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A Study on Plastic Ankle Foot Orthosis Design by Finite Element Analysis using Mechanical Data

Research Project

Project/Area Number 16K01579
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Rehabilitation science/Welfare engineering
Research InstitutionKindai University

Principal Investigator

KITAYAMA ICHIRO  近畿大学, 生物理工学部, 教授 (80426535)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2018: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2017: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywords装具 / PAFO / 有限要素解析 / 3Dプリンタ / プラスチック短下肢装具 / 力覚センサ / リハビリテーション
Outline of Final Research Achievements

In this research, we have established a new technology to manufacture plastic anlke foot orthoses suitable for users by utilizing the latest digital technology, as opposed to the conventional manual equipment manufacturing work. Specifically, we completed a series of production of an orthosis, that is, (1) body shape measurement, (2) orthosis basic design, (3) design change with modification of orthosis shape, (4) finite element analysis based on mechanical data, (5) design of shape that can obtain suitable load and stress state, (6) fabrication of orthoses using 3D printer, (7) trial walk and evaluation, (8) improvement, (9) final model fabrication with the preparation of orthoses.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、従来測定例がないと考えられる装具に直接的にかかる力学的データを装具使用者等の歩行データを基に分析評価した。ここで得られたデータと分析結果は、従来にないデータであり、今後の装具開発・設計や装具の耐久性を調べるための基礎データとして大いに役立つものである。また、本研究で進めた3Dスキャナや3Dプリンタを活用した“装具自動設計システム”は、従来手作業で行われてきたことに対し、シミュレーションによる事前のチェックや自由な設計変更など、装具使用者の利便性を向上させる技術として、学術的にも社会的にも意義深いものである。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (23 results)

All 2018 2017 2016

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results)

  • [Journal Article] Measurement System for Kinetic Loads Acting on an Orthosis during Swing Phase2018

    • Author(s)
      Daisuke MORIOKA,Ichiro Kitayama
    • Journal Title

      dvanced Experimental Mechanics

      Volume: 3 Pages: 192-196

    • NAID

      130007538727

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development of Measurement System of Kinetic Load Applied to Orthosis during Swing Phase2017

    • Author(s)
      Morioka, D.,Kitayama, I., Kitano, M., Yamanaka, T., Yano, T., Handa, M., Koyama, H., Morimoto, T., Sonobe, H., Miyazaki, N.
    • Journal Title

      Advanced Experimental Mechanics

      Volume: 2 Pages: 147-152

    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] プラスチック短下肢装具歩行の分析 - 健常者と装具使用者の比較 -2016

    • Author(s)
      北野将利,北山一郎,森岡大輔,中野耕助,山中隆,大政光史,小山秀世,園部秀樹,宮崎展行
    • Journal Title

      臨床バイオメカニクス

      Volume: 37 Pages: 365-372

    • NAID

      40020964601

    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] プラスチック短下肢装具歩行立脚相における荷重ベクトルの状態と装具底背屈角度との関係2016

    • Author(s)
      北野将利,北山一郎,森岡大輔,山中隆,池原用祐,小山秀世,森本高史,園部秀樹,宮崎展行
    • Journal Title

      実験力学

      Volume: 16-2 Pages: 147-153

    • NAID

      130005165139

    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Finite Element Analysis of Trimmed Plastic Ankle-Foot Orthosis2016

    • Author(s)
      Daisuke MORIOKA, Ichiro KITAYAMA, Kosuke NAKANO, Masato KITANO, Takashi YAMANAKA, Hideyo KOYAMA, Takashi MORIMOTO, Hideki SONOBE and Noriyuki MIYAZAKI
    • Journal Title

      Advanced Experimental Mechanics

      Volume: 1 Pages: 269-276

    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] nalysis of Relation for Kinetic Load and Knee/Ankle Joint Angle using PAFO during Stance Phase2018

    • Author(s)
      Daisuke MORIOKA,Ichiro KITAYAMA, Miyuki KAWAMURA, Minami TSUTSUI, Hideyo KOYAMA, Takashi MORIMOTO, Hideki SONOBE, Noriyuki MIYAZAKI
    • Organizer
      The 13th International Symposium on Advanced Science and Technology in Experimental Mechanics
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] hape processing of plastic ankle foot orthosis (PAFO) and their influence on stress and deformation2018

    • Author(s)
      Miyuki KAWAMURA, Daisuke MORIOKA, Takako OSAWA, Ichiro KITAYAMA
    • Organizer
      The 13th International Symposium on Advanced Science and Technology in Experimental Mechanics
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] プラスチック短下肢装具(PAFO)の有限要素解析に関する研究歩行時の変形に関する研究2018

    • Author(s)
      北山 一郎,森岡 大輔,川村 美雪,佐々木 蓮
    • Organizer
      日本設計工学会関西支部 平成30年度 研究発表講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] プラスチックAFOの変形を計測する装置の開発2018

