柔らかい股関節外骨格は、高齢者の上り歩行時の生理的負担と認知される運動量を軽減します

私たちは、軟らかい股関節外骨格が高齢者の登坂時の生理的コストや疲労を軽減しているかを検証しています。従来の硬質外骨格は重すぎますが、私たちのソフトヒップデバイスは軽量で確実に助けになります。まず、60歳から75歳の参加者に研究手順を説明し、少なくとも15分間は自立してトレッドミルを歩けることを確認してください。

トレッドミルのパラメータを時速3.5キロメートル、傾斜15%に設定します。参加者のベルトからトレッドミルの自動停止スイッチに磁気安全ランヤードを取り付け、監督研究者を手動緊急停止ボタンの連続的な手の届く範囲に置いてください。テスト前に外骨格装置を準備しろ。

バッテリー充電レベルが90%を超えているか確認してください。駆動ユニットを手動で点検し、ケーブルの絡まり、機械的な拘束、またはトランスミッション機構に過度な摩擦がないか確認してください。地形適応クライミング、ダウンヒル、フラットモードで動作するようにエクソスケルトンを配置し、5つのアシストレベルで最大18ニュートンメートルのトルクを発生します。クライミングモードでは、0度から90度の範囲で歩行学習アルゴリズムと角度トリガー機構を有効にし、股関節屈曲補助を参加者の歩行サイクルと同期させます。

適応中の参加寛容度に基づいて、主にレベル3または4で支援の大きさを個別化します。参加者に心拍数モニターを装着し、継続的なデータ記録を行います。Borgの知覚運動スケールを6から20、視覚アナログの痛みスケールを0から10までA4用紙に印刷してください。

テスト中に簡単に取り出せるように、印刷された体重計を参加者の視界内に配置してください。参加者の身長を確認し、適切なデバイスサイズを選びましょう。身長165センチ以上ならサイズL、165センチ以下の場合はサイズMを選択してください。

ショルダーストラップの着用を手伝ってください。背中モジュールの高さを調整し、側方股関節運動ユニットが参加者の大転子と合致し、磁気ウエストバックルを留めます。腸骨稜の上の側方調整ストラップをきつく締めて、器具を骨盤にしっかりと固定し、滑りを防ぎます。

脚の接続を確実にするために、太もものストラットを膝蓋骨の約5〜10センチ上に合わせます。フックを固定し、ボアダイヤルを時計回りに回転させて太もものストラップを締めます。ストラップを皮膚から引き離す際に約1〜1.5センチの隙間を確保して、適切な張力を確認してください。

参加者にスクワットやハイレッグリフトを行い、機械的な干渉や過度なケーブル張力がないか確認させてください。15分間の適応セッションでは、デバイスを外し、参加者に時速3.5キロメートル、傾斜15%のペースでトレッドミルを5分間歩くよう指示します。次に、参加者にパワーのない外骨格と5分間歩かせます。

その後、装置の電源を入れ、参加者が動力外骨格と共に5分間歩きながら、徐々に自分の快適なレベルに調整する支援強度を上げていきます。適応後、正式な試験前に20分間座った姿勢で休ませ、心拍数と認知される運動量が基準値に戻ることを確認します。電源ランプやモードランプを含むすべての発光ダイオードインジケーターは電気テープで覆い、視覚の眩しさを保ちましょう。

3つの実験条件の順序をランダム化します。エクソコートなしの状態では、参加者にエクソスケルトンなしで標準的なスポーツウェアを着て歩かせます。エクソオン状態では、アクライミングモードでアシスト強度をレベル3または4に設定して起動してください。

姿勢の不安定さや代償的動き、不快感のない安定した歩行パターンを示すまで、補助レベルを調整します。試験間には40分間の座席休息を設け、心拍数と疲労感のレベルが基準値に戻るまで待つこと。参加者は安全上の理由を除き、手すりを持たずに15分間自然にトレッドミルを歩かせます。

作業中は心拍数を継続的に記録してください。12分から15分の間に収集したデータを1ヘルツのサンプリングレートで平均し、定常状態の心拍数を算出します。タスク中に記録された絶対的な最高心拍数をピーク心拍数と定義します。

14分で、参加者に知覚運動量のボーグ評価を使って運動量を報告するよう求めます。作業後すぐに、皮膚の接触部に紅斑、水ぶくれ、圧迫痕がないか目視で確認してください。関節痛は0から10センチの視覚的アナログスケールで記録します。0は痛みなし、10は想像しうる最悪の痛みを示します。

4以上のスコアは臨床的に有意な不快感として、さらなる評価が必要と分類します。最後に、歩行心拍数から安静時心拍数を引いて、歩行速度で割って生理的コスト指数を計算します。合計20名の健康な高齢者が、男性10名、女性10名を含む3つの歩行条件すべてを、報告された有害事象なしに完了しました。

エクソオン条件は、無エクソ条件やエクソオフ条件よりも生理的コスト指数が有意に低くなりました。ノーエクソ指数はエクソオフ指数よりも有意に低かった。探索的なペア比較では、エクソオン状態のピーク心拍数がノーエクソおよびエクソオフ条件よりも低いことが示されました。

知覚運動尺度のボーグ評価で測定された主観的疲労は、エクソオン時が外活動時と比べて有意に低かったが、無エクソ時と有意な差はなかった。このプロトコルは、上り坂歩行時の生理的コストと筋肉疲労を評価します。主な課題は、デバイスを正しく装着し、ブレンドに最適なものを選ぶことです。

今後の研究では、実際の屋外の丘や、より多くのデバイス患者グループを対象に検証できるでしょう。