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受動型直交座標系新規3次元上肢リハビリ支援システムとその各種リハビリ手法との融合

研究課題

研究課題/領域番号 19K04303
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分20020:ロボティクスおよび知能機械システム関連
研究機関一般財団法人ファジィシステム研究所

研究代表者

古荘 純次  一般財団法人ファジィシステム研究所, 研究部, 特別研究員 (70107134)

研究分担者 池田 篤俊  近畿大学, 理工学部, 講師 (20609903)
川平 和美  鹿児島大学, 医歯学総合研究科, 客員研究員 (20117493)
菅 俊光  関西医科大学, 医学部, 教授 (40288816)
畑迫 健一  産業技術短期大学, その他部局等, 教授 (30735527)
原田 孝  近畿大学, 理工学部, 教授 (80434851)
森岡 周  畿央大学, 健康科学部, 教授 (20388903)
原口 真  大阪工業大学, 工学部, 講師 (80467547)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワードリハビリ支援システム / 脳卒中 / 上肢 / 力覚提示 / ブレーキ / 健側補助 / 動機付け / ゲーム性 / 脳卒中を主な対象とした上肢リハビリ支援システム / ブレーキを用いた力覚提示 / 直交型3次元、2次元、1次元システム / 受動型上肢リハビリ支援システム / Pleasure / Motivation / 慣性力の影響 / 非麻痺側による補助 / 受動型リハビリ支援システム / 上肢リハビリ支援システム / 受動型リハビリ支援システム振動刺激 / 振動刺激 / Usability / ローコスト / メカトロ二クス / バーチャルリアリティ
研究開始時の研究の概要

リハビリテーション訓練における保険制度の制約等のため, 現状では,上肢機能訓練を十分な時間行うことができていない。本研究では,脳卒中患者を主な対象とするブレーキを用いて力覚提示を行う優れた力覚提示性能を有する新規な直交座標型の3次元、2次元、1次元上肢リハビリ支援システムの研究開発を行い、次に臨床評価を行う。ブレーキを用いて力覚提示を行うシステムは、医療機器としてクラスⅠであり、本質的安全性を有する。また、本研究で開発するシステムと各種リハビリ手法(ボツリヌス治療、電気刺激、振動刺激など)との併用についても臨床評価を行う。

研究成果の概要

脳卒中を主な対象とする力覚の提示にブレーキを用いた新規な直交型1次元、2次元、3次元の上肢リハビリ支援システムの研究開発を行った。
1次元システムについては、鏡面対称型非麻痺側補助システム、同側型非麻痺側補助システムの研究開発を行った。2次元システムについては、2次試作機まで研究開発を行った。3次元システムについては、機構の理論解析、および重要な機構の開発を行ったが、3次元システムの開発に至らなかった。
1次元システム、2次元システムでは、ゲーム性のあるリハビリ訓練ソフトを研究開発した。コロナがなかなか収まらなかったため、臨床評価には至らなかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

脳卒中の治療に関する医療費は、全医療費の約1割をしめる。脳卒中を主な対象とする上肢リハビリ支援システムの本格的実用化は社会的な意義が大きい。力覚の提示にはアクチュエータを用いないでブレーキを用いており、本質安全性を有し、医療機器としてクラスⅠとなる。
1次元システムについては、軽量コンパクトな同側型非麻痺側補助システム、鏡面対称型非麻痺側補助システムの研究開発を行った。開発したシステムは、医療従事者でなくとも扱え、かつ訓練意欲を維持しやすい自宅用のリハビリ機器としても使うことができる。リハビリでは、つらい訓練を行う必要があるが、動機づけと楽しさがあるシステムである。

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 1件) 備考 (7件)

  • [雑誌論文] マルチボディシステムダイナミクスを用いた2自由度平面差動ベルト駆動ロボットの動的非干渉化設計2022

    • 著者名/発表者名
      原田 孝
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集

      巻: 88 号: 916 ページ: 21-00367-21-00367

    • DOI

      10.1299/transjsme.21-00367

    • ISSN
      2187-9761
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] (解説)VR技術を用いた小脳性運動失調に対するアプローチ(上肢運動機能評価トレーニング機器の研究開発)2020

