同側及び鏡面対称の健側補助を導入した新規な非能動型上肢リハビリ支援システム

2017 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 16K01586
• 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: 小田 邦彦 大阪電気通信大学, 医療福祉工学部, 教授 (10440950) ; 川平 和美 鹿児島大学, 医歯学総合研究科, 客員研究員 (20117493) ; 武居 直行 首都大学東京, システムデザイン研究科, 准教授 (70324803) ; 花山 耕三 川崎医科大学, 医学部, 教授 (80189589) ; 早川 潔 大阪府立大学工業高等専門学校, 総合システム工学科・電子情報コース, 教授 (20325575) ; 福本 貴彦 畿央大学, 健康科学部, 准教授 (10412149) ; 藤川 智彦 大阪電気通信大学, 医療福祉工学部, 教授 (80321420) ; 森岡 周 畿央大学, 健康科学部, 教授 (20388903) ; 森本 正治 大阪電気通信大学, 医療福祉工学部, 客員研究員 (40341078) [辞退] ; 吉田 晴行 大阪電気通信大学, 工学部, 准教授 (90351486) ; 和田 太 東京女子医科大学, 医学部, 准教授 (10341512) ; 堀尾 裕幸 兵庫県立大学, 応用情報科学研究科, 名誉教授 (20157069)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 上肢リハビリ支援システム / メカトロニクス / バーチャルリアリティ / 脳卒中 / 力覚提示 / ロボティクス / リハビリテーションロボティクス

研究実績の概要

脳の可塑性発現は、その体部位の使用頻度に依存するという多くの報告があり、麻痺した上肢の自発的な運動量を増やすことが必要である。
研究代表者が従来から研究開発してきた上肢リハシステムEMUL（NEDOプロジェクト「身体機能リハビリ支援システム」（1999年度～2003年度）、（日本機械学会誌2016年1月特集号「リハビリ・介護とメカトロニクス」pp.5、pp.19-20）、セラフィ（愛知万博で実演展示）は、高価なものであり、研究用やリハビリ専門病院等に適するものであった。そこで、古荘はブレーキで力覚を提示する、安価で、高い安全性を有するPLEMOシリーズの研究開発を進め、PLEMO-P3（科研・研究課題番号：19360117、上記機械学会誌特集号pp.20-21)、PLEMO-Y（経産省直轄プロジェクト、上記機械学会誌特集号pp.21）、PLEMO-Y（科研）（科研・研究課題番号：24300205）などの研究開発を行ってきた。
平成29年度は、これらの上肢リハビリ支援システムのソフトウエア、機構、電気・電子回路等を基礎として、力覚提示に関する解析，機構の研究開発，入出回路に関する検討などを中心に研究を進めた。
脳卒中では、多くの場合、左右一方の半身に麻痺を生ずる片麻痺となる。リハビリの運動プログラムには、患者自身が健側（非麻痺側）の上肢で、麻痺側の上肢を動かす自己介助で他動運動を行うものも含まれている。麻痺側と同方向に健側で補助するシステム（同側型健側補助システム）について、簡易型同側型健側補助システムを構築した。
また、麻痺側と鏡面対称の方向に健側で補助するシステム（鏡面対称型健側補助システム）については、改良を行うことになり、鏡面対称型健側補助システムの完成度を上げる段階まで進んだ。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

鏡面対称型健側補助の機構の研究開発については、若干遅れているが、研究は順調に進んでいる。機構以外では、次のような点が遅れている。
力覚提示に関する解析が進み，若干の改善の必要が生じた．そのため，臨床評価に遅れが生じた，

今後の研究の推進方策

平成２９年度に研究開発したシステムの改良などを行う。次に，これらのシステムを用いて臨床評価を行う．通常の訓練に加え、同側型健側補助システムを用いた訓練を行い、訓練期間前後について、関節可動域、日常生活動作などの評価を行う。これにより、現在の訓練時間不足を、本研究で研究開発するシステムによる自主訓練で補った際の効果について検討を行う。 次に、鏡面対称型健側補助システムによる訓練を行った場合の訓練効果について検討を行う。
ミラーセラピーは、もともとは片手切断者等の幻視痛治療に用いられたが、麻痺手を動かそうとする意図に対し視覚フィードバックを脳に与えることができ、脳に運動機能の再学習をさせる働きが期待できる。 鏡面対称型健側補助システムを用いて、脳活動を計測しながらの評価を行う。

次年度使用額が生じた理由

平成２９年度中の購入を計画したが，設計等が遅れたため，平成３０年度購入となった機械部品・電気電子部品等が若干発生した。
使用計画としては，次年度使用になった残りの予算と平成３０年度予算で、必要な機械部品等を購入し、機構・回路等を完成させる。

研究成果

• [雑誌論文] Kinectセンサによる机上リーチ動作測定の検査－再検査信頼性-身体部位最大軌道幅による脳卒中リーチ動作の異常性検出- (2017)
  • 著者名/発表者名: 石田圭二，古荘純次，熊谷のぞみ，小林康孝
  • 雑誌名: 日本実験力学会誌 巻: 17 ページ: 304-311
  • DOI: DOIhttps://doi.org/10.11395/jjsem.17.304
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] リハビリテーションロボティクス (2017)
  • 著者名/発表者名: 古荘純次
  • 学会等名: 日本リハビリテーションネットワーク研究会 ・第17回学術集会(12月3日，東京家政学院大学）
  • 招待講演
• [図書] ロボット制御学ハンドブック，24.3.1 上肢運動機能のリハビリテーションと制御（片手運動機能） (2017)
  • 著者名/発表者名: 古荘純次，藤川智彦
  • 総ページ数: 1024(3)
  • 出版者: 近代科学社
  • ISBN: ISBN978-4-7649-0473-6