研究実績の詳細 （ ~ 2000年）
６５歳以上の人口が増え、全人口対比で１５％を越えてからすでに久しい。この高齢社会は一過性のものではなく、21世紀末まで続くことが予想され、これに対応する環境作りが現在盛んに行われている。
高齢者が多くなると、脳血管障害、パーキンソン病、慢性関節リウマチ、骨折、廃用症候群（寝たきりや関節固定によって筋力が萎縮したり関節が固まってしまうこと）や痴呆症という疾患や障害が増えてくる。これらはいずれも、生活の自立に悪影響を与える。
リハビリテーション（リハ）では、このような病気や事故により損なわれた体と心の働きを可能な限り回復させる訓練や治療を行い、自立した生活ができるように援助する。発症あるいは受傷後に起きる麻痺などの機能障害については、機能回復訓練などの治療的アプローチを行う。しかし、多くの場合、回復には限界があって、能力障害を伴なうので、日常生活動作の訓練や福祉機器の使い方も訓練する。なかでも福祉機器は重要であり、障害者の自立や介護に多いに役立つ。
このような領域におけるさまざまな問題解決のために研究・開発を行ってきたが、今回、その活動の概要を紹介したい。
１）歩行分析システムの開発
リハ医学は他の医学に比べて新しいため、訓練や治療の効果を評価するにも客観化の手法が少ない。私が所属する鹿教湯病院においても、リハの中心となる歩行訓練の効果を評価する客観的な手段が必要とされ、要請に応えて1983年に歩行分析システムを開発した。
歩行分析には筋活動、関節運動（身体の変位）、床反力（床への作用力）を計測する。関節角度は電子映像情報を利用した座標計測装置、簡易的にはポテンショメータを使用し、筋活動は皮膚表面に貼り付けた電極間に生じる電位差を増幅して調べ、床反力は荷重センサーを取り付けた床板である床反力計で計測される。なかでも床反力計は、その上を人が歩くので大きくする必要がある。歩行障害者の計測には安全かつ短時間で、負担なく自然な歩行を計測せねばならない。そのために、かってないほどの大型の床力計を開発した。また、これに筋活動電位や関節角度などを加えると数十種類にもなるので、計測システムを制御するにはコンピュータが必要となる。当時のミニコンは性能が低く(DECPDP11/04)、48KBのメモリしかなかったため、ダブルバッファ法を用いてデータ収集を可能にした。その他のプログラム(ユーザーインターフェース、分析、描画、データ管理）も自作し、総合的な歩行分析システムを完成させた。
２）高齢者の歩行分析
高齢者の自立や介護に関わる問題として歩行機能の低下に関するものが大きい。歩行中の転倒は高齢者に多く、寝たきりや死に至る。安定した歩行を実現し、高齢者に適した環境整備の指針を得るために、高齢者の歩行を分析した。
加齢にともなう歩行変化は６０歳からが特に大きく、歩行速度に例をとると５０歳に対して７０歳では２０〜３０％遅くなる結果が得られた。歩行速度は歩調(単位時間当たりの歩数)と歩幅から成るが、加齢に対する重回帰分析によれば、速度低下には歩幅の影響の方が大きかった。また歩幅の減少は身長の減少以外に、下肢の関節運動が変化していることも要因であった。これは、筋電分析からも確かめられた。
筋電は筋の収縮時発生するが、これを計測するには電極を膚表面に接着し、得られた信号を増幅しテレメータにて送信する。この原波形から包絡線波形を得て定量化する方法を開発し、歩行分析に用いた。それによると高齢では蹴り出し力が低下して歩幅を短くしており、さらに注目すべきことは、高齢では足のつま先を上げる筋の活動が減少していることであった。つま先を挙げる量が少ないことは、歩行中のつまずきを多くする。路面から障害物や滑りやすい個所をなくすことが重要であることが裏付けられた。
３）障害者の歩行分析
障害者歩行の計測データである床反力波形は多様すぎて目視では判別が困難であった。そのため主成分分析とクラスター分析により波形を分類を試みたところ、床反力波形は歩容（歩く様式）に関連が深く、歩行中の両脚支持期（左右の足が接地している期間）での波形パラメータがその特徴をよく表現することがわかった。この結果にもとづき、以後、歩行分析をリハの効果判定に用いている。
