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2009 Fiscal Year Annual Research Report

水素吸蔵合金アクチュエータを利用した関節可動域訓練システムに関する生体工学的研究

Research Project

Project/Area Number 18300191
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

井野 秀一  独立行政法人産業技術総合研究所, 人間福祉医工学研究部門, 主任研究員 (70250511)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 佐藤 満  昭和大学, 医療保健学部, 准教授 (10300047)
山下 和彦  東京医療保健大学, 医療保健学部, 准教授 (00370198)
中島 佐和子  慶應義塾大学, 理工学部, 助教 (40453542)
広田 光一  東京大学, 新領域創成科学研究科, 准教授 (80273332)
Keywordsアクチュエータ / 水素吸蔵合金 / リハビリテーション / バーチャルリアリティ / 生物・生体工学 / 福祉工学 / 関節可動域訓練 / 介助支援
Research Abstract

我が国では世界に類を見ない速さで人口構造の高齢化が進み,QOLの維持のために,健康寿命の延伸が社会的に重視されつつある.そして,脳卒中,加齢や疾病を契機とする廃用症候群,スポーツ活動やリウマチによる関節障害等々,運動器に関わる様々な障害予防が問われている.そのため,在宅や施設などで,いつでもどこでも,安全かつ手軽にリハビリや褥瘡予防を支援する関節可動域訓練システムへの期待は大きい.本背景のもと,前年度に続き,日常の生活環境や身体機能との親和性に配慮した関節可動域訓練システムの設計指針を得るため,高齢者の身体特性や理学療法の徒手動作などを生体計測で多角的に調べる基礎的研究を行った.転倒リスクの高い虚弱高齢者の下肢筋力(足趾力と膝間力)は健康高齢者と比較して有意な低下(約2割)が認められ,理学療法士の徒手訓練時においては,足趾関節の屈伸運動に必要な外力と最大可動域は屈曲と伸展で異なり,個人差も大きい(約2倍)ことがわかった.次に,これらの基礎データを参考にして,水素吸蔵合金とラミネートフィルム材を利用したコンパクトで伸縮性に優れる足趾関節の他動運動システムを試作および評価した.その結果,素材の可僥性とアクチュエータの拮抗的配置により,個人差のある足趾形状や可動範囲にも柔軟に対応でき,また,褥瘡予防の皮下組織の血行促進も可能であることがわかった.ただし,動作が伸縮ベローズの座屈効果により時々阻害されることがあり,円滑な制御に向けた今後の課題となった.エネルギー蓄積型力覚提示機構の検討も行った.さらに,改良研究として,電気エネルギーに頼らず太陽光や家庭廃熱などで駆動する省エネの在宅向け駆動機構の合金組成を考案し,周辺技術に関しては水素バリア性と柔軟性を備える新しい特殊樹脂材の技術調査を積極的に進め,水素吸蔵合金を基盤とするソフトアクチュエータの新システム構築に向けた展望を得た.

  • Research Products

    (48 results)

All 2011 2010 2009 Other

All Journal Article (15 results) (of which Peer Reviewed: 10 results) Presentation (27 results) Book (4 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Development of a Metal Hydride Actuator Driven Only by Solar Heat2011

    • Author(s)
      M.Sato, M.Hosono, K.Yamashita, S.Nakajima, S.Ino
    • Journal Title

      Proceedings of 1st International Conference on Electrical Energy Systems

      Volume: (CD-ROM) Pages: 222-227

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 高齢者の定量的下肢筋力評価のための膝間力計測器の開発2010

    • Author(s)
      山下和彦, 今泉一哉, 岩上優美, 佐藤満, 中島佐和子, 井野秀一, 小山裕徳, 川澄正史, 伊福部達
    • Journal Title

      電気学会論文誌C(電子・情報・システム部門誌)

      Volume: 130 Pages: 267-274

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The Effect of an Auxiliary Stimulation on Motor Function Restoration by FES2010

