講演番号２２関節開大装具の研究開発（装具の機構設計と関節面の運動解析）学生氏名１．緒岩田岳，清水春花指導教員：大塚宏一言近年の高齢化社会の進行により，変形性関節症の患者は増加している(1)．この変形性関節症は関節軟骨の摩耗により骨と骨がこすれ合うようになる病気である．本研究では荷重関節でない指関節を対象として関節を開大することにより痛みを緩和する装具の研究開発を行なっている．関節の開大を，屈曲・伸展による運動の中で靭帯への負担が少ない角度で運動方向に対して法線方向に行うことで，最も効率的に関節面を引き離すことができると考えられる(2)．このため，今年度は指の関節面の相対運動を 2 次元的に計測できる装置を製作し，関節面の運動解析を試みた．なお，本測定では左手第二指に装着して解析した．２．装置の機構図 1 に設計した装置の機構を示す．リンク部には軽量化および曲げ加工が容易なためアルミニウム合金を採用した．装置全体の可動部は 3 箇所設けた．一つ目は，基節骨に対する中節骨の回転角度を測るため，近位指節間(PIP)関節に， 2 つ目は中節骨が軸方向に対してどれだけ傾くか（アームの姿勢角）を測るために指先に，3 つ目は PIP 関節の回転運動に対して中節骨がどれだけ軸方向に直線変位するかを測るため，リンク機構内に設けた．この機構により，装着部分の相対変位を 2 次元的に検出した．図1 装置の概略図図2 装着部間の相対変位の軌跡（円運動との比較）図3 法線方向の角度とアーム 2 の姿勢角の関係３．実験結果および考察はほぼ一致した．ただし，屈曲角 0～90°においてはほぼ直線的な動きをしていることから，直動ポテンショメータを荷重制御アクチュエータに変更することにより最適に開大できるものと考えられる．この結果から関節の開大方向は中節骨の軸方向でよいといえる．今回は製作した装置を指に装着し，完全に伸ばしきった状態（屈曲角度 0°）を初期位置として，PIP 関節が 90°程度曲がるまで計測を行なった．図 2 に装着部間の相対変位の軌跡を示す．円運動とのずれを確認するために，円の軌跡を同じ図中に破線で示す．計測した左手第二指の中節骨の軌跡は円運動とほぼ同じであることが分かった．異なる点は屈曲角度が 25°から 65°までの間で円運動ではなく直線的な動きが見られた点である．つまりこの範囲が靭帯の張りに余裕があり，開大しやすいと推察される．また，図 3 に法線方向の角度とアーム 2 の姿勢角（φ=θ1+θ2）との関係を示す．線形近似したものは破線で示す．横軸（アーム 2 の姿勢角）が 40 度付近では，アーム 2 の姿勢角と法線方向の角度参考文献 (1) 井上和彦・福島茂：ひざの痛い人が読む本「変形性関節症」痛み解消 Q&A pp.139-152，講談社 (2) 笹田直・塚本行男・馬渕清資：バイオトライボロジ－－関節の摩擦と潤滑－ pp.18，産業図書 -7-