短下肢装具の効果を歩行分析により評価した例を紹介する。脳卒中後、下肢が内反尖足（こむら返りのように足先がつっぱった状態）になった患者の歩行は、つま先で接地をした後、足の裏全体が瞬間的に接地し、その直後、強い痙性（筋の緊張）により踵が再び浮き上がった。患足への荷重も遅い。体幹を前傾させて進もうとしてため、足が振り出しにくくなっていた。膝関節が逆方向に折れ曲がる危険性もあった。この症例に、L字型の靴べらのようなプラスチック製の短下肢装具を処方し、変形を矯正すると、体重は支えやすくなり膝への負担が減った。踵で着地した後、スムーズに足裏全体が接地し、荷重能力が向上した。患足の駆動力は増え、歩幅を広げ、歩行の対称性、歩行速度、安定性などが改善することもわかった。
４）装具の開発１（短下肢装具の形状による効果）
この装具の足関節部の曲がりかたが硬すぎると逆効果になることもわかった。踵での着地後、膝が急に前に引っ張られて折れ、歩行が不安定になるのである。装具のこの部分は幅が最も狭く、成形の仕方によっては歩行中に破壊が起きやすく危険な個所である。
そこで、好ましい製作条件を得るために、歩行中の装具の歪をロゼット型歪ゲージにより測定し、有限要素法による数値シミュレーションにより分析した。両方法とも同様な結果であり、足関節背部の中央では圧縮歪が、縁では引っ張り歪が生じるので最狭部の縁を滑らかにすることが重要であるという結論を得た。さらに、この研究を通じて、脚の振りだしを容易にする装具の形状も考案できた。最狭部の外側を中央部まで削りこんだ形状にすると、蹴りだし時、その脚には内回りの回転モーメントが発生するので、振り出し時、膝が前方に出やすくなるのである。
５）装具の開発２（「形状記憶合金を用いた上肢装具の開発）
形状記憶合金を、手指の変形を矯正するバネ（伸展補助バネ）に応用した新しい上肢装具を開発した。
「形状記憶効果」は「熱弾性マルテンサイト変態」によって引き起こされる。合金が冷却されるとマルテンサイト変態が始まり、柔らかくなって簡単に変形させることができる。加熱すると大きな応力が発生して逆変態が開始し、元の形状（記憶されている形状）に戻って硬くなる。装具には、回復力、耐久性、耐食性が優れており、生体親和性が良好であるNi-Ti系の形状記憶合金を用いた。変態点（動作温度）は合金組成比と形状記憶処理条件で決まる。変態点が常温よりやや低温になる組成比（55.66％Ni）見つけ、500℃１時間で記憶処理を行うことにした。
続いて変形手を矯正するための力を計測する装置を製作した。これにより、変形手の抵抗力の曲線と、形状記憶合金のバネ力の曲線を得て、２つの力が釣り合う角度を指定し、バネの強度と寸法を決めた。
これを、交通事故により四肢麻痺となった患者に処方した。使用に際してはこの伸展補助バネを冷蔵庫などで冷やして柔らかくし、変形手に合わせて曲げてから装着する。手指は変形が大きかったが、この新しい装具は容易に装着できた。装着後は体の熱などによって温められ、矯正すべき形状へ徐々に戻っていくので、緊張が強かった手指の筋を刺激することなく、よく適合した。装着後、４カ月経過して手指の動きが現われた。日常生活動作は軽介助の状態で退院し、受傷後約９年後には整備された住環境で日常生活は自立している。
６）車いす用雪上車の開発とパラリンピックでの運用について
長野パラリンピック冬季競技大会（アルペン競技会）において、観客を車いすのまま乗車させて会場を移動する「車いす雪上移動車」を開発した。
シャトルバス降車場から観客席までの通路は直線距離で600m、歩いて1km弱と長く、幅は６ｍと狭い上、標高差は70m、最大傾斜は２２度の急な雪道であり、トンネルがあり、一般スキーヤーの通路にもなっている。環境保全区域のために環境に手を加えることができない。
