褥瘡（じょくそう）は長期寝たきり患者に非常に多く、最もコストのかかる臨床症状の一つであり、仰臥位横臥位は長期寝たきり患者の褥瘡予防に最も有効な手段の一つであるとされています。
既存の横転装置は、多機能介護ベッドで、横転機能を実現するために傾斜させていますが、依然として人力補助に頼る部分が多く、人の動作メカニズムを考慮していません。通常、人の回転中心とメカニズムの回転中心が一致しないため、動作中に人の背中が圧迫されたり引っ張られたりするなど、人と機械の動作相乗効果と機能の柔軟性に欠ける部分があります。
アシスト機構の人間と機械の運動相乗効果を高めるため、北京情報技術大学機械電気工学部のSu Peng准教授のチームは、人間の外転時の肩と腰の運動軌跡に関連した研究を行いました。
ベンチのベッドは透明なアクリル板でできており、上図のようにベンチの上下に6個のNOKOV光学モーションキャプチャレンズが配置されています。
最初の仰臥位で、下側の光学モーションキャプチャレンズが透明アクリル板を通して背中の反射マーカを識別し、上側の光学モーションキャプチャレンズが仰臥位で反射マーカを識別し、識別したすべての反射マーカの実際の軌道を用いて、肩と腰の骨格運動の特徴づけを行い、仰臥位カートウィールのパターンを研究することができるのです。 予備調査の結果、肩と腰のそれぞれ5つの反射型マーカーポイントを特定することで、動作モデルを正確に記述できることがわかった。
合計15グループの仰臥位カートウィール実験を行い、各グループの実験は20回行った。 同一被験者の異なるグループのデータは、まず奇数値除去処理を行い、合計・平均して各グループの一般的な運動軌道を求め、その中の1つを仰臥位カートウィール実験の対象として選択した。
この運動モデルに対して，Matlabによるシミュレーション実験を行い，運動モデル適合後のシミュレーショングラフを得た． 実験の結果、コンロッド先端の軌跡の差は大きくなく、基本的に一致することがわかりました。
本研究では、NOKOVモーションキャプチャシステムにより、人間の仰臥位側臥位動作のモーションキャプチャを行い、実験とシミュレーションの結果を比較することにより、運動学的モデリングの正しさと軌道グラフフィッティングの合理性を実証し、人間と機械の動作が相乗的に支援する側臥位リハビリ補助機器の設計に役立つと考えられる。
参考文献：[1] Su Peng, Lu Da, Lun Qinglong, Li Jian, Xu Xiaozhong, Fan Yubo. 動作軌跡のグラフィカルなフィッティングに基づく補助ヒト横転機構の設計に関する研究[J]. Journal of Graphology,2020,41(06):993-1000.
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