ロボット付き杖が運動機能障害のある個人の支援に役立つ

コロンビア工科大学のSunil Agrawal教授率いる研究チームは、単純な杖を軽いタッチの支援機能を持つロボット装置に変えました。この新しい装置、CANINEは、歩行能力が損なわれた高齢者や個人の支援に役立ちます。研究チームは、クラシックな杖に電子機器や計算技術を追加しました。この研究は、IEEE Robotics and Automation Lettersに掲載されています。

研究チームは、自律ロボットが人間と「歩く」ことができ、軽いタッチの支援を提供することを実証しました。これは、バランスをとるために、誰かが近くに立っている人に触れるのと似ています。

Sunil Agrawalは、運動機能障害のある個人の支援に役立つ新しい技術について話しました。彼は、コロンビア大学のData Science Instituteのメンバーでもあります。

「高齢者は、支援のために軽い手の導きを必要とすることがよくあります」と彼は述べました。「私たちは、歩行中の人物を自動で追跡し、並んで移動するロボット付き杖を開発しました。被験者は、歩行の長さやリズムを記録するセンサー付きのマットの上を歩きます。つまり、歩行の空間と時間のパラメータを分析し、歩行のガイトと軽いタッチの影響を調べることができます。」

ロボット付き杖、またはCANINEは、モバイルアシスタントの一種です。歩行中の個人の自己認識、つまりプロプライオセプションを支援できます。これにより、個人の安定性とバランスが向上します。

Joel Steinは、Simon Brauch Professor of Physical Medicine and Rehabilitationであり、この研究の共同著者です。Steinは、コロンビア大学アイヴィー医療センターのリハビリテーションおよび再生医学会の議長でもあります。

「これは、個人が環境を移動するときに支援とフィードバックを提供するための新しいアプローチです」とSteinは述べました。「この戦略は、特に歩行障害のある個人のようなさまざまな状態に対する潜在的な応用を持っています。」

研究チームは、新しいCANINE装置を12人の健康な若者でテストしました。彼らは、視覚的な環境を作成するために仮想現実グラスを使用しました。この環境は、ユーザーを横に揺らしたり、前後に動かしたりして、バランスを崩します。

揺さぶられた後、個人は、インストルメントマットの上を10周歩きました。最初はCANINE装置を使用しませんでしたが、2回目には使用しました。視覚的な摂動とともに歩行がテストされ、研究チームは、CANINE装置の軽いタッチの支援が、個人の歩幅を狭めるのに役立つことを発見しました。狭い歩幅は、支持基盤の減少を意味し、歩行中の個人の中心の振動が小さくなり、安定性が向上しました。

「研究の次の段階では、歩行能力やバランスに障害のある高齢者を対象に、この装置をテストして、ロボット付き杖が歩行を改善する方法を調べる予定です」とAgrawalは述べました。「さらに、視覚に加えて頭部・首の動きを攪乱する実験を健康な個人で行い、人々の前庭機能障害をシミュレートします。」

Agrawalは、ロボティクスおよびリハビリテーション（ROAR）研究所のディレクターでもあります。

運動機能障害は、18歳から48歳までの4％の人口の問題ですが、年長者にとってははるかに大きな問題です。75歳から80歳までの35％の人が運動機能障害に苦しんでいます。これにより、自立性が失われ、生活の質が低下します。

人口が高齢化し、年長者が若者よりも多くなると、この問題は増大します。

「高齢化する人口に対する支援の別の方法が必要になるだろう」とAgrawalは述べました。「これは、比較的低コストでケアのギャップを埋める可能性のある技術の1つです。」