車いす利用者にとって車いすは体の一部であり、他の車いすに乗り換えることはできない。本人を運んでも観客席では同じ車いすを用意しなければならず、そのための場所も必要となる。そこで最良の策として、乗り慣れた車いすごと雪上を運ぶ、クローラ駆動方式の小型移送機器を開発することにした。
使用場所が急傾斜の雪道なので負荷が大きいこと、電源供給ができないことから、ガソリンエンジンを用いた。現地の最大斜度22度の通路に対して十分な登坂能力を確保しつつ、安全と安心のために介助者が雪道を連れ添って歩けるような速度に抑えた。また小回りと雪上車の運搬を容易にするために小型にした。乗員は車いす乗客１名（１台）、運転者１名で、車いすはJIS規格外にも幅広く対応する。低重心化のために、また車いすのまま乗り込めるように、床を低くし、乗下車用に低勾配のスロープも設けた。急な坂道を昇降する際の恐怖心を取り除くために床を水平にする機構も付けた。速度は約3.6km/h、登坂能力は25゜、覆いはなく開放されたキャビンをもつ。
15台を製作して同大会組織委員会に提供し、競技会での運行にも携わった。会場の急な雪道では健常者でも転倒することが少なからずあり、行き来には困難な行程であった。混雑もひどかったが目立ったトラブルもなく当雪上車はフル活動し、総計754人の観客と選手を輸送して大会運営に大きく貢献した。多様な雪質の路上や傾斜地など、走行できる範囲は広く、来場した全てのタイプの車いすにも対応できた。
障害者のスポーツやレジャーが、生活圏を広げる契機になることは広く知られるようになってきた。この雪上車は、障害者の冬での行動範囲を広げ、他の冬季スポーツへも参加を促すものとして、有効である。また、冬季スポーツに限らず、車いす利用者にとって雪上移動は困難をきわめ、特に、山村では屋内に閉ざされた生活を余儀なくされてしまう。日常生活の枠を広げ、戸外での経験を自立への刺激とするために、下肢障害者の雪上移動の課題を解決する手段となりうることが確かめられた。
７）新しい背上げ機構を有する療養ベッドの開発
従来の一般的なギャッジベッド（背上げ脚上げベッド）は背上げ板の回転軸が骨盤の回転軸と一致していない上、単軸構造のために背上げ板と背の位置がずれることが多い。体がずり落ちると、骨盤が後ろに回転して背骨が後ろに彎曲（後ろに凸）し、腹部を圧迫し内臓に負担をかける。体のずれは背上げ板との摩擦抵抗により、背を前方下に押し、皮膚を傷つけて褥瘡の誘因にもなる。背上げ時に体を押し出す量すべてが背下ろし時に戻らないので、背上げを繰り返す毎に体は前にずれていく。介護者は体を引き戻す作業を余儀なくされ、腰痛を訴えることになる。
著者らは、これらの問題を解決するベッドを開発した。座位保持に重要な部分である骨盤について、ベッドの背上げ時における挙動を考察し、背上げ板の軌跡が人体の挙動に基づいたものにした。つまり、解剖モデルを用いて骨盤の「旋回」と｢転がり｣、さらに「マット厚」の影響を考慮して、背上げ部の軌跡を得て、この動きをカムとリンク機構により実現した。背上げ板の下端部は約１０ｃｍ上昇および後退するが、この量はカムの形状と位置で変更することができ個々の利用者に合わせることができる。これに背上げ板の傾斜機構と脚上げ機構を加えた。
新しいベッドの効果を評価するために、被験者の体各部とベッドの床板、フレーム側面に取りつけたマーカーをデジタルカメラで撮影し、画像処理にて移動軌跡を得て、従来のベッドと比較した。背上げ時に前方へ押し出される量は従来型ベッドでは平均10cmに対し、試作ベッドでは3cmと減少した。老人保健施設や特別養護老人ホーム、病院での試用を行ったところ、背上げ時の圧迫感や背ずれは、全く指摘されなかった。新型ベッドは背ずれや腹部圧迫防止の目的を達成した。
８）福祉機器情報提供ソフトの開発
福祉機器の選択や取り扱いの指導には、福祉機器の資料を手際よく提示して機器の全体像を把握してもらうのが効果的であるが、実際は、その場で実物をとりそろえることが困難である。ビデオテープやフィルム映写では、必要とする情報を検索するのに時間がかかり話が中断される。