    • Author(s)
      B.Yuan, G.Sun, J.Gomez, Y.Ikemoto, J.Gonzarlez, C.Murai, R.Acharya U, W.Yu, S.Ino
    • Journal Title

      Journal of Medical Systems

      Volume: Online

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A feasibility study of an integrated system using a force plate and a plantar vibrotactile stimulator for fostering postural control in the elderly2010

    • Author(s)
      S.Shirogane, T.Tanaka, T.Izumi, Y.Maeda, Y.Oyama, N.Yoshida, S.Ino, T.Ifukube
    • Journal Title

      Physical & Occupational Therapy in Geriatrics

      Volume: 28 Pages: 22-32

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Preliminary Design of a Simple Passive Toe Exercise Apparatus with a Flexible Metal Hydride Actuator for Pressure Ulcer Prevention2010

    • Author(s)
      S.Ino, M.Hosono, M.Sato, S.Nakajima, K.Yamashita, T.Izumi
    • Journal Title

      Proceedings of the 32nd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society

      Volume: (CD-ROM) Pages: 479-482

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] H-Reflex Measurement and a Simulation Model for Interpreting the Effect of an Auxiliary Electrical Stimulation on FES2010

    • Author(s)
      B.Yuan, J.Gomez, J.Gonzarlez, W.Yu, S.Ino
    • Journal Title

      Proceedings of the 32nd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society

      Volume: (CD-ROM) Pages: 5843-5846

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 定量的下肢筋力計測による虚弱高齢者のスクリーニング手法の開発2010

    • Author(s)
      山下和彦, 岩上優美, 今泉一哉, 佐藤満, 中島佐和子, 井野秀一, 川澄正史, 伊福部達
    • Journal Title

      電気学会論文誌C(電子・情報・システム部門誌)

      Volume: 130 Pages: 2210-2218

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] エネルギー蓄積型力覚提示機構の基礎的検討2010

    • Author(s)
      宇佐美貴徳, 広田光一
    • Journal Title

      日本バーチャルリアリティ学会論文誌

      Volume: 15 Pages: 623-632

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 振ってみるデバイス:対象指向慣性力提示装置の提案と試作2010

    • Author(s)
      関口裕一郎, 広田光一, 池井寧
    • Journal Title

      日本バーチャルリアリティ学会論文誌

      Volume: 15 Pages: 643-651

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] ヒトへの親和性を考慮したウェアラブルなアクチュエータ2010

    • Author(s)
      井野秀一
    • Journal Title

      BIO INDUSTRY

      Volume: 27 Pages: 8-15

  • [Journal Article] 触覚ディスプレイ2010

    • Author(s)
      井野秀一
    • Journal Title

      Journal of Clinical Rehabilitation

      Volume: 19 Pages: 710-714

  • [Journal Article] 水素吸蔵合金アクチュエータとその応用2010

    • Author(s)
      佐藤満, 井野秀一
    • Journal Title

      油空圧技術

      Volume: 49 Pages: 28-32

  • [Journal Article] 視覚と聴覚のバリアフリーを支える触覚ディスプレイ2010

    • Author(s)
      井野秀一
    • Journal Title

      はげみ

      Volume: 335 Pages: 25-31

  • [Journal Article] ソフトで静かな水素吸蔵合金アクチュエータを応用した下肢褥瘡予防運動システムの設計2010

    • Author(s)
      井野秀一, 細野美奈子, 佐藤満, 山下和彦, 泉隆
    • Journal Title

      電気学会研究会資料(医用・生体工学)

      Volume: MBE-10-156 Pages: 19-24

  • [Journal Article] A Preliminary Study of a Power Assist System for Toe Exercise using a Metal Hydride Actuator2009

    • Author(s)
      S.Ino, M.Hosono, M.Sato, S.Nakajima, K.Yamashita, T.Izumi
    • Journal Title

      IFMBE Proceedings (World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering, WC 2009)

