Development of switchable model of knee joint with malfunctions, for instruction of ROM exercise.

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K12882
• Research Institution: Nagano University of Health and Medicine
• Principal Investigator: 高嶋 孝倫 長野保健医療大学, 地域保健医療研究センター, 教授 (00425654)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 福谷 保 長野保健医療大学, 保健科学部, 教授 (00446171) ; 丸山 貴之 国立障害者リハビリテーションセンター(研究所), 学院(研究所併任), 義肢装具士 (30727160) ; 内藤 尚 金沢大学, フロンティア工学系, 准教授 (40392203)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 関節可動域訓練 / モデル解析 / 膝関節インピーダンス

Outline of Annual Research Achievements

膝関節モデルの開発に着手した．サーボモーターの制御アルゴリズムを試作し，膝関節よりも小型（約１／５）の試作機を製作した上で試験的なトルク制御に着手した．トルク制御の目標値を仮想的な直線および曲線（I = θ^2)としたが，これが後述する患肢の実測値へと置き換わる．この段階で関節インピーダンスに匹敵するトルク抵抗を発生させた膝関節モデルが徒手的な感覚による試験によって病的な関節後拘縮を有する膝に類似することを認めた．
患肢の計測実験は計測装置として，徒手筋力計モービーの使用を視野に入れた計測台を試作し，健常者による試験的な計測を開始した．
関節モデルの最終型である人の脚によりお近似する形状の試作も併行して行い骨格をABS樹脂，軟部組織をシリコンで製作された下腿部が連結された関節モデルを構築した．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

１２月以降の感染症対策によってミーティング等の開催が延期，中止を余儀なくされた．
また健常者の計測実験は密接状態での実施となり，学生から被験者を募集する予定であったが現在は行われていない．患肢の計測を実施する予定であった医療施設においても計測実験を行えるような状況にないことから，現在は保留している．

Strategy for Future Research Activity

生体の膝関節インピーダンスを計測する部分は当分は保留されることが予測される．したがって，機構系，モーター制御系の開発に重点をおいて注力し開発を進める．現在のモーター制御の問題点の一つとして，制御系のフィードバックが不足していることがあり，これを改善するための制御ソフトウエア，アルゴリズムの見直しはもとより，ハードウェアの改善策としてマイコンの試用も視野に入れる．

Causes of Carryover

計測実験計画において被験者謝金が発生する予定であったが，実験そのものが延期されている状況であり謝金が発生していない．
会議等が中止，あるいはweb会議での実施となったことにより旅費の余剰が生じた．