研究内容・業績
現在行っている研究

●人工筋肉による支援システム


図1
市販のゴムチューブと繊維コードを用いて、安価で安全なマッキベン型ゴム人工筋肉を制作し、空気圧ゴム人工筋肉を用いた研究を行っています(図1)。
立ち上がり動作支援・歩行支援システムでは、両側支柱付き長下肢装具に人工筋肉を装着し、また足底にセンサーを作用させ安全な動きを得るよう工夫しています(動画1, 動画2)。上肢では、グローブ型の握力を支援するシステムや麻痺手に対してCPM的な可動域訓練目的のシステムを開発し、臨床応用を行っています(動画1, 動画2)。実用化に向けて努力しています。

【アクチュエータと人工筋肉】

アクチュエータとは、モーターなど「動き」を作り出す装置の総称であり、社会のいたるところで使われている1)。高齢者や身体障害者の自立支援や介護支援のため、人間親和型ロボットへの関心が高まり、人間に優しくて安全なアクチュエータの開発が要求されている1)2)3)。回転型のモーターなどとは区別して、主として伸縮で使うアクチュエータを人工筋肉と呼ぶ6)。空気圧を使った人工筋肉として、McKibben(マッキベン)型人工筋肉 がある。1961年、Joseph Mckibbenによって開発されたもので、ゴムチューブの周りをナイロン繊維で覆った形状で、圧縮空気を内部に加えることで収縮伸長する(図1)。岡山大学の則次教授の研究室では、市販のゴムチューブと繊維コードを用いて容易にかつ安価でマッキベン型ゴム人工筋を制作でき、空気圧ゴム人工筋を用いた研究を行っている1)2)3)4)。空気圧ゴム人工筋は動作だけでなく本体も柔軟で受動的柔軟性を備えており、人間親和型のアクチュエータとして期待されている。

【人工筋肉の構造および種類】

人工筋肉の基本的な構造は、ゴムチューブの周りをナイロン繊維で覆った形状で、圧縮空気を内部に加えることで収縮伸長する3)4)6)(図1)。人工筋肉には、収縮型直動ゴム人工筋、伸長型直動ゴム人工筋、収縮型彎曲ゴム人工筋、伸長型彎曲ゴム人工筋がある。収縮型直動ゴム人工筋では、ゴムチューブに空気を注入することで、収縮力を発揮する仕組みである。外径11.6 mm、内径8.0 mm、自然長793.0 mm の場合、収縮率 25%であり、600 kPa に加圧した時に340Nの力を発揮することができる。伸長型直動ゴム人工筋では、外径8.4 mm、内径6.0 mm、自然長40.0 mmの場合、500kPa加圧から0kPaに減圧時の収縮力35Nの力を発揮できる。

図2
収縮型彎曲ゴム人工筋では、空気を注入して加圧する場合に、片側にアクリル板を貼り収縮率を変化させ、収縮力を生み出すものである(図2)。収縮型彎曲ゴム人工筋では、外径11.6 mm、内径8.0 mm、自然長 300.0 mm の場合、500kPa 加圧時に彎曲角度126度 、最大発生力 は78Nである。 伸長型彎曲ゴム人工筋では、外径13.0 mm、内径6.0 mm、自然長80.0 mmの場合、250kPa加圧時に先端には 20Nの力 を発揮することができる3)4)6)。

【人工筋肉の臨床応用】

人工筋肉の臨床応用としては、2種類に分類される。日常生活支援を目的とする場合と機能的回復を目指す場合である。
図3

前者として、立ち上がり動作支援および歩行支援に人工筋肉を用いている。立ち上がり動作支援では、両側支柱付き長下肢装具に人工筋肉を装着し、立ち上がり動作を支援するシステムを考案した5)7)。膝関節部には膝蓋骨様の突出部を作成し、人工筋肉が有効に働くように工夫した。安全面を考えて、装具の足底部に3種類のセンサーを付け、十分体重がかかった上でないと人工筋肉が作用しないように工夫した。現在は、人工筋肉を用いた歩行支援装置を作成し、実用化を目指している(図3)。

