通称五十肩と呼ばれる肩関節周囲炎は特に中年以降から好発し、全人口の2-5%の人が一度は経験すると推定されています。

本疾患の治療は一般的に疼痛痙縮期、拘縮期、回復期の3期に区分しますが、病期が拘縮期に移行した際に痛みの軽減と共に積極的な運動療法を展開していくのが特に重要です。この療法は理学療法士による毎回1時間程度の関節可動域訓練をメインとし、可動域拡大の効果が出るまで続くものですが、作業時間が長く（週1回以上推奨，最大で1年間継続）重複作業が多いため、肉体的にも精神的にも理学療法士の疲労が溜まりやすい特徴があります。

そこで理学療法士の代わりに患者に本訓練を実行する肩関節用持続的他動運動訓練器（以下肩CPM）が1970年代から開発され、理学療法士の負担軽減とリハビリテーションの効率向上に貢献しております。

しかしながら、現時点において市販の肩CPMは肩関節の可動域訓練にのみ対応し、肩関節周囲炎の対象部位に含まれている肩甲骨の可動域訓練に対応していないという課題を抱えています。また、市販の肩CPMは事前にプログラミングされ、単一の軸に沿って回転するような比較的に簡単な動きにのみ対応する物がほとんどですがが、理学療法士による可動域訓練の動作は患者ごとに異なる可能性があるため、性能と仕様面において理学療法士の可動域訓練動作を精確に再現できない可能性があります。

そこでリンク機構の設計等により肩関節だけでなく肩甲骨の可動域訓練にも対応し、また理学療法士の可動域訓練動作を記録し精確に再現できる肩関節周囲炎リハビリテーション用アシストロボット（上図）を開発しました。当アシストロボットシステムは180度回転することで左右両側の肩に対応し、また産業用ロボットのティーチングとプレイバックモード（人間が手動でロボットを所望の動作通りに動かし、ロボットがそれを「学習」し再現する）からインスピレーションを得て、最初は患者にロボットを装着した状態で理学療法士が可動域訓練の動作を行い、それ以降はロボットが記録した動作を単独で再現することで理学療法士の可動域訓練動作の精確な再現を実現しました。

具体的には下図に示す通り、ヒトの肩関節・肩甲骨は合計で6つの自由度が存在しますが、実験を通して健常被験者の左右両側の肩で合計12個の自由度において記録した可動域訓練の動作を精確に（最大瞬間誤差5[deg]以内）再現できることが検証されました。さらに実際の理学療法士による可動域訓練動作を模擬するため、左右両側の肩で複数の自由度が同時に係る「複合動作」でも同じく記録と再現の検証を行い、おおむね同じ結果が得られました。

※具体的な実験動画のスクリーンショットは長いため論文内でご覧ください。

• 論文リンクはこちら；

[1] Sun, X., Makino, K., Kurita, D., Kaneko, H., Ishida, K., & Terada, H. (2025). Development of a Rehabilitation Apparatus for Frozen Shoulder Enabling Total Motion of Shoulder Complex. Robotics, 14(2), 12.