1993 Fiscal Year Annual Research Report
学習機能を持つリハビリ用CPM(連続受動動作制御)装置の開発
Project/Area Number |
05671231
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Research Institution | Kyorin University |
Principal Investigator |
嶋津 秀昭 杏林大学, 保健学部, 教授 (60154275)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 博子 杏林大学, 保健学部, 講師 (40240999)
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Keywords | CPM装置 / リハビリテーション / 膝関節 / 治療動作学習機能 / 治療効果の客観的判定 / コンピユータによる自動制御 |
Research Abstract |
本年度に完了した開発概要を以下の各項目についてまとめる。 1)システムの基本設計:開発システムは大別して構造部、駆動部、計測部および制御用ソフトウエ アからなるが、個々の設計仕様の決定およびシステム全体の構成を決定した。 2)構造部の設計:足アームや各種ジョイントなどの構成部品の図面設計を行った。特に各部品の形状や強度、材質の選択・決定に際しては病院内で使用することを考慮して実用面から考えた安全性の面について検討した。 3)駆動部の開発:本システムの主要な動作である学習機能の実施における、正確な位置決め制御が行えるよう駆動機構の構造、動力源の決定を行った。動力源としては制御の簡便性の面からモータを利用したが、トルク・回転数、形状・大きさ、制御性や構造部とのマッチングを考慮してサーボモータ及びステッピングモータの2種類を検討した。駆動機構に関しては、実際の膝の動きに近い動作が行えるよう設計した。 4)計測部の開発:CPM動作の実行に不可欠な計測対象として、学習動作の元となる情報として膝角度の時間的な変化の計測を行った。これと同時に治療効果の定量化および膝に対して過度の負荷が生じないよう、膝トルクの経時変化も計測するため足への荷重も測定した。検出のためのセンサはひずみゲージ式の荷重センサを用い、膝角度情報と荷重値からトルクの計算を行った。これらの値は約100msのサンプリング間隔でシステムに接続されたHDDに保存され、主動作時に正確に動作の再現ができるように設計した。 5)全体システムの試作開発:上記の結果に基づき、システムのハードウエ ア部分の試作開発を行い、動作の基本情報の入力と学習動作の再現が実現できることを確認した。
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