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2006 年度 実績報告書

機能的電気刺激を用いたパワーリハビリシステムの研究

研究課題

研究課題/領域番号 18500447
研究種目

基盤研究(C)

研究機関秋田県産業技術総合研究センター

研究代表者

宮脇 和人  秋田県産業技術総合研究センター, 高度技術研究所, 主任研究員 (00390906)

研究分担者 沓澤 圭一  秋田県産業技術総合研究センター, 工業技術センター, 主任研究員 (90390905)
小笠原 雄二  秋田県産業技術総合研究センター, 工業技術センター, 上席研究員 (20390908)
森 英季  秋田県産業技術総合研究センター, 上席研究員 (60370227)
巖見 武裕  秋田大学, 工学資源学部, 講師 (10259806)
島田 洋一  秋田大学, 医学部, 教授 (90162685)
キーワードリハビリテーション / 機械力学・制御
研究概要

本研究は、高齢者、下肢麻痺者を対象としたリハビリ機器に機能的電気刺激(FES)技術を総合的に取り込むことによって、効率的かつ効果的な全身運動を可能とするハイプリッド・パワーリハビリ機器の開発を行うものである。
機器開発の基礎データの収集として、ローイング運動時の動作を計測し、運動学的データを用いたモデル計算により解析を行う。生体運動系である人体のモデリングとして、リンクおよび筋骨格モデルを用いて各関節に働く関節間力およびモーメント等を評価する。重力や加速度を考慮して各関節に作用する水平方向の力と鉛直方向の力とモーメントの釣り合いから動力学的に足関節、膝関節、股関節の関節モーメントを求めた。
非侵襲で患者の負担が軽いと考えられる表面電極型の電気刺激発生装置を用いて、筋を外的に刺激・制御することで効果的なリハビリ機器を目指した。計測実験システムは、足部をハンドル部に荷重を計測するセンサを取り付けた新しく開発したローイングマシンと、CCDカメラの画像より標点の空間座標を追跡する画像処理装置を用いた。この計測システムにより人体にどのような負荷がかかるのかを検証した。
ハンドルを引くときに必要な力、足部にかかる反力を実験的に求めた。その結果、ハンドルを引く力も足部にかかる力も最初の動作が一番大きい値を示していた。頭頂、肩、腰、膝、足首、手首肘の軌跡より3回のローイング動作でほぼ同じ軌跡を示してた。足部が受ける反力と、身体各部の軌跡をもとに各関節に係るモーメントを算出して評価したところ、足関節と膝関節に係るモーメントは歩行動作とほぼ同じであるが、股関節には歩行時の2倍以上のモーメントが係っていることがわかった。
本研究によって、機能的電気刺激と併用するリハビリ機器の実用化の見通しを得た。本研究成果に基づき、リハビリ機器の重量や寸法などの機械設計上の変更を行うことによって、施設内で使用できるリハビリ機器を設計できる。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2006

すべて 雑誌論文 (6件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] パワーリハビリ機器の開発2006

    • 著者名/発表者名
      宮脇和人
    • 雑誌名

      精密工学会東北支部学術講演会講演論文集

      ページ: 97-98

  • [雑誌論文] ローイング型リハビリ機器の開発2006

    • 著者名/発表者名
      宮脇和人
    • 雑誌名

      第8回福祉技術シンポジウム資料

      ページ: 23-26

  • [雑誌論文] 車いす利用者のための運動補助機器の開発 第1報 ハイブリッドパワーリハビリの基本的なコンセプト2006

    • 著者名/発表者名
      宮脇和人
    • 雑誌名

      日本機械学会2006年次大会講演論文集 Vol6

      ページ: 31-32

  • [雑誌論文] Development of prototype FES-rowing machine2006

    • 著者名/発表者名
      Shirahata T
    • 雑誌名

      11th Annual Conference of the International FES Society

      ページ: 145-147

  • [雑誌論文] 車いす利用者のための運動補助機器の開発(第2報)2006

    • 著者名/発表者名
      宮脇和人
    • 雑誌名

      秋田県産業技術総合研究センター 業務年報

      ページ: 49-52

  • [雑誌論文] The Akita functiona electrical-assisted rowing machine for rehabilitation exercise2006

    • 著者名/発表者名
      Yoichi Shimada
    • 雑誌名

      Akita J Med 33

      ページ: 105-111

  • [産業財産権] 車椅子使用者のためのトレーニングマシン2006

    • 発明者名
      宮脇和人
    • 産業財産権番号
      特許 特願2006-239125
    • 出願年月日
      2006年

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公開日: 2008-05-08   更新日: 2016-04-21  

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