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Fusion of New Passive Orthogonal-coordinate-type 3D Rehabilitation Support System for Upper Limbs and Various Rehabilitation Methods

Research Project

Project/Area Number 19K04303
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 20020:Robotics and intelligent system-related
Research InstitutionFuzzy Logic Systems Institute

Principal Investigator

Furusho Junji  一般財団法人ファジィシステム研究所, 研究部, 特別研究員 (70107134)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 池田 篤俊  近畿大学, 理工学部, 講師 (20609903)
川平 和美  鹿児島大学, 医歯学総合研究科, 客員研究員 (20117493)
菅 俊光  関西医科大学, 医学部, 教授 (40288816)
畑迫 健一  産業技術短期大学, その他部局等, 教授 (30735527)
原田 孝  近畿大学, 理工学部, 教授 (80434851)
森岡 周  畿央大学, 健康科学部, 教授 (20388903)
原口 真  大阪工業大学, 工学部, 講師 (80467547)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywordsリハビリ支援システム / 脳卒中 / 上肢 / 力覚提示 / ブレーキ / 健側補助 / 動機付け / ゲーム性 / 脳卒中を主な対象とした上肢リハビリ支援システム / ブレーキを用いた力覚提示 / 直交型3次元、2次元、1次元システム / 受動型上肢リハビリ支援システム / Pleasure / Motivation / 慣性力の影響 / 非麻痺側による補助 / 受動型リハビリ支援システム / 上肢リハビリ支援システム / 受動型リハビリ支援システム振動刺激 / 振動刺激 / Usability / ローコスト / メカトロ二クス / バーチャルリアリティ
Outline of Research at the Start

リハビリテーション訓練における保険制度の制約等のため, 現状では,上肢機能訓練を十分な時間行うことができていない。本研究では,脳卒中患者を主な対象とするブレーキを用いて力覚提示を行う優れた力覚提示性能を有する新規な直交座標型の3次元、2次元、1次元上肢リハビリ支援システムの研究開発を行い、次に臨床評価を行う。ブレーキを用いて力覚提示を行うシステムは、医療機器としてクラスⅠであり、本質的安全性を有する。また、本研究で開発するシステムと各種リハビリ手法(ボツリヌス治療、電気刺激、振動刺激など)との併用についても臨床評価を行う。

Outline of Final Research Achievements

We researched novel orthogonal 1-dimensional, 2-dimensional, and 3-dimensional upper limb rehabilitation support systems using brakes for stroke. For the 1 dimensional system, research and development was conducted on a mirror-symmetric rehabilitation support system by non-paretic side and an ipsilateral rehabilitation support system by non-paretic side. Regarding the 2-dimensional system, we also conducted research and development of a second prototype. As for the 3-dimensional system, the theoretical analysis of the mechanism and the development of the important mechanism were performed, but the development of the 3-dimensional system was not achieved.
For the 1-dimensional and 2-dimensional systems, we researched and developed rehabilitation training software with game feel. Because the coronavirus did not subside, clinical evaluation was not conducted.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

脳卒中の治療に関する医療費は、全医療費の約1割をしめる。脳卒中を主な対象とする上肢リハビリ支援システムの本格的実用化は社会的な意義が大きい。力覚の提示にはアクチュエータを用いないでブレーキを用いており、本質安全性を有し、医療機器としてクラスⅠとなる。
1次元システムについては、軽量コンパクトな同側型非麻痺側補助システム、鏡面対称型非麻痺側補助システムの研究開発を行った。開発したシステムは、医療従事者でなくとも扱え、かつ訓練意欲を維持しやすい自宅用のリハビリ機器としても使うことができる。リハビリでは、つらい訓練を行う必要があるが、動機づけと楽しさがあるシステムである。

Report

(5 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2023 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (7 results)

  • [Journal Article] Dynamical decoupled design of a two-dof planar differential belt driven robot using multibody system dynamics2022

    • Author(s)
      原田 孝
    • Journal Title

      Transactions of the JSME (in Japanese)

      Volume: 88 Issue: 916 Pages: 21-00367-21-00367

    • DOI

      10.1299/transjsme.21-00367

    • ISSN
      2187-9761
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] (解説)VR技術を用いた小脳性運動失調に対するアプローチ(上肢運動機能評価トレーニング機器の研究開発)2020

