蹴り出し推進型短下肢装具の開発-中足指節関節の伸曲両立性を担保できるソール素材-

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21H03307
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 東京家政大学
• 研究代表者: 米津 亮 東京家政大学, 健康科学部, 教授 (50363859)
• 研究分担者: 清水 順市 東京家政大学, 健康科学部, 教授 (10126584) ; 淵岡 聡 大阪府立大学, 総合リハビリテーション学研究科, 教授 (30290381) ; 藤田 暢一 社会医療法人大道会(神経リハビリテーション研究部), 神経リハビリテーション研究部, 研究員 (30747085) ; 香川 豊 東京工科大学, 片柳研究所, 教授 (50152591) ; 神尾 昭宏 社会医療法人大道会(神経リハビリテーション研究部), 神経リハビリテーション研究部, 研究員 (50747128) ; 田中 繁治 神奈川県立保健福祉大学, 保健福祉学部, 助教 (50817666) ; 平田 恵介 東京家政大学, 健康科学部, 期限付助教 (50862603) ; 岩田 晃 大阪府立大学, 総合リハビリテーション学研究科, 教授 (90382241) ; 瀧川 順庸 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70382231) ; 山中 雄翔 滋賀医科大学, 医学部, 理学療法士 (00902280) ; 石黒 圭応 東京工科大学, 医療保健学部, 教授 (60367430) ; 中山 孝 東京工科大学, 医療保健学部, 教授 (10589188)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2025-03-31
• キーワード: 短下肢装具 / 脳卒中後遺症者 / ソール素材

研究実績の概要

脳卒中後遺症者の蹴り出しを改善し、より自然な歩行を再現できる短下肢装具を開発することを最終目標とする。そのため、中足指節関節の伸曲両立性を担保できる短下肢装具用ソールを新たに考案することを目的に、リハビリテーション学研究と工学研究を融合させ4年間の研究を実施する。このことで、脳卒中後遺症者の早期離床、機能回復の促進、二次障害の予防を目指す。
令和3年度は、つま先部分に使用する特殊な炭素繊維強化プラスチックの樹脂含有率を変更した2種類の短下肢装具ソール素材を試作し、その素材特性評価に関する工学的研究を実施した。その結果、樹脂含有率が高いものが耐久性および復元性に優れる傾向を明らかにできた。このことにより、試作しようとする短下肢装具ソールのプロトタイプモデルを確立できたと考えている。また、試作した複合素材を組み込んだ短下肢装具を試作し、健常成人10名を対象に歩行解析に焦点を当てたリハビリテーション学的研究を実施した。その結果、既存のソールよりも試作したソールは、歩行時に中足指節関節以遠でより多くの荷重を行っていることを明らかにした。これは、ソール素材の特性により蹴り出し動作時の運動パターンが変化することを示唆する重要な知見と考えている。一方で、このような分析からソール素材の実使用を想定したシミュレーションによる工学的研究を行ったが、歩行解析の実情に応じた解析結果が得られなかった点が唯一の課題である。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

開発しようとするソール素材の基礎的特性と共に、装具に組み込んだソールによる歩行解析結果は我々の仮説を裏付けるもので、順調に研究を進めることが出来ている。一方で、ソール素材の実使用を想定したシミュレーションには、その解析方法なども含め研究チーム間での情報交換が必要と思われる。

今後の研究の推進方策

ソール素材の試作と共に素材分析特性を引き続き行い、ヒトの歩行に適するものか複数の工学的試験より検討を加え、研究を進める。また、健常成人レベルでの歩行解析では十分な知見が得られているので、脳卒中後遺症者での予備実験などを視野に研究を進める。これらの結果を踏まえ、ソール素材の実使用を想定したシミュレーションを繰り返し、その精度を高められるよう研究者間での情報共有を密に行う。

研究成果

• [雑誌論文] 足底部を改良したGait Solution 短下肢装具が反張膝を有する脳卒中片麻痺者の歩行に及ぼす影響 (2022)
  • 著者名/発表者名: 米津 亮、鈴木淳也、斎藤聡佳、成澤雅紀、神尾昭宏、藤田暢一、藤本康浩、古屋美紀、衣笠尊彦、淵岡 聡、清水順市
  • 雑誌名: 日本義肢装具学会誌 巻: 38 ページ: ‐
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 蹴り出し推進型短下肢装具の中足趾節関節の動きに対する素材の力学特性 (2021)
  • 著者名/発表者名: 鈴木淳也、米津亮、齋藤聡佳、成澤雅紀
  • 学会等名: 第37回日本義肢装具学会学術大会
• [学会発表] 足底部を改良した油圧調整式短下肢装具による脳卒中片麻痺者の蹴り出しの評価 (2021)
  • 著者名/発表者名: 古屋美紀、米津亮、鈴木淳也、斎藤聡佳、神尾昭宏、藤田暢一、宮谷定行、藤本康浩、瀧川順庸、淵岡 聡、清水順市
  • 学会等名: 第37回日本義肢装具学会学術大会
• [学会発表] カーボンアンクルセブン短下肢装具による前足部の改良による二分脊椎児一症例における蹴り出しの変化 (2021)
  • 著者名/発表者名: 西本陽友、米津亮、宮谷定行、鈴木淳也、齋藤聡佳
  • 学会等名: 第37回日本義肢装具学会学術大会