2006 Fiscal Year Annual Research Report
バイオメカニクスに基づく高機能CPMにおけるフレキシブル力制御系の研究
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16360213
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
川路 茂保 熊本大学, 大学院自然科学研究科, 教授 (30040421)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松永 信智 熊本大学, 大学院自然科学研究科, 助教授 (10363508)
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| Keywords | CPM / リハビリ / バイオメカニクス / 痛みモデル / 回内・海外運動 / 伸展・屈曲運動 / インピーダンス制御 |
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| Research Abstract |
高齢化、少子化の進展が著しい中で、人間の生活を支援・補助するロボット技術の開発が緊急課題となっている。特に人への支援・補助用途では人間と環境との干渉は不可避であるが,この干渉を積極的に考慮したロボット技術は新たな領域である。人間と機械の干渉の典型的な事例として、医用CPM装置がある。CPM (Continuous Passive Motion、持続的他動運動)は、外傷後或いは手術後の関節を外部から連続的に動かして回復を促進させる整形外科における治療法である。従来のギブスで固定する治療法に比し、拘縮の予防・関節可動域の確保、損傷関節組織の治癒の促進など動物実験や下肢疾患の臨床例で効果が確認されているが、上肢疾患用の臨床例はない。また、従来のCPM装置は低自由度の運動機構であるため、患者の構造と適合した回復訓練は医師やリハビリ士に依存している.
平成18年度の研究では、CPMにおいてより効果的な回復治療を行うために、人間の痛みの感覚の工学的モデルや筋骨格構造を考慮した運動力学特性の解析,および回内・回外運動の軌道生成に関する以下の研究を行なった。
1.バイオメカニクスに基づくCPM装置の製作
平成17年度の開発結果を踏まえ、肘部の屈曲・伸展および上腕部の回内・回外運動が可能な上肢用CPMシステムを設計・開発した。また、肘部の屈曲・伸展と上腕部の回内・回外運動の関係について明らかにし、健常者の上腕のリンク機構に基づく自然なCPM運動を定式化した。
2.CPM動作における痛み回避のための運動設計法の確立
CPM中に発生する痛みは手先応力に比例する。健常者の自然なCPM運動を規範とするインピーダンス制御系を構成し、模擬被験者により有効性を検証した。
3.まとめおよび報告書の作成
本研究で開発したバイオメカニクスに基づくCPM装置ならびに痛みモデルを用いた制御系設計法について総括し,報告書を作成した。
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