義足使用者の運動状態・運動意図推定手法の確立とそれを応用した高機能股義足の開発

• 研究課題/領域番号: 22680046
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 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 (2012-2013); 大阪大学 (2010-2011)
• 研究代表者: 内藤 尚 金沢大学, 機械工学系, 准教授 (40392203)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 23,400千円 (直接経費: 18,000千円、間接経費: 5,400千円); 2013年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2012年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2011年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円); 2010年度: 10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円)
• キーワード: 動力義足 / 運動状態・運動意図推定 / シミュレーション / 計算機支援設計 / 股義足 / 能動義足 / 動作意図 / マルチモーダルデータ / 歩行 / 運動意図推定 / 開発支援システム / 福祉用具・支援機器 / 人間機械系設計 / 義足 / 運動状態 / 運動意図 / 状態推定 / リハビリテーション工学

研究概要

義足は，下肢切断者が歩行する際には必須の道具となり，脚の機能の一部を代償することから身体の一部とも例えられる福祉用具である．本研究課題では，義足の中でも最も高度な技術が必要となる股義足を主な対象として，駆動要素を組み込んだ高機能義足の設計手法を提案し，それを用いて動力股義足を開発した．この際，義足使用者の歩行時の身体ダイナミクスデータを収集するシステムを開発し，過渡的な歩行状態の再現することのできる神経筋骨格歩行シミュレーションモデルを作成し，能動股義足を開発した．