図4
上肢機能に関しては、指の機能を人工筋肉で支援する研究を行っている。指の機能を人工筋肉でサポートするグローブ型のシステムを考案し実験してきた5)7)(図4)。筋力が弱い対象者に力をサポートすることが可能である。機能的回復を目指す場合として、脳卒中などの麻痺手に対しCPM的な可動域支援装置を作成した5)7)。

図5
指の先端に形を変えることができる装置を装着し、その装置に人工筋肉を繋ぎ、指に作用させるように工夫した(図5)。ボトックス治療と組み合わせることで、新しい脳卒中による手指変形治療に利用できる。ある程度の重さのものであれば把持することも可能である。

【課題】

人工筋肉による支援システム装置の装着を容易にすること、操作を簡単にすること、安全性を確認していくことなどがあげられる。価格ではHALなどに比較すると非常に安価である。安全性では、人工筋肉自体は安全だと思うが、装具での当たりや動作時の転倒など、基本的には訓練室での使用を考えている。人工筋肉のことをもっと知っていただき、ADLの向上に寄与したいと考えている。

【参考文献】

1) 則次俊郎、和田 力:ゴム人工筋のロボット制御への応用. 日本ロボット学会誌 9:502-505, 1991.
2) 則次俊郎:空気圧アクチュエータ. 日本ロボット学会誌 15:355-359, 1997.
3) 則次俊郎:空気圧ソフトアクチュエータと人間親和メカニズム. 21:722-726, 2003.
4) 則次俊郎:空気圧ゴム人工筋の開発と人間支援ロボットへの応用. 日本AME学会誌 14:186-190, 2006.
5) 千田益生、則次俊郎:人工筋肉によるリハビリテーション支援. 関節外科 26:1315-1316, 2007.
6) 則次俊郎:ソフトアクチュエータ. Actuatorアクチュエータが未来を創る 岡山大学アクチユエータ研究センター編 産業図書 東京 p101-105, 2011.
7) 千田益生、則次俊郎:リハビリテーションとアクチュエータ.  Actuatorアクチュエータが未来を創る 岡山大学アクチユエータ研究センター編 産業図書 東京 p201-209, 2011.

●ロコモティブシンドローム関連の研究

現在は、新見市と共同して新見ロコモ体操をケーブルテレビで放送し、テレビをみながらいっしょにしていただいています。電話で体操をしているかを確認するというロコモコールというシステムを実験的に行っています。ロコモティブシンドローム(ロコモ)とは、運動器の障害によって、介護・介助が必要な状態になっていたり、そうなるリスクが高くなっていたりする状態をいい、運動器の機能低下が原因で、日常生活を営むのに困難をきたすような歩行機能の低下、あるいはその危険があることと定義されています。ロコモは日本語では運動器症候群であり、高齢社会で運動器の障害により、要介護状態になることを予防するための提案です。

●SF-36を用いた研究

SF-36を用いて様々な疾患を評価し、介入することで患者さんがどのように感じているかを研究しています。今までに、頸椎症と腰椎症の比較、悪性腫瘍患者のQOL評価などについて研究を行っています。

●重心動揺による人工関節術前・術後の不安定性について

人工関節(TKA, THA)の前後、退院時に重心動揺を測定し、術前から比較すると、術直後は動揺性が非常に高くなるが、退院時には改善します。退院時と術前を比較すると、術前の方が安定しており、退院時には痛みがなくなり、歩行も改善していますが、安定性は低い状態で退院していることがわかりました。

●筋力の定量化

20年以上以前から用手力量計を用いて上肢下肢の筋力定量評価を行っています。測定する対象を定めて、筋力の経過、介入の効果などを調べています。岡山大学オリジナルの用手力量計があり、信頼性、再現性に関しては調査済みです。この筋力計を用いた研究で若手研究者が発表して賞をいただいたこともあります。

●筋電図を用いた研究

手根管症候群、肘部管症候群、前骨間神経麻痺、後骨間神経麻痺、胸郭出口症候群、頚椎病変と神経筋疾患(ALSなど)に関する研究など、筋電図検査を用いて研究しています。臨床研究が主体で、症例の診断や経過を研究しています。

●床反力・動作解析を用いた研究

床反力計、動作解析装置を整形外科から購入され、リハ部で実験することになりました。データを収集しながらデータの持つ意味を学習する段階であり、研究に用いるまでにはまだ時間が必要な時期です。


2013年業績
口 演

○Orthopaedic Research Society 2013 (ORS) San Antonio(1月)

 Articular Cartilage Repair Using a Photo-crosslinkable Gelatin with Bone Marrow Derived Stromal Cells in Rabbits

  Mazaki, T et al.