一方、CD-ROMはランダムアクセスができるので情報を迅速に捜すことができる。筆者は、オーサリングソフト（Oracle社「Oracle Media Object」）を使ってCD化した福祉機器情報を効果的に提示できるパソコンソフトを開発した。ソフトは製品データベースではなく、使用目的、障害レベル、介護能力や環境に応じて代表的な機器を紹介するものである。同時に、機器操作の動きを動画で表示して、機器のイメージをつかめるよう工夫している。
検索は、質問に答えパソコン画面上のボタンを押していくと求めるものにたどり着く。選択や使用上の留意事項も得られ、各地の展示場で取材した機器の画像や動画を多く取り入れた。対象となる機器は、日常生活に必要な範囲を広い網羅した。データ量は、約400ページの画面、118の動画ファイル（圧縮後は500MB）、総容量は約600MBになった。
CD-ROM化により持ち運びと配布が容易であり、現在、学校、ホームヘルパー養成講座、在宅介護支援センターや施設、地域リハ等で使用しており、このソフトへの期待は大きい。そのため、現場の意見がフィードバックされる体制の中で改版を続けている。
論文
1)石神重信,高見正利・他：ポリプロピレン製短下肢装具の耐久性-臨床と工学面よりのアプローチ,「日本義肢装具研究会会報」,第17号、3〜25頁,1980
2)高見正利・他：連続歩行計測を可能にした新しい３次元大型床反力計システムの開発と臨床応用における特徴,「リハビリテーション医学」誌、第21巻,161〜170頁,1984
3)玉井敦,高見正利・他：卒中片麻痺患者の歩容による床反力波形の分類,「理学療法学」誌,第13巻,357〜365頁,1986
4)高見正利・他：床反力計による健常者歩行の研究 特に年齢および性別による違いについて,「リハビリテーション医学」誌,第24巻,93〜101頁,1987
5)高見正利・他：形状記憶合金の上肢装具への応用,「総合リハビリテーション」誌,第16巻,475〜481頁,1988
6)Takami M,et Application of a shape memory alloy to hand splinting, Prothetics and Orthotics International, Vol.16,pp.57-63,1992
7)高見正利:脳卒中後の片麻痺とリハビリテーション・プログラム,「神経研究の進歩」誌,第35巻,74〜83頁,医学書院,1991
8)Yanagisawa N,Takami M・他: Frozen Gait of Parkinson's Disease and Vascular Parkinsonism - A Study with Floor Reaction Forces and EMG. In: Neurobiological Basis of Human Locomotion edited by Shimamura M., Grillner S. and Edgerton V.R.,Japan Scientific Press:pp.291-304,1991
9)高見正利：歩行分析と表面筋電図,「総合リハビリテーション」誌,第24巻,415〜421頁,医学書院,1996
10)高見正利・他：マルチメディアを使った福祉機器情報検索ソフトの開発,第13回リハ工学カンファレンス講演論文集, pp.121-126,1998,
11)高見正利・他：長野パラリンピック冬季競技大会用車いす用雪上移動車の開発と評価,第13回リハ工学カンファレンス講演論文集, pp.355-360,1998
解説
1)高見正利：脳卒中・リハビリテーション「綜合臨床」誌,Vol.46,pp.92-96,永井書店,1997
2)高見正利：車いす用雪上車,「理学療法」誌,第15巻,992〜997頁,メディカルプレス,1998
著書
1) 臨床歩行分析入門,共著,臨床歩行分析懇談会編,医歯薬出版,1989年(「片麻痺」pp.139-151)
