ナノ粒子ＭＲ流体アクチュエータを用いた上肢リハビリ訓練・評価システムに関する研究

2012 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23650357
• 研究機関: 福井工業大学
• 研究代表者: 古荘 純次 福井工業大学, 工学部, 教授 (70107134)
• 研究分担者: 川谷 亮治 福井大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30169734) ; 阿部 浩也 大阪大学, 接合科学研究所, 准教授 (50346136) ; 小林 康孝 福井医療短期大学, その他部局等, その他 (80424448) ; 藤川 孝満 佛教大学, 公私立大学の部局等, 教授 (10388697) ; 小柳 健一 富山県立大学, 工学部, 准教授 (30335377) ; 原田 孝 近畿大学, 理工学部, 教授 (80434851) ; 太田 貴士 福井大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (10273583) ; 山西 輝也 福井工業大学, 工学部, 教授 (50298387)
• キーワード: リハビリテーション / ロボティクス / アクチュエータ / 機能性流体 / 安全性

研究概要

脳卒中患者は国内145万人を超えており，増加する患者・高齢者に対して数少ないリハ専門医や療法士を補助するリハ装置が強く望まれている。上肢リハ装置は人間と常に接触して働くため、安全性が最も重要となる。そこで、本研究では，アクチュエータレベルでの安全確保が可能なナノ粒子ＭＲ流体アクチュエータを用いた２次元上肢リハビリ支援システムに関する研究を行った。
単体元素の中で最も高い飽和磁化を有する鉄のナノ粒子を合成し，得られる鉄ナノ粒子をシリコーンオイル中に分散することにより，ナノMR流体を作製した。鉄ナノ粒子の粒子径／濃度，並びに有機分子構造がMR特性に及ぼす影響を系統的に検討し，リハビリ支援システムに適したナノ粒子MR流体の材料・プロセス条件を明らかにした。磁場解析を行い、ナノ粒子MR流体を用いたコンパクトかつ電流消費の少ないMR流体クラッチに関する研究を行ったた。
アクティブ型２次元上肢リハビリ支援システムを研究開発した。さらに、脳卒中等の運動麻痺を改善させるためには，異常な共同運動といわれる病的で定型的な運動から，それぞれの関節を独立・分離した運動へと促通していく必要があるので、加速度計やジャイロを用いた共同運動検出システムを開発した。
脳卒中片麻痺患者における肩、肘、手関節の異常な共同運動パターンを分離独立させることは、脳卒中患者の上肢リハにおける中心課題である。そこで、異常な共同運動パターンが発生した際に一方向の振動刺激を与え、方向づけられた振動と感覚の入力により、手関節の異常な共同運動パターンの出現を防ぐ方法について検討を行った。
パーキンソン病では、筋緊張亢進に伴う関節可動域の制限や、寡動による廃用性筋力低下などにより上肢の機能低下や能力低下を来し、患者の日常生活動作は大きく阻害される。進行性である本疾患の障害進行予防に対する本システムの展開についても予定している。

研究成果

• [雑誌論文] Basic Research of "MR-PLEMO": 2-D Passive-Type Rehabilitation System for Upper Limbs Using MR Fluid Brake (2012)
  • 著者名/発表者名: Makoto Haraguchi
  • 雑誌名: Journal of Robotics and Mechatronics 巻: 24 ページ: 743-753
  • 査読あり
• [学会発表] Development of Rehabilitation Systems for Upper-Limbs and Lower-Limbs Using Functional Fluids (2012)
  • 著者名/発表者名: Junji Furusho
  • 学会等名: Asian Prosthetic and Orthotic Scientific Meeting 2012 (APOSM2012)
  • 発表場所: 神戸国際会議場
  • 年月日: 20120803-20120805
  • 招待講演
• [学会発表] ナノ粒子MR流体を用いたリハビリ支援システムに関する基礎研究 (2012)
  • 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’１２
  • 発表場所: アクトシティ浜松
  • 年月日: 20120527-20120529
• [学会発表] Flash/AS3とC言語による上肢リハビリ支援システムのアプリケーション開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小嶋寛之
  • 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’１２
  • 発表場所: アクトシティ浜松
  • 年月日: 20120527-20120529
• [学会発表] ナノ粒子MR流体ブレーキを用いたリハビリ支援システムに関する基礎研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 古荘純次
  • 学会等名: 第５１回日本生体医工学大会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 20120510-20120512
  • 招待講演
• [備考] 福井工業大学ホームページ 研究者詳細ー古荘純次
  • URL: http://futredb.fukui-ut.ac.jp/html/100000063_ja.html