○第4回日本ニューロリハビリテーション学会 岡山市(2月)

 上肢神経鞘腫の電気生理学検討

  堅山佳美,千田益生,馬﨑哲朗 他

○岡山THA懇話会 岡山市(2月)

 股関節固定術後に人工股関節置換術を施行した一例

  上原健敬 他

○第19回救急整形外傷シンポジウム(EOTS)福島県猪苗代町(3月)

 骨欠損に対しMasquelet法を使用した下腿開放骨折の一例

  上原健敬 他

○第8回岡山QOL研究会 岡山市(3月)

 乳癌術後のリンパ浮腫について

  松山宜之

○第8回岡山QOL研究会 岡山市(3月)

 在宅におけるコミュニケーションの工夫

  古西隆之

○第8回岡山QOL研究会 岡山市(3月)

 在宅に向けたQOL向上の工夫

  岩井賢司

○第120回中部日本整形外科災害外科学会 和歌山市(4月)

 家兎骨軟骨欠損モデルにおける可視光硬化ゼラチンの組織修復効果

  馬﨑哲朗 他

○第42回日本脊椎脊髄病学会 沖縄市(4月)

 転移性脊椎腫瘍における術後歩行不能症例の検討

  馬﨑哲朗 他

○第86回日本整形外科学会学術集会 シンポジウム 広島市(5月)

 変形性膝関節症の病態解明と保存療法 変形性膝関節症に対する運動療法の有効性

  千田益生,堅山佳美,馬﨑哲朗,迫間巧将,尾﨑敏文

○第86回日本整形外科学会学術集会 シンポジウム 広島市(5月)

 ロコモティブシンドロームの臨床象 地域密着の介護予防支援活動の戦略―厚労省班研究(ロコモコール)からの報告―

  帖佐悦男,中村耕三,千田益生 他

○第86回日本整形外科学会学術集会 広島市(5月)

 骨盤原発悪性腫瘍に対し腫瘍切除後創外固定を行った後のADL・QOLの検討

  堅山佳美,千田益生,国定俊之,馬﨑哲朗,尾﨑敏文

○第86回日本整形外科学会学術集会 広島市(5月)

 岡山大学病院における難治性慢性痛に対する新しい試み

  鉄永倫子,田中雅人,尾﨑敏文,太田晴之,千田益生 他

○第48回日本理学療法士学術大会 名古屋市(5月)

 肺移植患者の術後経過と身体機能の回復について

  萩山明和 他

○第50回日本リハビリテーション学会 東京都(6月)

 肺癌の開胸手術における周術期管理センター(PERIO)開設前後の検討

  堅山佳美,千田益生,馬﨑哲朗 他

○第50回日本リハビリテーション学会 東京都(6月)

 人工筋肉を用いた動作支援システムの開発

  馬﨑哲朗, 千田益生,堅山佳美,迫間巧将 他

○第14回日本言語聴覚学会 札幌市(6月)

 構文機能の障害に顕著な改善を示した慢性期非流暢性失語の一例

  古西隆之 他

○第67回日本食道学会学術集会 大阪市(6月)

 周術期管理センターにおける理学療法の取り組みについて

  岩井賢司 他

○第78回日本循環器学会学術集会 東京都(6月)

 開胸心血管術における呼吸機能検査の役割について

  中村裕輔 他

○第47回日本作業療法学会 大阪市(6月)

 創外固定併用hip transposition法を施行された骨盤腫瘍患者のADLについて

  岡 佳純 他

○第25回日本運動器科学会 神戸市(7月)

 モジュラー型硬性胸腰仙椎装具の試作

  堅山佳美,千田益生,馬﨑哲朗 他

○第46回日本整形外科学会骨・軟部腫瘍学術集会 東京都(7月)

 長期生存が得られた胸椎原発Ewing肉腫の2例

  上原健敬 他

○骨軟部腫瘍サマーセミナー 金沢市(8月)