2) 脳波筋電図技術講習会テキスト,共著,1991年,日本脳波筋電図学会（「歩行解析」pp.181-198)
3) 脳卒中最前線,共著,昭和６２年,医歯薬出版 （「床反力計を用いた歩行分析で何がわかるか」pp.86-91）
4) 脳卒中・その他の片麻痺−第2版,共著,医歯薬出版,1994年（「歩行分析」pp.107-132）
5) 教養としての医療,共著,信州大学医療技術短期大学部編,信濃毎日新聞社,1994年（「障害者の自立を支援するエンジニアリング」pp.166-187）
6) リハビリテーション医学レビュー1,共著,三輪書店,1994年（「診断・評価 動作分析：歩行分析」pp.25-32）
7) リハビリテーション医学レビュー2,共著,三輪書店,1995年（「診断・評価 運動分析：上肢の運動・動作分析」pp.32-40）
8) 運動療法マニュアル,共著,医歯薬出版,1999年（「物理療法の基礎ー電気物理学」pp.1-24）
活動歴（学会・研究会）
1972.10. 1〜1998.1 電子情報通信学会
1979.12.20〜現在 日本リハビリテーション医学会
1979.12.17〜現在 日本人間工学会
1979. 7.25〜現在 バイオメカニズム学会
1980.7. 〜現在 日本農村医学会
1982.10〜1984.10 整形外科バイオメカニズム研究会
1983.12.17〜現在 臨床歩行分析懇談会 運営委員
1988. 8. 3〜8. 6 第３回リハ工学カンファレンス 運営委員
1989. 4. 4〜現在 国際義肢装具連盟（ISPO）
1990. 2.25 第33回長野県理学療法士研修会 講師
1990. 9.13〜現在 パイロンスタディ研究会
1991. 2.24 第39回長野県理学療法士研修会 講師
1991. 5.29 第２回機能回復神経学研修会 講師「片麻痺の歩行」
1991.10. 5 中部義肢装具研究会第１回義肢装具セミナー 講師「短下肢装具」
1991.10. 9 第８回義肢装具学会 企画委員
1991.11.12 第28回脳波筋電図技術講習会 講師「歩行解析」
1992. 9. 5 第21回信州脳疾患研究会 講師「正常者の歩行分析」
1996. 6.14 第17回バイオメカニズム学術講演会 実行委員
1998. 4. 1〜2000. 3.31 バイオメカニズム学会評議委員
1998.12.12〜 12.13 日本人間工学会第28回関東支部大会 実行委員
1992. 1.31 日本機械学会第２回バイオエンジニアリングシンポジウム パネル講演
「臨床の場における歩行分析」,講演論文集No.920-7,pp.133-134
その他の活動
1990.9.29〜1991.8.29 地域リハビリテーション研究会
医学的リハビリテーションのあり方調査研究
報告書：「廃用障害を予防しリハビリテーション効果を高めるための
地域活動ネットワーク作りに関する研究」
1993.10〜1994.6 長野県委託モデル事業「在宅要援護老人等に関する意識実態調査」
報告書：地域リハビリテーション推進モデル事業報告書、平成６年３月
1994.11.13 1994年度放送公開講座「障害者の自立を援助するエンジニアリング」SBCラジオ放送
1997.10.25〜1997.11.1 平成９年度信州大学公開講座「生と死の医療 -教養としての医療パート３」
講師「障害者を支える福祉機器」、平成9年10月25日、11月1日、11月22日
1996.1.24 長野県坂城町「介護支援福祉機器研究会」会員
「車いす用雪上移動車」を開発、
長野オリンピック冬季競技大会へ15台提供,アルペン大会場にて観客・選手輸送に貢献
1999.3.19 新型「車いす用自操雪上移動車」を開発
1998.8.25〜1999.3.31 長野県坂城町「テクノハート坂城協同組合」専門委員
腹部圧迫と背ズレを防ぐ新型「電動療養ベッド」を開発
報告書：「重度障害者介護ベッド」,平成10年度中小企業活路開拓調査実現化事業報告書,平成11年３月