研究成果

• [雑誌論文] 足部の精密化と目的関数の混成化による歩行シミュレーションモデルの開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 林祐一郎, 長谷和徳, 内藤尚, 西澤教之
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集 巻: 80 号: 812 ページ: DR0099-DR0099
  • DOI: 10.1299/transjsme.2014dr0099
  • NAID: 130003399156
  • ISSN: 2187-9761
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of Individual Muscle Length Parameters from Measurements of Passive Joint Moment Around the Ankle Joint (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Naito, Y. Akazawa, A. Miura, T. Matsumoto, M. Tanaka
  • 雑誌名: Journal of Biomechanical Science and Engineering 巻: 7 号: 2 ページ: 168-176
  • DOI: 10.1299/jbse.7.168
  • NAID: 130002066900
  • ISSN: 1880-9863
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design of an automated device to measure sagittal plane stiffness of an articulated ankle-foot orthosis (2010)
  • 著者名/発表者名: Toshiki Kobayashi, Hisashi Naito
  • 雑誌名: Prosthetics and Orthotics International 巻: 34-4 ページ: 439-448
  • 査読あり
• [学会発表] 上位中枢を考慮したヒト神経筋骨格モデルを用いた歩行速度変更運動戦略の検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 井上みなみ，内藤尚，他
  • 学会等名: 日本機械学会関西支部 第89期定時総会講演会
  • 発表場所: 大阪府立大学 中百舌鳥キャンパス
• [学会発表] ヒト神経筋骨格モデルによる歩行速度変更の再現に関する検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 井上みなみ, 内藤尚, 松本健志, 田中正夫
  • 学会等名: LIFE2013
  • 発表場所: 山梨大学, 山梨
  • 年月日: 2013-09-04
• [学会発表] 足関節底屈筋の過緊張が代償運動に与える影響の歩行シミュレーションによる検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 赤澤康史, 内藤尚, 松本健志, 田中正夫
  • 学会等名: LIFE2013
  • 発表場所: 山梨大学, 山梨
  • 年月日: 2013-09-02
• [学会発表] 大腿義足歩行における身体負担の逆動力学解析による評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 桝田貴博, 内藤尚, 松本健志, 田中正夫
  • 学会等名: 日本機械学会関西支部第88期定時総会講演会
  • 発表場所: 大阪工業大学, 大阪
  • 年月日: 2013-03-17
• [学会発表] 大腿義足歩行における身体負荷の逆動力学解析による評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 桝田貴博, 内藤尚, 松本健志, 田中正夫
  • 学会等名: 第25回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 産総研つくばセンター, 茨城
  • 年月日: 2013-01-09
• [学会発表] ヒト神経筋骨格モデルによる歩行速度変更の再現に関する検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 井上みなみ，内藤尚
  • 学会等名: 生活生命支援医療福祉工学系学会連合大会
  • 発表場所: 山梨大学
• [学会発表] Biochemical Analysis of the Foot Arch Function Using a Forward Dynamic Walking Simulation (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Nishizawa, K. Hase, H. Naito
  • 学会等名: 23rd 2012 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science
  • 発表場所: 名古屋大学, 愛知
  • 年月日: 2012-11-06
• [学会発表] CPG 運動制御機構を持つ二足歩行モデルによる歩行速度変更シミュレーション (2012)
  • 著者名/発表者名: 井上みなみ, 内藤尚, 松本健志, 田中正夫
  • 学会等名: 第23回バイオフロンティア講演会
  • 発表場所: 弘前文化センター, 青森
  • 年月日: 2012-11-06
• [学会発表] 膝関節をもつ二足受動歩行モデルの下腿節の機械的特性が歩行に与える影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 重里賢一, 内藤尚, 松本健志, 田中正夫
  • 学会等名: 日本機械学会関西支部第87 期定時総会講演会
  • 発表場所: 関西大学, 大阪
  • 年月日: 2012-03-17
• [学会発表] Stiff‐knee gait シミュレーションに時刻[s] (i) (ii)重心速度[m/s] 11 16重心速度[m/s]時刻[s] + 5% - 5% a) (i) (ii) b)基づく下肢分回し動作と同側膝関節機能との関係の検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 赤澤康史, 内藤尚, 松本健志, 田中正夫
  • 学会等名: 第24回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 大阪大学, 大阪
  • 年月日: 2012-01-08
• [学会発表] 義足歩行解析のための筋骨格モデル構築 (2012)
  • 著者名/発表者名: 桝田貴博, 内藤尚, 松本健志, 田中正夫
  • 学会等名: 第24回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 大阪大学, 大阪
  • 年月日: 2012-01-08
• [学会発表] 足部軟部組織と床面との接触・摩擦を考慮した身体歩行シミュレーションモデル開発の試み (2012)
  • 著者名/発表者名: 内藤尚
  • 学会等名: 日本機械学会 2012年度年次大会
  • 発表場所: 金沢大学（石川県）
• [学会発表] コンピュータシミュレーションを応用した義肢装具の機能評価と今後の展望 (2011)
  • 著者名/発表者名: 内藤尚
  • 学会等名: 義足機能の設計・計測評価に関わる工学技術の成果と今後の展望
  • 発表場所: 大阪府寝屋川市(招待講演)
  • 年月日: 2011-02-04
• [学会発表] 義足歩行の消費エネルギに関するシミュレーションを用いた考察 (2011)
  • 著者名/発表者名: 内藤尚, 長谷和徳, 松本健志, 田中正夫
  • 学会等名: 第23回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 熊本大学, 熊本
  • 年月日: 2011-01-09
• [学会発表] 片麻痺歩行における代償動作の発生メカニズムに関する歩行シミュレーションを用いた検討-筋骨格系の障害因子が歩行動作に与える影響について (2011)
  • 著者名/発表者名: 赤澤康史, 内藤尚, 松本健志, 田中正夫
