起立·着席動作を支援する受動型外骨格機構の力学的特性評価

摘要

日本では10万人以上が脊髄損傷で不自由な日常生活を強いられている．その原因の4割を交通事故が占め，受傷年齢別では20代と50代が多い．脊髄損傷者が社会復帰するにあたり，社会生活に必要な起立·着席動作や立位移動を支援する機器は極めて限られているのが現状である．脊髄損傷などによる下肢運動機能障害者は，上肢上体の運動機能が損なわれていない場合，下肢運動機能の支援により大幅な自立性向上が見込まれる．このような使用者を想定し，筆者らはこれまでに新たな支援機器を提案し試作した．図1に示すこの機器は小型軽量で，受動型外骨格機構により身体動作に基づいた起立·着席動作を支援し，電動車輪を用いて立位移動を支援する．本稿では下肢への支援を行う外骨格機構について，通常の起立·着席動作に沿った姿勢遷移動作を可能とする関節発生モーメントや寸法等の仕様設定，そして，それを実現するための数値計算を活用した設計手法について説明する．また，試作機から得られた関節発生モーメントの計測値と，脊髄損傷者による起立·着席動作における関節負荷モーメントから，人と受動型外骨格機構の協調動作における力学的特性を検証し，提案手法による起立·着席動作の実現可能性および有効性を検証する．