    • Author(s)
      森岡 大輔,川村 美雪,佐々木 蓮,北山 一郎
    • Organizer
      日本実験力学会 分科会合同ワークショップ 2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 歩行遊脚中にPAFOに作用する力学的負荷と装具変形について-健常者と片麻痺者の比較-2018

    • Author(s)
      森岡 大輔,川村 美雪,筒井 実奈美,北山 一郎
    • Organizer
      第34回日本義肢装具学会学術大会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] プラスチック短下肢装具(PAFO)の形状にともなう応力・変形の状態の変化2018

    • Author(s)
      川村 美雪,北山 一郎,森岡 大輔
    • Organizer
      第34回日本義肢装具学会学術大会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] テキサス型プラスチック短下肢装具の有限要素解析2018

    • Author(s)
      川村 美雪,北山 一郎,森岡 大輔,山中 隆
    • Organizer
      日本機械学会 2018年度年次大会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] トイレ立ち上がり動作におけるプラスチック短下肢装具に作用する力学的負荷と官能評価の関係2018

    • Author(s)
      森岡大輔、北山一郎、川村美雪、筒井実奈美
    • Organizer
      日本設計工学会2018年度春季研究発表講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] プラスチック短下肢装具(PAFO)の有限要素解析に関する研究2018

    • Author(s)
      川村美雪、北山一郎、森岡大輔、山中 隆
    • Organizer
      日本設計工学会2018年度春季研究発表講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of Measurement System of Kinetic Load Applied to Orthosis during Swing Phase2017

    • Author(s)
      1)Morioka, D.,Kitayama, I., Yamanaka, T., Kitano, M., Yano, T., Handa, M., Koyama, H., Morimoto, T., Sonobe, H., Miyazaki, N.
    • Organizer
      The 12th International Symposium on Advanced Science and Technology in Experimental Mechanics
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 手を用いたトイレ立ち上がり動作でのプラスチック短下肢装具の力学的負荷計測装置の開発2017

    • Author(s)
      1)森岡 大輔,北山 一郎,北野 将利,山中 隆,池原 用祐,矢野 貴久,半田 昌浩
    • Organizer
      日本実験力学会 2017年度年次講演会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] トイレ立ち上がりにおけるプラスチック短下肢装具に作用する力学的負荷解析2017

    • Author(s)
      2)森岡 大輔,北山 一郎,北野 将利, 山中 隆,矢野 貴久, 半田 昌浩
    • Organizer
      日本機械学会 2017年度年次大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 遊脚相中に足底とプラスチック短下肢装具間にかかる荷重と装具変形状態の分析2017

    • Author(s)
      3)森岡 大輔,北山 一郎,北野 将利,山中 隆,池原 用祐,矢野 貴久,半田 昌浩,森本 高志,園部 秀樹,小山 秀世
    • Organizer
      第33回日本義肢装具学会学術大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] Analysis of kinetic load of plastic ankle foot orthosis during swing phase2016

    • Author(s)
      Daisuke MORIOKA, Ichiro KITAYAMA, Masato KITANO, Takashi YAMANAKA, Hideyo KOYAMA, Takashi MORIMOTO, Hideki SONOBE and Noriyuki MIYAZAKI
    • Organizer
      THE 11TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON ADVANSED SCIENCE AND TECHNOLOGY IN EXPERIMENTAL MECHANICS
    • Place of Presentation
      ベトナム(ホーチミン市)
    • Year and Date
      2016-11-01
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] プラスチック短下肢装具底背屈可動時の荷重と角度の関係2016

    • Author(s)
      北野将利,北山一郎,森岡大輔,山中隆,池原用祐,小山秀世,森本高史,園部秀樹,宮崎展行
    • Organizer
      第32回日本義肢装具学会学術大会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2016-10-15
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] プラスチック短下肢装具の加工修正に伴う力学的特性評価2016

    • Author(s)
      山中 隆,北山一郎,北野将利,池原用祐
    • Organizer
      日本機械学会2016年度年次大会
    • Place of Presentation
      九州大学伊都キャンパス(福岡県福岡市西区)
    • Year and Date
      2016-09-11
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 装具装着歩行における遊脚相中の力学的負荷解析2016

    • Author(s)
      森岡大輔,北山一郎,北野将利,山中 隆,池原用祐,半田昌浩,矢野貴久
    • Organizer
      計測自動制御学会第33回センシングフォーラム
    • Place of Presentation
      近畿大学和歌山キャンパス(和歌山県紀の川市)
    • Year and Date
      2016-09-01
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 歩行遊脚相時における健常者と片麻痺患者の力学的負荷の比較2016

    • Author(s)
      森岡大輔,北山一郎,北野将利,山中 隆,池原用祐
    • Organizer
      日本実験力学会2016年度年次講演会
    • Place of Presentation
      近畿大学東大阪キャンパス(大阪府東大阪市)
    • Year and Date
      2016-09-01
    • Related Report
      2016 Research-status Report

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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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