  • 学会等名: 第23回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 熊本大学, 熊本
  • 年月日: 2011-01-09
• [学会発表] 義足歩行の消費エネルギに関するシミュレーションを用いた考察 (2011)
  • 著者名/発表者名: 内藤尚
  • 学会等名: 第23回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 熊本県熊本市
  • 年月日: 2011-01-09
• [学会発表] 足部アーチ形状および剛性が歩行に与える影響に関する数値シミュレーションを用いた検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 内藤尚
  • 学会等名: 第26回日本義肢装具学会学術大会
  • 発表場所: 埼玉県川越市
  • 年月日: 2010-12-23
• [学会発表] 足部アーチ形状および剛性が歩行に与える影響に関する数値シミュレーションを用いた検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 内藤尚, 高嶋孝倫, 松本健志, 田中正夫
  • 学会等名: 第26回日本義肢装具学会学術大会
  • 発表場所: 川越プリンスホテル, 埼玉
  • 年月日: 2010-10-23
• [学会発表] コンピュータシミュレーションによる義肢装具の評価-現状と課題- (2010)
  • 著者名/発表者名: 内藤尚
  • 学会等名: 第26回日本義肢装具学会学術大会
  • 発表場所: 埼玉県川越市(招待講演)
  • 年月日: 2010-10-23
• [学会発表] 足部アーチの力学特性が歩行動作に与える影響に関するシミュレーション解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 内藤尚, 高嶋孝倫, 長谷和徳, 松本健志, 田中正夫
  • 学会等名: 生活生命支援医療福祉工学系学会連合大会
  • 発表場所: 大阪大学, 大阪
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] 片麻痺者の股関節内外旋・内外転位が歩容に及ぼす影響 -三次元歩行シミュレーションに基づく検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 赤澤康史, 内藤尚, 松本健志, 田中正夫
  • 学会等名: 生活生命支援医療福祉工学系学会連合大会2010講演論文集
  • 発表場所: 大阪大学, 大阪
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] 足部アーチの力学特性が歩行動作に与える影響に関するシミュレーション解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 内藤尚
  • 学会等名: 生活生命支援医療福祉工学系学会連合大会2010講演論文集
  • 発表場所: 大阪府豊中市
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] 異常歩行ホイップに関する三次元歩行計測に基づく検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松原裕幸, 赤澤康史, 内藤尚, 松本健志, 田中正夫
  • 学会等名: 生活生命支援医療福祉工学系学会連合大会2010 講演論文集
  • 発表場所: 大阪大学, 大阪
  • 年月日: 2010-09-19
• [学会発表] 異常歩行ホイップに関する三次元歩行計測に基づく検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松原裕幸、内藤尚
  • 学会等名: 生活生命支援医療福祉工学系学会連合大会2010講演論文集
  • 発表場所: 大阪府豊中市
  • 年月日: 2010-09-18
• [学会発表] 片麻痺者の股関節内外旋・内外転位が歩容に及ぼす影響-三次元歩行シミュレーションに基づく検討- (2010)
  • 著者名/発表者名: 赤澤康史、内藤尚
  • 学会等名: 生活生命支援医療福祉工学系学会連合大会2010講演論文集
  • 発表場所: 大阪府豊中市
  • 年月日: 2010-09-18
• [学会発表] Forward Dynamic Simulation of Walking Pattern of Hemiplegic Subjects (2010)
  • 著者名/発表者名: Hisashi Naito
  • 学会等名: 6th World Congress of Biomechanics Abstracts
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2010-08-04
• [学会発表] Effects of Foot Arches Stiffness and Shape Properties on Gait Patterns - Investigation using Three-dimensional Forward Dynamic Simulation (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Naito, T. Takashima, K. Hase, T. Matsumoto, M. Tanaka
  • 学会等名: 6th World Congress of Biomechanics
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2010-08-03
• [学会発表] Effects of Foot Arches Stiffness and Shape Properties on Gait Patterns-Investigation using Three-dimensional Forward Dynamic Simulation (2010)
  • 著者名/発表者名: Hisashi Naito
  • 学会等名: 6th World Congress of Biomechanics Abstracts
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2010-08-03
• [学会発表] 神経・筋骨格身体シミュレーションモデルを応用した義足開発支援システム (2010)
  • 著者名/発表者名: 内藤尚, 長谷和徳, 井上剛伸, 松本健志, 田中正夫
  • 学会等名: 第22回運動器リハビリテーション学会
  • 発表場所: 仙台国際センター, 宮城
  • 年月日: 2010-07-10
• [学会発表] 神経・筋骨格身体シミュレーションモデルを応用した義足開発支援システム (2010)
  • 著者名/発表者名: 内藤尚
  • 学会等名: 第22回運動器リハビリテーション学会
  • 発表場所: 宮城県仙台市(招待講演)
  • 年月日: 2010-07-10
• [学会発表] Gait Analysis of Newly Developed Hip Disarticulation Prosthesis Walking -Rotation Axis of Hip Joint is on the Side of Socket- (2010)
  • 著者名/発表者名: Hisashi Naito
  • 学会等名: 13th International Society of Prosthetics and Orthotics
  • 発表場所: Leipzig, Germany
  • 年月日: 2010-05-12
• [学会発表] Computer Simulation of Walking Considering Foot Deformation-Focusing on the degeneration of arch support elements (2010)
  • 著者名/発表者名: Takashima Takamichi, Hisashi Naito
  • 学会等名: 13th International Society of Prosthetics and Orthotics
  • 発表場所: Leipzig, Germany
  • 年月日: 2010-05-11
• [図書] "義足歩行, " シミュレーション辞典, p. 61, 日本シミュレーション学会編 (2012)
  • 著者名/発表者名: 内藤尚
  • 出版者: コロナ社