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力学的データを用いた有限要素解析によるプラスチック短下肢装具設計に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K01579
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
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
研究機関近畿大学

研究代表者

北山 一郎  近畿大学, 生物理工学部, 教授 (80426535)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2016年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード装具 / PAFO / 有限要素解析 / 3Dプリンタ / プラスチック短下肢装具 / 力覚センサ / リハビリテーション
研究成果の概要

本研究では、従来手作業で実施されてきた装具製作作業に対し、最新のデジタル技術を活用することで装具使用者に適する装具を製作する新しい技術の確立を行った。具体的には、①身体形状測定→②装具基本設計→③装具形状の変更に伴う設計変更→④力学的データに基づく有限要素解析→⑤適する荷重や応力状態が得られる形状の設計→⑥3Dプリンタによる装具の製作→⑦製作装具による試歩行→⑧改良→⑨最終モデル製作、といった一連をプラスチック短下肢装具設計の基盤技術をほぼ完成することができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、従来測定例がないと考えられる装具に直接的にかかる力学的データを装具使用者等の歩行データを基に分析評価した。ここで得られたデータと分析結果は、従来にないデータであり、今後の装具開発・設計や装具の耐久性を調べるための基礎データとして大いに役立つものである。また、本研究で進めた3Dスキャナや3Dプリンタを活用した“装具自動設計システム”は、従来手作業で行われてきたことに対し、シミュレーションによる事前のチェックや自由な設計変更など、装具使用者の利便性を向上させる技術として、学術的にも社会的にも意義深いものである。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Measurement System for Kinetic Loads Acting on an Orthosis during Swing Phase2018

    • 著者名/発表者名
      Daisuke MORIOKA,Ichiro Kitayama
    • 雑誌名

      dvanced Experimental Mechanics

      巻: 3 ページ: 192-196

    • NAID

      130007538727

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of Measurement System of Kinetic Load Applied to Orthosis during Swing Phase2017

    • 著者名/発表者名
      Morioka, D.,Kitayama, I., Kitano, M., Yamanaka, T., Yano, T., Handa, M., Koyama, H., Morimoto, T., Sonobe, H., Miyazaki, N.
    • 雑誌名

      Advanced Experimental Mechanics

      巻: 2 ページ: 147-152

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] プラスチック短下肢装具歩行の分析 - 健常者と装具使用者の比較 -2016

    • 著者名/発表者名
      北野将利,北山一郎,森岡大輔,中野耕助,山中隆,大政光史,小山秀世,園部秀樹,宮崎展行
    • 雑誌名

      臨床バイオメカニクス

      巻: 37 ページ: 365-372

    • NAID

      40020964601

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] プラスチック短下肢装具歩行立脚相における荷重ベクトルの状態と装具底背屈角度との関係2016

    • 著者名/発表者名
      北野将利,北山一郎,森岡大輔,山中隆,池原用祐,小山秀世,森本高史,園部秀樹,宮崎展行
    • 雑誌名

      実験力学

      巻: 16-2 ページ: 147-153

    • NAID

      130005165139

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Finite Element Analysis of Trimmed Plastic Ankle-Foot Orthosis2016

    • 著者名/発表者名
      Daisuke MORIOKA, Ichiro KITAYAMA, Kosuke NAKANO, Masato KITANO, Takashi YAMANAKA, Hideyo KOYAMA, Takashi MORIMOTO, Hideki SONOBE and Noriyuki MIYAZAKI
    • 雑誌名

      Advanced Experimental Mechanics

      巻: 1 ページ: 269-276

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] nalysis of Relation for Kinetic Load and Knee/Ankle Joint Angle using PAFO during Stance Phase2018

    • 著者名/発表者名
      Daisuke MORIOKA,Ichiro KITAYAMA, Miyuki KAWAMURA, Minami TSUTSUI, Hideyo KOYAMA, Takashi MORIMOTO, Hideki SONOBE, Noriyuki MIYAZAKI
    • 学会等名
      The 13th International Symposium on Advanced Science and Technology in Experimental Mechanics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] hape processing of plastic ankle foot orthosis (PAFO) and their influence on stress and deformation2018

    • 著者名/発表者名
      Miyuki KAWAMURA, Daisuke MORIOKA, Takako OSAWA, Ichiro KITAYAMA
    • 学会等名
      The 13th International Symposium on Advanced Science and Technology in Experimental Mechanics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] プラスチック短下肢装具(PAFO)の有限要素解析に関する研究歩行時の変形に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      北山 一郎,森岡 大輔,川村 美雪,佐々木 蓮
    • 学会等名
      日本設計工学会関西支部 平成30年度 研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] プラスチックAFOの変形を計測する装置の開発2018

