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計算機シミュレーションを援用した義足の適合・設計技術確立のための基礎的研究

研究課題

研究課題/領域番号 15H03052
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 リハビリテーション科学・福祉工学
研究機関金沢大学

研究代表者

内藤 尚  金沢大学, フロンティア工学系, 准教授 (40392203)

研究分担者 中村 隆  国立障害者リハビリテーションセンター(研究所), 研究所 義肢装具技術研究部, 義肢装具士長 (40415360)
田中 志信  金沢大学, フロンティア工学系, 教授 (40242218)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2016年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2015年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
キーワード義肢装具 / 適合 / 評価 / 計算機シミュレーション / 福祉用具 / 支援機器 / 義足 / 福祉用具・支援機器 / 義足の適合 / 適合性評価 / モデリング
研究成果の概要

本研究課題では,義足の適合や設計を支援するシステムの構築を目指し,システムに必要な基盤的技術の開発を行った.主な研究成果は次の3点である.(1) MRI装置および荷重計付き超音波エコー画像装置を用いることで,利用者の断端部組織の3次元立体形状と同時に各組織の弾性分布を推定する手法を開発した.(2) 神経・筋骨格モデルを用いて任意の義足を着用した状態の歩行のシミュレーションし,歩行を評価することができるシステムを構築した.(3) 実際の義足利用者の断端およびソケットを基にした有限要素解析の結果,適合している大腿義足ソケット着用時の断端の応力分布の典型的なパターンを予測した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は,下肢切断者の方が用いる義足に対して,これまでよりも身体の状態に合うように調整や製作を行うための方法を確立するための基礎的な研究です.義足などをよりよく身体に合わせるには義足の着用状態についてできるだけ詳細に観察や計測を行い,評価することが必要不可欠ですが,実際には臨床の現場でたくさんの種類の物理量を直接計測することは困難です.そこで本研究では,身体や義足を数学モデルで表し,義足の着用状態について計算機シミュレーションを行うことで直接観察や計測が難しい量を推定し,様々な側面から評価できる手法の確立を目指しており,本課題では計測技術とシミュレーションの開発と評価指標の検討を行いました.

報告書

(6件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書

研究成果

(31件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016 2015

すべて 学会発表

  • [学会発表] 徒手ROM訓練支援システム用模擬脚のためのサーボモータによる関節受動抵抗の再現2020

    • 著者名/発表者名
      平野靖治,内藤尚,田中志信
    • 学会等名
      日本機械学会北陸信越学生会 第49回学生員卒業研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Shape measurement of the transfemoral residual limb on standing magnetic resonance imaging: A preliminary study with a single subject2019

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Maruyama, Takashi Nakamura, Mitsumoto Atsuko, Masato Maeno, Tosiaki Miyati, Naoki Ohno, Hisashi Naito, Yoshiko Tobimatsu
    • 学会等名
      ISPO 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際共著/国際学会である
  • [学会発表] 歩行の神経筋骨格モデルと支援機器開発への展開2019

    • 著者名/発表者名
      内藤尚
    • 学会等名
      2019年度電気・情報関係学会北陸支部連合大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 9軸センサを用いた身体運動計測のための軸合わせ補正アルゴリズム2019

    • 著者名/発表者名
      岩切悠河,内藤尚,田中志信
    • 学会等名
      LIFE2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 順動力学シミュレーションを用いた義足膝継手の機能が歩行運動に与える影響の検討2019

    • 著者名/発表者名
      内藤尚,谷本 龍馬,大崎謙悟,田中 志信
    • 学会等名
      日本機械学会2019 年度年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 立位MR画像を用いたヒト足部骨格の荷重による位置姿勢変化の計測2019

    • 著者名/発表者名
      横野拓也, 田中怜弥, 内藤尚, 田中志信
    • 学会等名
      R1年度日本生体医工学会北陸支部
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ウェアラブル磁気・慣性センサを用いた身体運動計測におけるキャリブレーション手法の検討2019

    • 著者名/発表者名
      内藤尚,関根広大,岩切悠河,田中志信
    • 学会等名
      日本機械学会北陸信越支部第56期講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 三次元有限要素解析に基づく義足ソケットの適合性評価に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      山西豊,内藤尚,田中志信
    • 学会等名
      LIFE2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 歩行の神経筋骨格モデルと支援機器開発への展開2018

    • 著者名/発表者名
      内藤尚
    • 学会等名
      第36回日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ウェアラブル慣性・地磁気センサによる身体姿勢計測のための局所座標補正アルゴリズム2018

    • 著者名/発表者名
      関根広大,内藤尚,田中志信
    • 学会等名
      第29回バイオフロンティア講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 義足歩行シミュレーションを用いた大腿義足膝継手の機能評価2018

    • 著者名/発表者名
      内藤尚,谷本龍馬,大崎謙悟,田中志信
    • 学会等名
      第34回日本義肢装具学会学術大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 順動力学歩行シミュレーションモデルを用いた大腿義足膝継手機能の評価2018

    • 著者名/発表者名
      内藤尚,谷本龍馬,大崎謙悟,田中志信
    • 学会等名
      第31回バイオエンジニアリング講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Simulation and evaluation of prosthetic walking based on neuro-musculo-skeletal model2018