      Volume: 25/IX Pages: 287-290

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Development of a Metal Hydride Actuator Driven Only by Solar Heat2011

    • Author(s)
      M.Sato, M.Hosono, K.Yamashita, S.Nakajima, S.Ino
    • Organizer
      The 1st International Conference on Electrical Energy Systems (ICEES 2011)
    • Place of Presentation
      Chennai (India)
    • Year and Date
      2011-01-03
  • [Presentation] 人間機能計測に基づく生活福祉支援のためのQOLテクノロジーへの取り組み2010

    • Author(s)
      井野秀一
    • Organizer
      JEITAセンシング技術実用化ロードマップ調査分科会講演会
    • Place of Presentation
      電子情報技術産業協会(東京)
    • Year and Date
      2010-12-16
  • [Presentation] 生活支援テクノロジーのためのソフトアクチュエータの開発2010

    • Author(s)
      井野秀一
    • Organizer
      第37回生体医工学研究会(日本生体医工学会北海道支部)
    • Place of Presentation
      北海道工業大学(札幌)
    • Year and Date
      2010-12-03
  • [Presentation] 健康と福祉を拓くヒューマンテクノロジーの展望-望ましい高齢社会を目指して-2010

    • Author(s)
      井野秀一
    • Organizer
      第142回学際研究シンポジウム「高齢社会を支える科学技術」
    • Place of Presentation
      星陵会館(東京)
    • Year and Date
      2010-11-23
  • [Presentation] 人間科学に基づいたこれからの福祉と支援技術2010

    • Author(s)
      井野秀一
    • Organizer
      第34回ME講座(東京電機大学)
    • Place of Presentation
      東京電機大学(東京)
    • Year and Date
      2010-11-17
  • [Presentation] 日常生活支援のためのQOLテクノロジーの学際的研究開発とその産学官連携2010

    • Author(s)
      井野秀一
    • Organizer
      第48回北九州医工学術者会議
    • Place of Presentation
      学研都市産学連携センター(北九州)
    • Year and Date
      2010-10-29
  • [Presentation] 装着型上肢動作補助装具のための駆動機構の提案2010

    • Author(s)
      青木明大, 井野秀一, 和田親宗
    • Organizer
      第63回電気関係学会九州支部連合大会
    • Place of Presentation
      九州産業大学(福岡)
    • Year and Date
      2010-09-25
  • [Presentation] 福祉現場で役に立つ虚弱高齢者の転倒予防支援システムの開発2010

    • Author(s)
      山下和彦, 中嶋香奈子, 齋藤倫子, 児玉美幸, 岩上優美, 太田祐治, 井野秀一, 伊福部達
    • Organizer
      生活生命支援医療福祉工学系学会連合大会2010
    • Place of Presentation
      大阪大学(豊中)
    • Year and Date
      2010-09-19
  • [Presentation] 下肢の動作再建を目的としたFESの補助電気刺激法に関する検討2010

    • Author(s)
      袁保平, 井野秀一, 佐藤満, 中島佐和子, 兪文偉
    • Organizer
      生活生命支援医療福祉工学系学会連合大会2010
    • Place of Presentation
      大阪大学(豊中)
    • Year and Date
      2010-09-19
  • [Presentation] 楽しい転倒予防の実践のための靴型重心動揺計の開発2010

    • Author(s)
      中嶋香奈子, 齋藤倫子, 児玉美幸, 岩上優美, 井野秀一, 伊福部達, 山下和彦, 太田祐治
    • Organizer
      生活生命支援医療福祉工学系学会連合大会2010
    • Place of Presentation
      大阪大学(豊中)
    • Year and Date
      2010-09-18
  • [Presentation] H-Reflex Measurement and a Simulation Model for Interpreting the Effect of an Auxiliary Electrical Stimulation on FES2010