    • 著者名/発表者名
      森岡 大輔,川村 美雪,佐々木 蓮,北山 一郎
    • 学会等名
      日本実験力学会 分科会合同ワークショップ 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 歩行遊脚中にPAFOに作用する力学的負荷と装具変形について-健常者と片麻痺者の比較-2018

    • 著者名/発表者名
      森岡 大輔,川村 美雪,筒井 実奈美,北山 一郎
    • 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] プラスチック短下肢装具(PAFO)の形状にともなう応力・変形の状態の変化2018

    • 著者名/発表者名
      川村 美雪,北山 一郎,森岡 大輔
    • 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] テキサス型プラスチック短下肢装具の有限要素解析2018

    • 著者名/発表者名
      川村 美雪,北山 一郎,森岡 大輔,山中 隆
    • 学会等名
      日本機械学会 2018年度年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] トイレ立ち上がり動作におけるプラスチック短下肢装具に作用する力学的負荷と官能評価の関係2018

    • 著者名/発表者名
      森岡大輔、北山一郎、川村美雪、筒井実奈美
    • 学会等名
      日本設計工学会2018年度春季研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] プラスチック短下肢装具(PAFO)の有限要素解析に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      川村美雪、北山一郎、森岡大輔、山中 隆
    • 学会等名
      日本設計工学会2018年度春季研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Development of Measurement System of Kinetic Load Applied to Orthosis during Swing Phase2017

    • 著者名/発表者名
      1)Morioka, D.,Kitayama, I., Yamanaka, T., Kitano, M., Yano, T., Handa, M., Koyama, H., Morimoto, T., Sonobe, H., Miyazaki, N.
    • 学会等名
      The 12th International Symposium on Advanced Science and Technology in Experimental Mechanics
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 手を用いたトイレ立ち上がり動作でのプラスチック短下肢装具の力学的負荷計測装置の開発2017

    • 著者名/発表者名
      1)森岡 大輔,北山 一郎,北野 将利,山中 隆,池原 用祐,矢野 貴久,半田 昌浩
    • 学会等名
      日本実験力学会 2017年度年次講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] トイレ立ち上がりにおけるプラスチック短下肢装具に作用する力学的負荷解析2017

    • 著者名/発表者名
      2)森岡 大輔,北山 一郎,北野 将利, 山中 隆,矢野 貴久, 半田 昌浩
    • 学会等名
      日本機械学会 2017年度年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 遊脚相中に足底とプラスチック短下肢装具間にかかる荷重と装具変形状態の分析2017

    • 著者名/発表者名
      3)森岡 大輔,北山 一郎,北野 将利,山中 隆,池原 用祐,矢野 貴久,半田 昌浩,森本 高志,園部 秀樹,小山 秀世
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] Analysis of kinetic load of plastic ankle foot orthosis during swing phase2016

    • 著者名/発表者名
      Daisuke MORIOKA, Ichiro KITAYAMA, Masato KITANO, Takashi YAMANAKA, Hideyo KOYAMA, Takashi MORIMOTO, Hideki SONOBE and Noriyuki MIYAZAKI
    • 学会等名
      THE 11TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON ADVANSED SCIENCE AND TECHNOLOGY IN EXPERIMENTAL MECHANICS
    • 発表場所
      ベトナム(ホーチミン市)
    • 年月日
      2016-11-01
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] プラスチック短下肢装具底背屈可動時の荷重と角度の関係2016

    • 著者名/発表者名
      北野将利,北山一郎,森岡大輔,山中隆,池原用祐,小山秀世,森本高史,園部秀樹,宮崎展行
    • 学会等名
      第32回日本義肢装具学会学術大会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
    • 年月日
      2016-10-15
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] プラスチック短下肢装具の加工修正に伴う力学的特性評価2016

    • 著者名/発表者名
      山中 隆,北山一郎,北野将利,池原用祐
    • 学会等名
      日本機械学会2016年度年次大会
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス(福岡県福岡市西区)
    • 年月日
      2016-09-11
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 装具装着歩行における遊脚相中の力学的負荷解析2016

    • 著者名/発表者名
      森岡大輔,北山一郎,北野将利,山中 隆,池原用祐,半田昌浩,矢野貴久
    • 学会等名
      計測自動制御学会第33回センシングフォーラム
    • 発表場所
      近畿大学和歌山キャンパス(和歌山県紀の川市)
    • 年月日
      2016-09-01
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 歩行遊脚相時における健常者と片麻痺患者の力学的負荷の比較2016

    • 著者名/発表者名
      森岡大輔,北山一郎,北野将利,山中 隆,池原用祐
    • 学会等名
      日本実験力学会2016年度年次講演会
    • 発表場所
      近畿大学東大阪キャンパス(大阪府東大阪市)
    • 年月日
      2016-09-01
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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