 埋込型中心静脈カテーテルの断裂を来した2例

  上原健敬 他

○第19回日本摂食・嚥下リハビリテーション学会学術大会 倉敷市(9月)

 口腔咽頭領域腫瘍における術後嚥下障害―当院における取り組み―

  古西隆之 他

○第14回関節ファシリテーション学会 鹿児島市(9月)

 SJF 技術の治療手順の相違と筋張力の変化について

  福田智美 他

○第10回日本乳癌学会中四国大会 宇部市(9月)

 乳房再建術が肩関節可動域に及ぼす影響に関する検討 優秀演題賞受賞

  松山宜之 他

○第121回中部日本整形外科災害外科学会 名古屋市(10月)

 Dual Energy CTを用いた骨組織と軟部組織の分離

  上原健敬 他

○第46回中国・四国整形外科学会 高松市(10月)

 埋込型中心静脈カテーテルの断裂を来した2例

  上原健敬 他

○第28回日本整形外科学会基礎学術集会 千葉市(10月)

 可視光硬化ゼラチンとcollagen binding domain (CBD)-BMP4の併用による家兎骨軟骨組織修復効果

  馬﨑哲朗 他

○第47回日本側彎症学会 高知市(10月)

 骨性強直を伴う高度な脊柱後弯変形に対する矯正骨切り術の経験

  馬﨑哲朗 他

○日本RAのリハビリ研究会 神戸市(10月)

 RA患者におけるTEA術前と術後の比較

  松山宜之 他

○日本RAのリハビリ研究会 神戸市(10月)

 RAのMP人工指関節置換術におけるHand20,DASHの検討

  泉友紀子 他

○第43回日本臨床神経生理学会 高知市(11月)

 後骨間神経麻痺の長期経過

  堅山佳美,千田益生,馬﨑哲朗 他

○第1回宮古島神経科学カンファレンス 宮古島市(11月)

 ICFに基づいた覚醒下言語野マッピングにおける術中課題の構成と周術期神経心理学的評価のあり方―当院での実践事例を基に―

  古西隆之 他

○第1回宮古島神経科学カンファレンス 宮古島市(11月)

 喉頭全摘出患者の代用音声獲得経過 および電気式人工喉頭オーラル機能についての検討

  難波文恵 他

○朝日医療専門学校臨床実習指導者会議 岡山市(11月)

 シンポジウム「臨床実習教育を考える―施設間の情報交換―」

  松山宜之 他

○第32回日本リハビリテーション医学会中国・四国地方会 岡山市(12月)

 人工筋肉を用いた手指痙縮に対するアプローチ

  馬﨑哲朗, 千田益生,堅山佳美,上原健敬 他

○第32回日本リハビリテーション医学会中国・四国地方会 岡山市(12月)

 下肢骨軟部腫瘍の術前後のQOL評価

  堅山佳美,千田益生,馬﨑哲朗 他

○第37回中国四国リハビリテーション医学研究会 岡山市(12月)

 術前の歩行能力とD-dimer値の関係について

  今田 潤 他

○第37回中国四国リハビリテーション研究会 岡山市(12月)

 関節リウマチ手関節に対するS-K法での術前後のROMとDASHの検討

  近藤あい 他

座長・世話人

○第4回 日本ニューロリハビリテーション学会 座長 岡山市(2月16日,堅山佳美)

○第5回 ももリハビリテーション研究会 座長 岡山市(3月1日,千田益生)

○第8回 岡山QOL研究会 世話人 岡山市(3月30日,千田益生)

○第8回 岡山QOL研究会 特別講演 座長 岡山市(3月30日,千田益生)

○第50回 日本リハビリテーション医学会学術集会 ランチョンセミナー 座長 東京(6月13日,千田益生)

○岡山県理学療法士学会 座長 岡山市(6月16日,太田晴之)

○第38回 日本運動療法学会 一般演題 座長 大分市(6月22日,千田益生)

○骨と関節の日 岡山県整形外科イベント ロコモテイブシンドロームの要因としての骨折の予防と治療 座長 岡山市(10月13日,千田益生)

○第6回 ももリハビリテーション研究会 座長 岡山市(10月25日,千田益生)

○第32回日本リハビリテーション医学会中国・四国地方会 座長 岡山市(12月8日,堅山佳美)

○第37回中国四国リハビリテーション研究会 座長 岡山市(12月8日,太田晴之,岡 佳純)

掲 載

○千田益生,内尾祐司,斉藤知行:膝痛のベストアンサー ポケット版 主婦と生活社 2013.

