TX テクノロジー・ショーケース in つくば 2010

■ はじめに

老化や長期の寝たきり状態による筋力の低下、脳卒中・

脳梗塞等の救命率の上昇により歩行のリハビリテーション

を必要とする人が年々増えてきている。一方で、歩行練習

をサポートする理学療法士の数は、近年急激に増加して

いるものの、十分とは言えない。結果として、ある程度の機

能回復で急性期の歩行練習を終え、機能低下を防ぐ維持

期の練習を続ける人も少なくない。 これに対して、我々はバーチャルリアリティ技術の一つ

である歩行感覚呈示装置を用いて、あらかじめ記録した

健常者の足の動きに沿って、患者の足をマニピュレータ

で直接動かすことで練習を効率的に行うシステムを開発し

た。ところで、これまで本装置による歩行練習は、平地歩

行を対象としてきた。しかしながら、実生活では地面は平

らな場所だけでなく、様々な段差が存在する。本研究では、

階段を上り下りする感覚を提示する手法を開発した。

■ システム構成

1.ハードウエア 本装置(図1）は、スライダクランク機構を介してユーザの

足を前後に移動させることで、一般的な健常者の歩行速

度である1.0 m/sの歩行速度を実現した。機構の先端には

上下動するリニアアクチュエータが取り付けられており、ユ

ーザはこのアクチュエータの先端に取り付けられた30cm四方の床板（フットパッド）に足を載せて、歩行感覚を体験

する。また、フットパッドにはユーザの体重移動を計測す

るための圧力センサを取り付けた。 2.ソフトウエア フットパッドの移動軌跡は、事前に計測した健常者の足

(かかと）の動きをモーションキャプチャシステムで記録し、

かかとの相対移動軌跡を算出する。この軌跡に沿ってフッ

トパッドを動かすことで、階段を上り下りする感覚を作り出

す。なお、本研究では、単純にフットパッドを周期的に動

かす受動歩行モードと、フットパッドの圧力センサの値か

らユーザの適切な体重移動を検出した場合に、次の足が

前に出る、上級者向けの能動歩行モードを用意した。

■ 評価実験

歩行練習中の麻痺患者の足の筋電位を計測したところ、

麻痺側の膝を伸ばす内側広筋が周期的な活動をしている

(図2)ことがわかり、能動歩行においては床を蹴る動作の

時に働く腓腹筋が活動することがわかった。これより階段

歩行の訓練にも適用可能であることが示唆された。

■ おわりに

本研究では、ユーザに階段歩行時の軌跡を提示するこ

とで、階段歩行練習が可能であることが示された。階段歩

行は、ユーザの運動負荷が高い。例えば、階段の高さを

調節することで、ユーザの運動量をコントロールして、平

地歩行の歩行練習時間(現状は1回20分）を短縮するなど

新たな練習方法への展開が期待できる。

図 1.歩行リハビリテーションシステム

図 2.麻痺足の内側広筋の筋電位変化

医療・福祉・介護

階段昇降に対応した歩行リハビリテーションシステム

代表発表者 �� ����� ����� 所 属 筑波大学 大学院 システム情報工学研究科

知能機能システム専攻

問合せ先 〒305-8573 茨城県つくば市天王台 1-1-1 第三エリア 3M 棟 2 階

TEL: 029-853-5062, FAX: 029-853-5062 yano@iit.tsukuba.ac.jp

■ キーワード： (1) 歩行リハビリテーション

(2) 歩行感覚提示装置 (3) ニューロリハビリテーション

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