    • 著者名/発表者名
      小田邦彦、古荘純次、菊池武士、原口真
    • 雑誌名

      脳神経内科

      巻: 93 ページ: 89-94

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] マルチボディ運動学に基づく2自由度差動ネジ機構の構造の総合2020

    • 著者名/発表者名
      原田 孝, 中村 悠人
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集

      巻: 86 号: 889 ページ: 20-00155-20-00155

    • DOI

      10.1299/transjsme.20-00155

    • NAID

      130007907784

    • ISSN
      2187-9761
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 非麻痺側補助による鏡面運動型上肢リハビリ支援システムの開発(1A1-E12)2023

    • 著者名/発表者名
      島田珠希、武居直行、古荘純次
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2023 愛知県・名古屋市
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 上肢リハビリ支援システムPLEMOシリーズにおける新規システムの研究開発(回転 plus リニア型システム、およびリニア型システム)(2A2-C02))2022

    • 著者名/発表者名
      古荘純次
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2022 北海道・札幌市
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Simscape Multibodyを用いた4自由度作動ベルト・差動ネジ駆動パラレルロボットの動力学解析(S113-08)2022

    • 著者名/発表者名
      原田孝、古荘純次
    • 学会等名
      日本機械学会 2022年度年次大会 富山県・富山市
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 直交リニアガイドを用いた上肢機能訓練システムおよびその操作性評価(1P2-F18)2022

    • 著者名/発表者名
      花井嵩大、市川直理、原口真、古荘純次
    • 学会等名
      第23回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会 SI2022 千葉県・千葉市
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 力覚提示システム・位置入力システム・リハビリ支援システム等 における慣性力の影響に関する基礎研究 ―リンク型システムにおけるその評価および特性改善方法(CA1-C01)2021

    • 著者名/発表者名
      古荘純次
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] マルチボディダイナミクスを用いた 4 自由度差動ベルト・差動ネジ駆動パラレルロボットの力学解析(1P2-H05)2021

    • 著者名/発表者名
      原田孝、古荘純次
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] リンク型の位置入力システム・力覚提示システムやリハビリ支援システム等における慣性力の影響に関する基礎研究(その評価方法および特性改善方法の提案)2021

    • 著者名/発表者名
      古荘純次
    • 学会等名
      日本機械学会関西支部第96期定時総会講演会 講演番号:3411
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] マルチボディダイナミクスを用いた差動ベルト駆動ロボットの力学解析2020

    • 著者名/発表者名
      原田 孝
    • 学会等名
      第21回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会 講演番号: 3E1-3
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Comparative Investigation of Configuration of Brakes in Passive-type Force Display System2020

    • 著者名/発表者名
      Takeaki Watanabe, Yuri Ode, Naoyuki Takesue and Junji Furusho
    • 学会等名
      Proc. IEEE/SICE International Symposium on System Integrations (SII 2020)(Hawaii)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] Researchmap 古荘純次

    • URL

      https://researchmap.jp/Furusho_Junji

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] 古荘純次大阪大学名誉教授のリハビリ関係のホームページ

    • URL

      http://www.eonet.ne.jp/~furusho-reha22/index.html

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実施状況報告書
  • [備考] (一財)ファジィシステム研究所の古荘純次の個人ページ

    • URL

      http://flsi.cird.or.jp/personal_page/furusho/index.html

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実施状況報告書
  • [備考] 日本学術振興会 科研費 古荘純次

    • URL

      https://nrid.nii.ac.jp/nrid/1000070107134/

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] J-GLOBAL 古荘純次

    • URL

      https://jglobal.jst.go.jp/detail?JGLOBAL_ID=201801020398857029

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] 一般財団法人ファジィシステム研究所の古荘の個人ページ

    • URL

      http://flsi.cird.or.jp/personal_page/furusho/index.html

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書 2019 実施状況報告書
  • [備考] 古荘純次(大阪大学名誉教授)のリハビリ関係のホームページ

    • URL

      http://www.eonet.ne.jp/~furusho-reha22/index.html

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書 2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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