せん断型コンパクトMRブレーキを用いたインテリジェント下肢装具の研究開発－第1報：せん断型コンパクトMRブレーキの開発と制御型短下肢装具への応用

摘要

本研究では，中枢神経系の麻痺により歩行が困難となった患者らの歩行をインテリジェントにサポートし，歩行のリハビリテーションを促進する目的で制御型下肢装具の実現を目指している．特に本稿では，制御型短下肢装具の足関節トルクの制御に必要なコンパクトなせん断型MR流体ブレーキの開発およびこれを搭載した制御型短下肢装具の開発に関して述べた．第2章においては，せん断型コンパクトMRブレーキを実現する上で必要なブレーキの構造について述べ，特に検証が必要であった微小ギャップにおけるMR流体の特性に関して実験を行った．実験の結果，50[μm]ギャップにおいて，従来と同等の特性を示した．この結果から，以後開発されたブレーキにおいては50[μm]ギャップの多層ディスク構造を採用した．第3章においては，第2章にて提案したブレーキ構造を元にせん断型コンパクトMRブレーキの一次試作機(SCMRB-1)およびこれを搭載した制御型短下肢装具一号機を開発した．基本的な機能の確認はできたが，設計目標を十分に満たすことはできなかった．第4章においては，第3章で得られた経験を元にいくつかの設計変更を経てせん断型コンパクトMRブレーキの二次試作機(SCMRB-2)および制御型短下肢装具二号機を開発した．二号機においては，ブレーキ単体での性能も実用機に近い性能を得た．さらに短下肢装具においてはリンク機構によるトルクの増幅を加えて，臨床実験に使用可能な装具を実現した．