    • Author(s)
      小田邦彦、古荘純次、菊池武士、原口真
    • Journal Title

      脳神経内科

      Volume: 93 Pages: 89-94

    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Journal Article] Structural synthesis of two-dof differential screw mechanism by the multi-body kinematics2020

    • Author(s)
      原田 孝, 中村 悠人
    • Journal Title

      Transactions of the JSME (in Japanese)

      Volume: 86 Issue: 889 Pages: 20-00155-20-00155

    • DOI

      10.1299/transjsme.20-00155

    • NAID

      130007907784

    • ISSN
      2187-9761
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 非麻痺側補助による鏡面運動型上肢リハビリ支援システムの開発(1A1-E12)2023

    • Author(s)
      島田珠希、武居直行、古荘純次
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2023 愛知県・名古屋市
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 上肢リハビリ支援システムPLEMOシリーズにおける新規システムの研究開発(回転 plus リニア型システム、およびリニア型システム)(2A2-C02))2022

    • Author(s)
      古荘純次
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2022 北海道・札幌市
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Simscape Multibodyを用いた4自由度作動ベルト・差動ネジ駆動パラレルロボットの動力学解析(S113-08)2022

    • Author(s)
      原田孝、古荘純次
    • Organizer
      日本機械学会 2022年度年次大会 富山県・富山市
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 直交リニアガイドを用いた上肢機能訓練システムおよびその操作性評価(1P2-F18)2022

    • Author(s)
      花井嵩大、市川直理、原口真、古荘純次
    • Organizer
      第23回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会 SI2022 千葉県・千葉市
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  • [Presentation] 力覚提示システム・位置入力システム・リハビリ支援システム等 における慣性力の影響に関する基礎研究 ―リンク型システムにおけるその評価および特性改善方法(CA1-C01)2021

    • Author(s)
      古荘純次
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2021
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] マルチボディダイナミクスを用いた 4 自由度差動ベルト・差動ネジ駆動パラレルロボットの力学解析(1P2-H05)2021

    • Author(s)
      原田孝、古荘純次
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2021
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  • [Presentation] リンク型の位置入力システム・力覚提示システムやリハビリ支援システム等における慣性力の影響に関する基礎研究(その評価方法および特性改善方法の提案)2021

    • Author(s)
      古荘純次
    • Organizer
      日本機械学会関西支部第96期定時総会講演会 講演番号:3411
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] マルチボディダイナミクスを用いた差動ベルト駆動ロボットの力学解析2020

    • Author(s)
      原田 孝
    • Organizer
      第21回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会 講演番号: 3E1-3
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Comparative Investigation of Configuration of Brakes in Passive-type Force Display System2020

    • Author(s)
      Takeaki Watanabe, Yuri Ode, Naoyuki Takesue and Junji Furusho
    • Organizer
      Proc. IEEE/SICE International Symposium on System Integrations (SII 2020)(Hawaii)
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    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] Researchmap 古荘純次

    • URL

      https://researchmap.jp/Furusho_Junji

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      2022 Annual Research Report
  • [Remarks] 古荘純次大阪大学名誉教授のリハビリ関係のホームページ

    • URL

      http://www.eonet.ne.jp/~furusho-reha22/index.html

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      2022 Annual Research Report 2021 Research-status Report
  • [Remarks] (一財)ファジィシステム研究所の古荘純次の個人ページ

    • URL

      http://flsi.cird.or.jp/personal_page/furusho/index.html

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      2022 Annual Research Report 2021 Research-status Report
  • [Remarks] 日本学術振興会 科研費 古荘純次

    • URL

      https://nrid.nii.ac.jp/nrid/1000070107134/

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      2022 Annual Research Report
  • [Remarks] J-GLOBAL 古荘純次

    • URL

      https://jglobal.jst.go.jp/detail?JGLOBAL_ID=201801020398857029

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      2022 Annual Research Report
  • [Remarks] 一般財団法人ファジィシステム研究所の古荘の個人ページ

    • URL

      http://flsi.cird.or.jp/personal_page/furusho/index.html

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      2020 Research-status Report 2019 Research-status Report
  • [Remarks] 古荘純次(大阪大学名誉教授)のリハビリ関係のホームページ

    • URL

      http://www.eonet.ne.jp/~furusho-reha22/index.html

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Published: 2019-04-18   Modified: 2024-01-30  

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