片麻痺患者のための筋急伸長・電気・振動促通刺激による肩・肘屈伸リハビリ装置の開発

従来開発した片麻痺肩屈曲・肘伸展リハビリのための上肢運動選択拘束機構と運動計測・多種促通刺激制御システムの臨床応用研究では、ある程度随意(自動)運動が現れる軽度から中度の麻痺患者に対しては有意な効果を確認している。しかし、脳からの生体信号が弱い重度の麻痺患者に対しては電気・振動・音刺激のみの促通刺激だけでは神経の興奮が不十分であると考えられる。したがって、本研究では従来の装置の対象患者範囲を広げるために、他動運動による筋急伸長刺激で伸張反射を引き起こし麻痺肢の自動運動を誘発して、その弱い自動運動を精密に計測しながらパワーアシストするリハビリ装置の開発を目的とする。本研究では、前述した目的を達成するために、従来の上肢運動選択拘束機構の肩・肘の受動関節部分に一つずつモータを追加して能動関節とし、速度制御を行い他動運動の筋急伸長刺激による麻痺肢の伸張反射を誘発し、自動運動を誘発するための他動駆動機構を提案した。また、その誘発された自動運動の弱い力を精密に計測するための歪み拡大メカニズムを用いた高感度力覚センサを考案し、それを内蔵する自動運動能動補助機構を提案した。高感度力覚センサのセンシング原理は訓練関節の回転軸周りのモーメントによる歪みを拡大するセンサ機構とし、歪みセンサを利用して計測する手法を採用した。このセンサ機構の設計検討に際しては、3D-CADやCAEを活用し、歪測定部に最適な応力が加わるように応力解析を行うことで、コンパクトで加工性の良い形状を考案し、製作コストを3割程抑えることができた。また、安全性の観点や安心感を与える外観とするために、外装の設計や製作にも3D-CADや3Dプリンタを活用した。構造体の大部分に金属材料ではなく、ABS樹脂やポリカーボネイト樹脂を採用したことで部品の軽量化を実現し、装置可動部の慣性を可能な限り小さくすることができ、訓練肢の伸張反射誘発を促進することが期待される

従来開発した片麻痺肩屈曲・肘伸展リハビリのための上肢運動選択拘束機構と運動計測・多種促通刺激制御システムの臨床応用研究では、ある程度随意(自動)運動が現れる軽度から中度の麻痺患者に対しては有意な効果を確認している。しかし、脳からの生体信号が弱い重度の麻痺患者に対しては電気・振動・音刺激のみの促通刺激だけでは神経の興奮が不十分であると考えられる。したがって、本研究では従来の装置の対象患者範囲を広げるために、他動運動による筋急伸長刺激で伸張反射を引き起こし麻痺肢の自動運動を誘発して、その弱い自動運動を精密に計測しながらパワーアシストするリハビリ装置の開発を目的とする。本研究では、前述した目的を達成するために、従来の上肢運動選択拘束機構の肩・肘の受動関節部分に一つずつモータを追加して能動関節とし、速度制御を行い他動運動の筋急伸長刺激による麻痺肢の伸張反射を誘発し、自動運動を誘発するための他動駆動機構を提案した。また、その誘発された自動運動の弱い力を精密に計測するための歪み拡大メカニズムを用いた高感度力覚センサを考案し、それを内蔵する自動運動能動補助機構を提案した。高感度力覚センサのセンシング原理は訓練関節の回転軸周りのモーメントによる歪みを拡大するセンサ機構とし、歪みセンサを利用して計測する手法を採用した。このセンサ機構の設計検討に際しては、3D-CADやCAEを活用し、歪測定部に最適な応力が加わるように応力解析を行うことで、コンパクトで加工性の良い形状を考案し、製作コストを3割程抑えることができた。また、安全性の観点や安心感を与える外観とするために、外装の設計や製作にも3D-CADや3Dプリンタを活用した。構造体の大部分に金属材料ではなく、ABS樹脂やポリカーボネイト樹脂を採用したことで部品の軽量化を実現し、装置可動部の慣性を可能な限り小さくすることができ、訓練肢の伸張反射誘発を促進することが期待される