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

2018 年度 実績報告書

• 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, その他部局等, 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: 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 / 力覚提示 / ロボティクス / 脳卒中 / 健側補助

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。研究代表者の古荘が以前に研究開発し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））は、高価であり、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・課題番号：19360117)、PLEMO-Y（経産省「課題解決型医療機器の開発・改良に向けた病院・企業間の連携支援事業」実証事業（平成23年度）の（課題番号：全32）「脳卒中患者に対する上肢機能訓練用医療機器の開発」）、PLEMO-Y（科研）（科研・課題番号：24300205）などの研究開発を行ってきた。
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。ブレーキを用いたリハビリ支援システムは、BRS StageⅢ以上の患者しか対象にできない。また片手動作より両手動作の方がリハビリ訓練効果が高いと考えられている。そこで、本科研では健側補助を導入したブレーキで力覚を提示するリハビリ支援システムの研究開発を行った。
平成30年度には、麻痺側と鏡面対称方向に健側補助を行う鏡面対称型健側補助システム、及び麻痺側と同方向に健側補助するシステム同側型健側補助システム（鏡面対称型健側補助システムの機構を切り替えて実現）を開発した。さらに、冗長個数のブレーキを導入することによる力覚提示性能の向上をはかり、力覚提示可能範囲を理論解析により示した。さらに、ナノ粒子MR流体ブレーキを用いた低電圧で駆動可能な優れた力覚提示性能を有するリハビリ支援システムを研究開発した。

研究成果

• [雑誌論文] Research and Development of Rehabilitation Systems for the Upper Limbs “PLEMO” Series (2019)
  • 著者名/発表者名: Junji Furusho and Naoyuki Takesue
  • 雑誌名: Journal of Robotics and Mechatronics 巻: 31 ページ: 35-44
  • DOI: 10.20965/jrm.2019.p0035
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] リハビリテーションロボティクス (2018)
  • 著者名/発表者名: 古荘純次
  • 雑誌名: 日本ヒューマンケア・ネットワーク学会誌（メディカルオンラインに掲載） 巻: 16 ページ: 21-32
• [雑誌論文] Analysis of Displayable Force Region at Passive-type Force Display with Redundant Brakes -Development of Rehabilitation System for Upper Limbs PLEMO-Y (Redundant)- (2018)
  • 著者名/発表者名: Naoyuki Takesue, Junji Furusho, Shota Mochizuki and Takeaki Watanabe
  • 雑誌名: Journal of Robotics and Mechatronics 巻: 30 ページ: 880-891
  • DOI: 10.20965/jrm.2018.p0880
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] ナノ粒子MR 流体ブレーキを用いたパッシブ型上肢リハビリ支援システムPLEMO-Z (Nano-MRF) の開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 武居直行、渡邉岳明、古荘純次、赤岩修一
  • 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2019
• [学会発表] 鏡面対称型健側補助リハビリシステムの開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 渡邉岳明、望月翔太、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2019
• [学会発表] 卓上型・上肢リハビリ支援システムPLEMO-Zの2次試作機の研究開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 望月翔太、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2018
• [学会発表] ナノ粒子MR流体ブレーキを用いた上肢リハビリ支援システムPLEMO-Y(Advanced)の研究開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 武居直行、望月翔太、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2018
• [学会発表] 冗長個数のブレーキを用いたパッシブ型上肢リハビリ支援システムPLEMO-Y(Redundant) の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 望月翔太、渡邉岳明、武居直行、古荘純次
  • 学会等名: Life2018 (第18回日本生活支援工学会大会)
• [学会発表] 冗長個数のブレーキを用いたパッシブ型上肢リハビリ支援システム PLEMO-Y(Redundant) の提示力制御 (2018)
  • 著者名/発表者名: 渡邉岳明、望月翔太、古荘純次、武居直行
  • 学会等名: SI2018（第19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
• [学会発表] ブレーキを用いた安全な上肢リハビリ支援システムPLEMO-Y (Redundant)の研究開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 武居直行、古荘純次、渡邉岳明
  • 学会等名: 日本ヒューマンケア・ネットワーク学会 第18回学術集会
• [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
• [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/profile.html