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Research on prosthesis design and fitting support system based on numerical simulation

Research Project

Project/Area Number 15H03052
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Rehabilitation science/Welfare engineering
Research InstitutionKanazawa University

Principal Investigator

Naito Hisashi  金沢大学, フロンティア工学系, 准教授 (40392203)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 中村 隆  国立障害者リハビリテーションセンター(研究所), 研究所 義肢装具技術研究部, 義肢装具士長 (40415360)
田中 志信  金沢大学, フロンティア工学系, 教授 (40242218)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥16,770,000 (Direct Cost: ¥12,900,000、Indirect Cost: ¥3,870,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2016: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2015: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
Keywords義肢装具 / 適合 / 評価 / 計算機シミュレーション / 福祉用具 / 支援機器 / 義足 / 福祉用具・支援機器 / 義足の適合 / 適合性評価 / モデリング
Outline of Final Research Achievements

In this research project, we aimed to construct a system to support the fitting and design of prosthetic legs, and developed the fundamental technologies necessary for the system. The three main research results are as follows. (1) We developed a method for estimating the three-dimensional shape of the patient's tissues of stump and the elastic distribution of each tissue simultaneously by using an MRI device and a US echo imaging system. (2) We developed a calculation system using neuro-musculo-skeletal model which is able to simulate the gait of an arbitrary prosthetic leg and evaluate the gait. (3) Based on finite element analysis of an actual prosthetic leg user's stump and socket, we predicted the typical pattern of stress distribution at the stump of the fitted above knee prosthetic socket wearing standing position.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は,下肢切断者の方が用いる義足に対して,これまでよりも身体の状態に合うように調整や製作を行うための方法を確立するための基礎的な研究です.義足などをよりよく身体に合わせるには義足の着用状態についてできるだけ詳細に観察や計測を行い,評価することが必要不可欠ですが,実際には臨床の現場でたくさんの種類の物理量を直接計測することは困難です.そこで本研究では,身体や義足を数学モデルで表し,義足の着用状態について計算機シミュレーションを行うことで直接観察や計測が難しい量を推定し,様々な側面から評価できる手法の確立を目指しており,本課題では計測技術とシミュレーションの開発と評価指標の検討を行いました.

Report

(6 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (31 results)

All 2020 2019 2018 2017 2016 2015

All Presentation (31 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 5 results)

  • [Presentation] 徒手ROM訓練支援システム用模擬脚のためのサーボモータによる関節受動抵抗の再現2020

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      内藤尚
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  • [Presentation] 義足歩行シミュレーションを用いた大腿義足膝継手の機能評価2018

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      内藤尚,谷本龍馬,大崎謙悟,田中志信
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  • [Presentation] 順動力学歩行シミュレーションモデルを用いた大腿義足膝継手機能の評価2018

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      内藤尚,谷本龍馬,大崎謙悟,田中志信
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      内藤尚,大崎謙悟
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      第29回バイオエンジニアリング講演会
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      ういんくあいち(愛知県名古屋市)
    • Year and Date
      2017-01-19
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      日本機械学会第30回バイオエンジニアリング講演会
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      南蒼一郎, 田中亜実, 内藤尚, 田中志信, 野川雅道
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  • [Presentation] 9軸センサを利用した身体姿勢推定アルゴリズムの精度検証2017

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      関根広大, 内藤尚, 野川雅道, 田中志信
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  • [Presentation] Computer-Aided Rehabilitation Engineering 基盤技術構築に向けた取り組み2017

    • Author(s)
      内藤尚
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      スポーツ工学・ヒューマンダイナミクス2017
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  • [Presentation] 運動時の心機能変化メカニズム解明を目指した運動器系・循環系統合モデルの構築 -冠循環のモデル化と心拍動時の循環シミュレーション-2017

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      南蒼一郎, 内藤尚, 野川雅道, 田中志信
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      日本機械学会 第28回バイオフロンティア講演会
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  • [Presentation] ヒト足部の立位荷重/抜重時の詳細骨格構造の挙動解析2017

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      林恭平, 内藤尚, 野川雅道, 田中志信
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      日本機械学会 第28回バイオフロンティア講演会
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  • [Presentation] 数値シミュレーションを用いた義足膝継手機能評価の検討2017

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      内藤尚, 谷本龍馬, 野川雅道, 田中志信
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      楠本岳士, 内藤尚, 野川雅道, 田中志信
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  • [Presentation] Evaluation framework of prosthetic knee joint performance using dynamical simulation2017

    • Author(s)
      Hisashi Naito, Ryoma Tanimoto, Masamichi Nogawa, Shinobu Tanaka
    • Organizer
      XXVI Congress of the International Society of Biomechanics
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 動力学シミュレーションを用いた義足膝継手の動力学的特性評価法の検討 -閉リンク機構に対応したモデルの導入-2016

    • Author(s)
      内藤尚
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      第37回バイオメカニズム学術講演会
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      富山県立大学(富山県射水市)
    • Year and Date
      2016-11-12
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Computational Analysis for Energy Consumption Rate of Hip Disarticulation Prosthetic Walking2016

    • Author(s)
      H. Naito, K. Hase, M. Tanaka
    • Organizer
      The 8th Asian Conference on Multibody Dynamics
    • Place of Presentation
      金沢都ホテル(石川県金沢市)
    • Year and Date
      2016-08-07
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 立脚期における足関節モーメント発生機序の数値シミュレーションによる考察2016

    • Author(s)
      永濱敏樹,内藤尚,大野直樹,宮地利明,田中正夫
    • Organizer
      日本機械学会関西支部第91期定時総会講演会
    • Place of Presentation
      大阪電気通信大学寝屋川キャンパス(大阪府寝屋川市)
    • Year and Date
      2016-03-11
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 立脚期における後足部の運動が足関節モーメントに与える影響に関する計算解析2016

    • Author(s)
      永濱敏樹,内藤尚,大野直樹,宮地利明,田中正夫
    • Organizer
      日本機械学会第28回バイオエンジニアリング講演会
    • Place of Presentation
      東京工業大学大岡山キャンパス(東京都目黒区))
    • Year and Date
      2016-01-09
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 超音波画像を用いた運動器系軟部組織の弾性分布の取得手法の開発2016

    • Author(s)
      大島遥平,内藤尚,田中志信,野川雅道
    • Organizer
      平成28年度日本生体医工学会北陸支部大会
    • Place of Presentation
      CiCビル(富山県富山市)
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 9軸センサ情報から姿勢を推定するカルマンフィルタを用いたアルゴリズムの提案とその精度検証2015

    • Author(s)
      大見泰介,内藤尚,野川雅道,田中志信
    • Organizer
      平成27年度日本生体医工学会北陸支部大会
    • Place of Presentation
      CiCビル(富山県富山市)
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      2015 Annual Research Report

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Published: 2015-04-16   Modified: 2022-11-04  

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