○千田益生,堅山佳美,馬﨑哲朗,上原健敬:変形性膝関節症に対する運動療法の有効性 運動器リハビリテーション 24(3):275-278,2013.

○千田益生,堅山佳美,馬﨑哲朗,上原健敬:人工筋肉の開発と臨床応用における課題 Locomotive Pain Frontier 2(2):50-52,2013.

○千田益生,堅山佳美,馬﨑哲朗,上原健敬:ロコモ予防・治療―ロコトレ・ロコモ体操― 関節外科 32(10):82-88,2013.

○千田益生:変形性関節症の治療 保存療法と術後リハビリテーション 疾患別実践リハビリテーション医学研修会(骨関節障害)p. 103-153,2013.

○太田晴之,千田益生,堅山佳美,佐々木賢太郎:全人工股関節置換術後における重心動揺変化と移動能力について 運動療法と物理療法 23(4):426-430,2012.

○K. Sasaki, M. Senda, Y. Katayama, H. Ota, Y. Matsuyama : Characteristics of postural sway during quiet standing before and after the occurrence of neurogenic intermittent claudication in female patients with degenerative lumber spinal canal stenosis. J Phys Ther Sci 25:675-678,2013.

○T. Mazaki et al. : Does laminoplasty really improve neurological status in patients with cervical spinal cord injury without bone and disc injury? A prospective study about neurological recovery and early complications. Arch Orthop Trauma Surg 133:1401-5,2013.

○K. Sasaki, M. Senda, Y. Matsuyama, H. Ota : Can clinical findings predict the complications associated with acute-phase deep venous thrombosis after total hip arthroplasty. J Phys Ther Sci 23:145-147,2011.

○築山尚司:指導的立場に至る技術の研鑽―職場での指導的立場から―SJF学会誌,vol13:33-36,2012.

○築山尚司:関節ファシリテーション(SJF)における理論と技術の紹介 理学療法えひめ,vol27:5-9,2012.

講 演

○第3回膝OAと運動・装具療法セミナー 変形性膝関節症の運動療法としてのアプローチ(大阪市 1月11日,千田益生)

○第16回西播磨整形外科医会学術講演会 ロコモティブシンドロームと運動器リハビリテーション(姫路市 1月16日,千田益生)

○岡山県理学療法士協会新人教育プログラム研修会 社会の中の理学療法(岡山市 1月・6月,築山尚司)

○股関節友の会岡山支部医療講演会 股関節の運動療法パート2(岡山市 4月,築山尚司)

○腫瘍センター緩和ケア勉強会 患者さんにやさしいリハビリ(岡山市 5月,築山尚司)

○頭頚部キャンサーボード 頭頚部がんセンターにおけるSTの役割(岡山大学病院 5月,古西隆之)

○岡山県鍼灸マッサージ師会 学術講演 大腿・下腿・足の障害(岡山市 6月2日,千田益生)

○身体障害に対する看護リハビリテーション(岡山市 6月22日 太田晴之)

○平成25年度日本リハビリテーション医学会 病態別実践リハ医学研修会(骨関節障害)変形性関節症のリハビリテーション(東京都 7月13日,千田益生)

○がん相談支援センター相談員研修会 緩和ケアにおけるリハビリテーション(岡山市 7月,築山尚司)

○第28回大供メデイカルタウンミーティング 肩と頚椎の疾患について(岡山市 8月29日,千田益生)

○第8回日本整形外科学会運動器リハビリテーション研修会 運動療法と物理療法(東京都 9月28日,千田益生)

○岡山看護協会ジェネラリスト研修会 呼吸理学療法(岡山市 10月,築山尚司)

○アニマート 乳癌術後のリンパドレナージについて(岡山市 10月16日,松山宜之)

○平成25年度癌サロンレクチャー 楽しいリハビリ(岡山市 10月18日,太田晴之)