    • Author(s)
      B.Yuan, J.Gomez, J.Gonzarlez, W.Yu, S.Ino
    • Organizer
      The 32nd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
    • Place of Presentation
      Buenos Aires (Argentina)
    • Year and Date
      2010-09-04
  • [Presentation] Preliminary Design of a Simple Passive Toe Exercise Apparatus with a Flexible Metal Hydride Actuator for Pressure Ulcer Prevention2010

    • Author(s)
      S.Ino, M.Hosono, M.Sato, S.Nakajima, K.Yamashita, T.Izumi
    • Organizer
      The 32nd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
    • Place of Presentation
      Buenos Aires (Argentina)
    • Year and Date
      2010-09-01
  • [Presentation] 人間科学と生活ニーズに基づく多様なバリアフリー工学研究の展開2010

    • Author(s)
      井野秀一
    • Organizer
      日本機械学会ロボメカ部門第2地区特別講演会「先端インタフェース」
    • Place of Presentation
      東北大学(仙台)
    • Year and Date
      2010-08-06
  • [Presentation] QOLテクノロジーにおける触覚インタフェース2010

    • Author(s)
      井野秀一
    • Organizer
      日本機械学会講習会「触覚技術の基礎と応用」
    • Place of Presentation
      東京大学(東京)
    • Year and Date
      2010-07-23
  • [Presentation] 人間科学に基づく多様なQOLテクノロジーの研究開発2010

    • Author(s)
      井野秀一
    • Organizer
      第20回広島脳機能研究会
    • Place of Presentation
      広島大学広仁会館(広島)
    • Year and Date
      2010-07-07
  • [Presentation] Development of data analysis system for evaluation of ambulatory function and index of fall risk on elderly2010

    • Author(s)
      中嶋香奈子, 岩上優美, 齋藤倫子, 太田祐治, 井野秀一, 伊福部達, 山下和彦
    • Organizer
      第49回日本生体医工学会大会
    • Place of Presentation
      大阪国際交流センター(大阪)
    • Year and Date
      2010-06-26
  • [Presentation] Potential Applications of a Novel Actuator Using a Metal Hydride Alloy in Healthcare and Welfare Services2010

    • Author(s)
      井野秀一, 佐藤満, 細野美奈子, 山下和彦, 中島佐和子, 泉隆
    • Organizer
      第49回日本生体医工学会大会「シンポジウム:医療・福祉の現場を有効に支援する医工看介ユビキタス医療システム」
    • Place of Presentation
      大阪国際交流センター(大阪)
    • Year and Date
      2010-06-25
  • [Presentation] リハビリ支援・動作支援のための水素吸蔵合金アクチュエータ2010

    • Author(s)
      佐藤満, 細野美奈子, 中島佐和子, 山下和彦, 井野秀一
    • Organizer
      平成22年春季フルードパワーシステム講演会「医工連携とフルードパワー」
    • Place of Presentation
      機械振興会館(東京)
    • Year and Date
      2010-05-28
  • [Presentation] 人間科学を基礎とする多様なバリアフリー支援技術の創出2010

    • Author(s)
      井野秀一
    • Organizer
      第3回リハビリ機器・福祉機器勉強会
    • Place of Presentation
      つくば研究支援センター(つくば)
    • Year and Date
      2010-02-15
  • [Presentation] 健康・福祉機器のための人間親和型ソフトアクチュエータの研究開発とQOLテクノロジーの拡がり2010

    • Author(s)
      井野秀一
    • Organizer
      第10回次世代医療システム産業化フォーラム2009
    • Place of Presentation
      神戸商工会議所(神戸)
    • Year and Date
      2010-01-26
  • [Presentation] A Preliminary Study of a Power Assist System for The Exercise using a Metal Hydride Actuator2009

    • Author(s)
      S.Ino, M.Hosono, M.Sato, S.Nakajima, K.Yamashita, T.Izumi
    • Organizer
      World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering (WC2009)
    • Place of Presentation
      Munich (Germany)
    • Year and Date
      2009-09-09
  • [Presentation] 高次脳機能障害を有する脳卒中患者の移乗支援に関する基礎的検討2009

