動生成する
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Stepping訓練:平行棒内での足踏み動作PTの介助により安全性を確保
トレッドミル歩行訓練:長時間かつ多数歩の連続歩行
平行棒歩行訓練:歩行の感覚を掴む
Th12 B 28yo
Th11 A 46yo Th6 A 58yo
歩行器歩行訓練:歩行器操作の習熟
Th11 A 46yo
①
②
③
④
育成試験 実施項目② - 2リハビリ訓練プログラムの確立
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育成試験 実施項目③下肢麻痺者が単独で容易に装着を行うための装具の開発
【大腿カフ部】
ポイント
ズレの軽減、簡便性の向上
【体幹サポート】
ポイント
単独での装着・固定を可能に
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残存 受傷後
年齢 性別 レベル 期間 起立 歩行 起立 歩行 時間(分) 距離(m)
A 30 男性 T12 約4年 監視 自立 自立 自立 40 580
B 46 男性 T11 約9年 監視 自立 自立 自立 10 40
C 59 男性 T6 約7年 監視 介助 自立 自立 4.5 30
D 59 女性 T6 約14年 介助 介助 自立 自立 7.8 65
E 42 男性 T6 約7年 監視 自立 自立 自立 5 50
F 31 男性 T12 約14年 監視 監視 自立 自立 15.5 210
G 48 男性 T9 約8年 監視 監視 自立 自立 12 99
Primewalk WPAL WPAL連続歩行
WPALの対象症例と能力
PW : Primewalk(力源無し)残存レベル:麻痺の範囲の分類.脊髄損傷によって障害が生じている部位を表す.Tは胸髄を指す.残存レベルより下では重度の運動麻痺が存在する.
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0123456789
10
0 1 2 3 4 5 6 7 8
歩行時間[分]
Bo
rg指
数
従来装具との比較(運動強度)
Borg指数
10: 非常にきつい
7: かなりきつい
5: きつい
4: ややきつい
3: 楽ではない
2: 楽である
1: かなり楽
0: 安 静
WPAL
Primewalk
Borg指数
80
90
100
110
120
130
140
150
160
0 1 2 3 4 5 6 7 8
WPAL
Primewalk
(拍/分)
(分)
脈拍
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WPAL適用範囲を広げる
病院・リハ施設での歩行
家庭での歩行リビング、台所、近所の散歩
職場での歩行工場、オフィス
今後の展開
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・制御装置の小型化モータードライバーの小型化制御部と歩行器の分離・携帯を可能に
・歩行器の小型化室内での使用を想定した形状、デザイン
・歩行パターン室内での歩行、旋回、段差越えを想定した歩行パターン
・安全性転倒防止センシング機能の精度向上その他フェールセーフ機能
・装着の容易化装具脱着機構の改良、操作性向上
歩行器と一体の制御装置 モータドライバ
今後の課題商品化に向けて、使い易さ、安全性、コストの追求
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WPAL開発に協力いただいている皆さん