○岡山県歯科衛生士会スキルアップセミナー ―基礎から学ぼう!診察室で使える患者介助方法 応用編―チェアサイドの安全な患者介助方法(岡山市 11月,築山尚司)

○平成25年度第1回岡山県理学療法士会卒後研修 脳障害患者の診方(11月27日,太田晴之)

○運動器リハビリテーションセラピスト資格継続研修会 理学療法・作業療法の基礎知識(岡山市 12月1日,千田益生)

○運動器リハビリテーションセラピスト資格継続研修会 変形性膝関節症の運動療法(岡山市 12月1日,堅山佳美)

○第37回中国四国リハビリテーション医学研究会・第32回日本リハビリテーション医学会中国四国地方会 特別講演 安全で円滑な周術期のリハビリテーションを目指して (岡山市 12月8日,千田益生)

講習・技術指導

○関節ファシリテーション学会九州南支部研修会 基本的動作促進法と基本的動作介助法part5(熊本市 1月,築山尚司)

○関節ファシリテーション学会広島支部研修会 基本的動作介助法part1(広島市 2月,築山尚司)

○関節ファシリテーション学会四国支部研修会 基本的動作介助法part4(松山市 3月,築山尚司)

○関節ファシリテーション学会 関節ファシリテーション学会技術研修会応用コース (岡山市 4月・6月,福田智美)

○麻酔科リエゾン外来で理学療法士ができること(岡山市 4月,太田晴之)

○関節ファシリテーション学会北海道東北支部研修会 SJF技術確認,運動療法・運動性作業療法についての測定検査,肩・膝のSJF治療の順序・その後の運動療法(旭川市 5月,築山尚司)

○病棟勉強会 西10(岡山大学病院 5月,古西隆之)

○関節ファシリテーション学会岡山支部鳥取地区研修会 SJF基本技術(鳥取市 6月,築山尚司)

○平成25年度NST専門療法士研修会(岡山市 6月,古西隆之)

○岡山東支援学校特別支援教育研修会 呼吸障害をもつ肢体不自由児に対する指導(岡山市 6月・10月,福田智美)

○岡山西支援学校特別支援教育研修会 呼吸障害をもつ肢体不自由児に対する指導(岡山市 6月・11月,福田智美)

○関節ファシリテーション学会四国支部研修会 基本的動作介助法part5(丸亀市 7月,築山尚司)

○車椅子から歯科チェアーへの移乗動作講習会(岡山市 7月・8月,太田晴之)

○関節ファシリテーション学会関東甲信越支部研修会 肩複合体に対する運動療法(金沢市 8月,築山尚司)

○関節ファシリテーション学会広島支部研修会 基本的動作介助法part2(広島市 10月,築山尚司)

○関節ファシリテーション学会 基礎コース 補助講師(岡山市 11月,三宅裕高)

○関節ファシリテーション学会四国支部研修会:基本的動作介助法part6(徳島市 12月,築山尚司)

○関節ファシリテーション学会 応用コース 補助講師(岡山市 4月・6月,淺野香理)

○関節ファシリテーション学会 上級コース 補助講師(札幌市 4月,築山尚司)

○関節ファシリテーション学会 応用コース 補助講師(岡山市 4月・6月,築山尚司)

○関節ファシリテーション学会 応用コース 補助講師(岡山市 6月,太田晴之)

○関節ファシリテーション学会 基礎コース 補助講師(岡山市 12月,萩山明和)

○関節ファシリテーション学会 基礎コース 補助講師(岡山市 8月・11月・12月,築山尚司)

○関節ファシリテーション学会 基礎コース 主講師(岡山市 11月,築山尚司)

○関節ファシリテーション学会 技術講習会 補助講師(北海道・名古屋・大阪・松江・沖縄 築山尚司)

○病棟勉強会 東6・西4・西7・西9・歯科・放射線科(岡山大学病院 築山尚司)

新聞・テレビ

○テレビ NHK 目撃!日本列島“理想の性”と現実のはざまで(4月13日,古西隆之)

○テレビ 山陽放送 RSKイブニング5時 骨折の予防と治療 ロコモティブシンドローム(10月11日,千田益生)

○サンデー毎日 あきらめない!生活習慣病 変形性膝関節症(11月17日,千田益生)