    • Author(s)
      中島佐和子, 山近友里恵, 山田卓也, 伊海友雪, 黒木美百, 井野秀一, 木村彰男
    • Organizer
      ヒューマンインターフェースシンポジウム2009
    • Place of Presentation
      お茶の水女子大学(東京)
    • Year and Date
      2009-09-03
  • [Presentation] 運動リハビリテーションを支援する柔らかい構造の水素吸蔵合金アクチュエータの開発2009

    • Author(s)
      井野秀一, 佐藤満, 細野美奈子, 山下和彦, 中島佐和子, 泉隆
    • Organizer
      第9回日本VR医学会学術大会
    • Place of Presentation
      国立がんセンター(東京)
    • Year and Date
      2009-08-29
  • [Presentation] 瞬目情報に基づく脳卒中患者の移乗動作改善に関する提案2009

    • Author(s)
      中島佐和子, 山近友里恵, 山田卓也, 黒木美百, 伊海友雪, 田中智子, 寺林大史, 井野秀一, 泉隆, 山田深, 大田哲生, 木村彰男
    • Organizer
      第9回日本VR医学会学術大会
    • Place of Presentation
      国立がんセンター(東京)
    • Year and Date
      2009-08-29
  • [Presentation] 福祉工学における触覚インタフェース2009

    • Author(s)
      井野秀一
    • Organizer
      日本機械学会講習会「触覚技術の基礎と応用」
    • Place of Presentation
      名古屋大学(名古屋)
    • Year and Date
      2009-07-31
  • [Presentation] 足趾関節のリハビリ運動支援のためのソフトアクチュエータの基礎的研究2009

    • Author(s)
      井野秀一, 細野美奈子, 佐藤満, 山下和彦, 中島佐和子, 泉隆
    • Organizer
      第48回日本生体医工学会大会
    • Place of Presentation
      タワーホール船越(東京)
    • Year and Date
      2009-04-25
  • [Presentation] 高齢者の転倒リスク評価のための靴型重心動揺計測器とデータ解析システムの開発2009

    • Author(s)
      中嶋香奈子, 岩上優美, 今泉一哉, 齋藤倫子, 太田祐治, 井野秀一, 伊福部達, 山下和彦
    • Organizer
      第48回日本生体医工学会大会
    • Place of Presentation
      タワーホール船越(東京)
    • Year and Date
      2009-04-25
  • [Book] Human-centered metal hydride actuator systems for rehabilitation and assistive technology (In : Handbook of Research on Personal Autonomy Technologies and Disability Informatics)2011

    • Author(s)
      S.Ino, M.Sato
    • Publisher
      IGI Global(印刷中)
  • [Book] A novel soft actuator using metal hydride materials and its applications in quality-of-life technology (In : New Developments in Biomedical Engineering)2010

    • Author(s)
      S.Ino, M.Sato
    • Total Pages
      499-516
    • Publisher
      IN-TECH
  • [Book] 福祉機器への応用(In:展開触覚認識メカニズムと応用技術-触覚センサ・触覚ディスプレイ-)2010

    • Author(s)
      井野秀一
    • Total Pages
      461-481
    • Publisher
      サイエンス&テクノロジー
  • [Book] Manipulation of Dynamically Deformable Object Using Impulse-Based Approach (In : Advances in Haptics)2010

    • Author(s)
      K.Tagawa, K.Hirota, M.Hirose
    • Total Pages
      315-331
    • Publisher
      IN-TECH
  • [Remarks]

    • URL

      http://researchmap.jp/human/

  • [Patent(Industrial Property Rights)] 水素吸蔵合金を利用した動力発生装置2010

    • Inventor(s)
      井野秀一, 佐藤満
    • Industrial Property Rights Holder
      独立行政法人産業技術総合研究所
    • Industrial Property Number
      特許,特願2010-110047
    • Filing Date
      2010-05-12

URL: 

Published: 2012-07-19   Modified: 2019-08-09  

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