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Naito
    • 学会等名
      第31回バイオエンジニアリング講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 義足ソケット-断端間の三次元有限要素解析に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      山西豊,内藤尚,田中志信
    • 学会等名
      日本生体医工学会平成30年度北陸支部大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 計算運動バイオメカニクスと医療福祉分野への応用2018

    • 著者名/発表者名
      内藤尚
    • 学会等名
      日本実験力学会特別講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 運動シミュレーションを用いた閉リンク構造をもつ義足膝継手の評価手法の検討2017

    • 著者名/発表者名
      内藤尚,大崎謙悟
    • 学会等名
      第29回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      ういんくあいち(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2017-01-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 閉リンク機構を持つ義足膝継手を用いた大腿義足の運動解析2017

    • 著者名/発表者名
      内藤尚, 谷本龍馬, 野川雅道, 田中志信
    • 学会等名
      日本機械学会第30回バイオエンジニアリング講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 運動時の心機能変化メカニズム解明を目指した統合モデルの構築 -運動時における冠血流と心拍動の動態シミュレーション-2017

    • 著者名/発表者名
      南蒼一郎, 田中亜実, 内藤尚, 田中志信, 野川雅道
    • 学会等名
      日本生体医工学会平成29年度北陸支部大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 9軸センサを利用した身体姿勢推定アルゴリズムの精度検証2017

    • 著者名/発表者名
      関根広大, 内藤尚, 野川雅道, 田中志信
    • 学会等名
      スポーツ工学・ヒューマンダイナミクス2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Computer-Aided Rehabilitation Engineering 基盤技術構築に向けた取り組み2017

    • 著者名/発表者名
      内藤尚
    • 学会等名
      スポーツ工学・ヒューマンダイナミクス2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 運動時の心機能変化メカニズム解明を目指した運動器系・循環系統合モデルの構築 -冠循環のモデル化と心拍動時の循環シミュレーション-2017

    • 著者名/発表者名
      南蒼一郎, 内藤尚, 野川雅道, 田中志信
    • 学会等名
      日本機械学会 第28回バイオフロンティア講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ヒト足部の立位荷重/抜重時の詳細骨格構造の挙動解析2017

    • 著者名/発表者名
      林恭平, 内藤尚, 野川雅道, 田中志信
    • 学会等名
      日本機械学会 第28回バイオフロンティア講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 数値シミュレーションを用いた義足膝継手機能評価の検討2017

    • 著者名/発表者名
      内藤尚, 谷本龍馬, 野川雅道, 田中志信
    • 学会等名
      第33回日本義肢装具学会学術大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 義足慣性パラメータ推定システムの測定誤差が推定精度に与える影響の検討2017

    • 著者名/発表者名
      楠本岳士, 内藤尚, 野川雅道, 田中志信
    • 学会等名
      LIFE2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Evaluation framework of prosthetic knee joint performance using dynamical simulation2017

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Naito, Ryoma Tanimoto, Masamichi Nogawa, Shinobu Tanaka
    • 学会等名
      XXVI Congress of the International Society of Biomechanics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際共著/国際学会である
  • [学会発表] 動力学シミュレーションを用いた義足膝継手の動力学的特性評価法の検討 -閉リンク機構に対応したモデルの導入-2016

    • 著者名/発表者名
      内藤尚
    • 学会等名
      第37回バイオメカニズム学術講演会
    • 発表場所
      富山県立大学(富山県射水市)
    • 年月日
      2016-11-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Computational Analysis for Energy Consumption Rate of Hip Disarticulation Prosthetic Walking2016

    • 著者名/発表者名
      H. Naito, K. Hase, M. Tanaka
    • 学会等名
      The 8th Asian Conference on Multibody Dynamics
    • 発表場所
      金沢都ホテル(石川県金沢市)
    • 年月日
      2016-08-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際共著/国際学会である
  • [学会発表] 立脚期における足関節モーメント発生機序の数値シミュレーションによる考察2016

    • 著者名/発表者名
      永濱敏樹,内藤尚,大野直樹,宮地利明,田中正夫
    • 学会等名
      日本機械学会関西支部第91期定時総会講演会
    • 発表場所
      大阪電気通信大学寝屋川キャンパス(大阪府寝屋川市)
    • 年月日
      2016-03-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 立脚期における後足部の運動が足関節モーメントに与える影響に関する計算解析2016

    • 著者名/発表者名
      永濱敏樹,内藤尚,大野直樹,宮地利明,田中正夫
    • 学会等名
      日本機械学会第28回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      東京工業大学大岡山キャンパス(東京都目黒区))
    • 年月日
      2016-01-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 超音波画像を用いた運動器系軟部組織の弾性分布の取得手法の開発2016

    • 著者名/発表者名
      大島遥平,内藤尚,田中志信,野川雅道
    • 学会等名
      平成28年度日本生体医工学会北陸支部大会
    • 発表場所
      CiCビル(富山県富山市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 9軸センサ情報から姿勢を推定するカルマンフィルタを用いたアルゴリズムの提案とその精度検証2015

    • 著者名/発表者名
      大見泰介,内藤尚,野川雅道,田中志信
    • 学会等名
      平成27年度日本生体医工学会北陸支部大会
    • 発表場所
      CiCビル(富山県富山市)
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2021-02-19  

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