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体工連携によるスポーツ科学イノベーション-革新的な用具・コーチング法の開発-

研究課題

研究課題/領域番号 15H01825
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 スポーツ科学
研究機関筑波大学

研究代表者

高木 英樹  筑波大学, 体育系, 教授 (80226753)

研究分担者 浅井 武  筑波大学, 体育系, 教授 (00167868)
中島 求  東京工業大学, 工学院, 教授 (20272669)
松田 昭博  筑波大学, システム情報系, 准教授 (20371437)
小池 関也  筑波大学, 体育系, 准教授 (50272670)
下門 洋文  新潟医療福祉大学, 健康科学部, 助教 (50757911)
亀田 能成  筑波大学, 計算科学研究センター, 教授 (70283637)
研究協力者 成田 健造  
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
23,920千円 (直接経費: 18,400千円、間接経費: 5,520千円)
2018年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2017年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2016年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2015年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
キーワード体工連携 / スポーツ工学 / 水泳水中運動 / 流体力 / 自己推進時抵抗 / 流れの可視化 / 競泳 / 非定常流体力 / 圧力分布 / 用具開発 / 動作の最適化 / ヒューマノイドロボット / バーチャルリアリティ / 流体力学 / 水泳 / サッカー / パフォーマンス / シミュレーション / スタート / スポーツ用具開発 / バイオメカニクス / 自由視点映像技術 / 競泳用水着開発 / 競泳スタート動作分析
研究成果の概要

体育学と工学の研究者が連携して、双方が培ってきた先端技術を活用することで、これまで解決が困難と考えられてきた課題に取り組み、新たな研究方法論の開発に努め、イノベーションを実現することを目的とした。
その結果、水泳競技において自己推進する泳者の動的抵抗(自己推進時抵抗)を定量、評価する方法論の開発に成功し、従来は泳速度の2乗に比例して増加すると考えられていた抵抗が、実は速度の約3乗に比例して増加することが初めて明らかとなり、世界的にも大きな注目を集めるに至った。さらに泳者周りの三次元的な流れの可視化にも成功し、これまで明らかにされていなかった流体力の発揮メカニズムの解明が進んだ。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果の学術的意義として、自分の四肢を駆動させて自己推進する泳者に作用する動的抵抗(自己推進時抵抗)を泳法や泳速度に制限を加えることなく、精度良く計測可能なシステムの開発に成功した意義は大きい。これによって、自己推進時抵抗が泳速度の3乗に比例して増加することが明らかとなった。
また社会的意義として、体育学と工学を専門とする研究者が緊密に連携することで、これまでの方法論では、解決できなかった研究課題について、新たな解決策を提示できた意義は大きく、今後はこのような体工連携により、さまざまな課題解決の促進が期待される。

報告書

(5件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (46件)

すべて 2019 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (9件) 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 10件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 12件、 招待講演 2件) 図書 (2件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] The University of Sydney(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] The University of Edinburgh/Manchester Metropolitan University(英国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] The Paul Scherrer Institute(スイス)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Porto(ポルトガル)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Verona(イタリア)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究]

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Paul Scherrer Institute(Switzerland)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] The University of Sydney(Australia)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Sydney(Australia)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] The effect of using paddles on hand propulsive forces and Froude efficiency in arm-stroke-only front-crawl swimming at various velocities2019

    • 著者名/発表者名
      Tsunokawa Takaaki、Mankyu Hirotoshi、Takagi Hideki、Ogita Futoshi
    • 雑誌名

      Human Movement Science

      巻: 64 ページ: 378-388

    • DOI

      10.1016/j.humov.2019.03.007

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of leg kick on active drag in front-crawl swimming: Comparison of whole stroke and arms-only stroke during front-crawl and the streamlined position2018

    • 著者名/発表者名
      Narita Kenzo、Nakashima Motomu、Takagi Hideki
    • 雑誌名

      Journal of Biomechanics

      巻: 76 ページ: 197-203

    • DOI

      10.1016/j.jbiomech.2018.05.027

    • NAID

      120007133807

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of muscle cooling on kinetics of pulmonary oxygen uptake and muscle deoxygenation at the onset of exercise2018

    • 著者名/発表者名
      Wakabayashi Hitoshi、Osawa Mizuki、Koga Shunsaku、Li Ke、Sakaue Hiroyuki、Sengoku Yasuo、Takagi Hideki
    • 雑誌名

      Physiological Reports

      巻: 6 号: 21 ページ: e13910-e13910

    • DOI

      10.14814/phy2.13910

    • NAID

      120007128317

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Estimating the hydrodynamic forces during eggbeater kicking by pressure distribution analysis2018

    • 著者名/発表者名
      Kawai Eisuke、Tsunokawa Takaaki、Takagi Hideki
    • 雑誌名

      Heliyon

      巻: 4 号: 12 ページ: e01095-e01095

    • DOI

      10.1016/j.heliyon.2018.e01095

    • NAID

      120007128071

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The effect of paddles on pressure and force generation at the hand during front crawl2018

    • 著者名/発表者名
      Tsunokawa Takaaki、Tsuno Tempei、Mankyu Hirotoshi、Takagi Hideki、Ogita Futoshi
    • 雑誌名

      Human Movement Science

      巻: 57 ページ: 409-416

    • DOI

      10.1016/j.humov.2017.10.002

    • NAID

      120007134317

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 泳者周りの流れ場の可視化2018

    • 著者名/発表者名
      下門洋文,高木英樹
    • 雑誌名

      バイオメカニクス研究

      巻: 21 ページ: 180-188

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Effect of increased kick frequency on propelling efficiency and muscular co-activation during underwater dolphin kick2017

    • 著者名/発表者名
      Yamakawa, K. K., Shimojo, H., Takagi, H., Tsubakimoto, S., and Sengoku, Y.
    • 雑誌名

      Human Movement Science

      巻: 54 ページ: 276-286

    • DOI

      10.1016/j.humov.2017.06.002

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Developing a methodology for estimating the drag in front-crawl swimming at various velocities2017

    • 著者名/発表者名
      Kenzo Narita, Motomu Nakashima and Hideki Takagi
    • 雑誌名

      Journal of Biomechanics

      巻: 54 ページ: 123-128

    • DOI

      10.1016/j.jbiomech.2017.01.037

    • NAID

      120007129121

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Flow visualisation of downhill skiers using the lattice Boltzmann method2017

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Asai, Sungchan Hong and Koichi Ijuin
    • 雑誌名

      European Journal of Physics

      巻: 38 号: 2 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1088/1361-6404/38/2/024002

    • NAID

      120007135139

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] モノフィン振動時の中心角の違いが推進力に与える影響2016

    • 著者名/発表者名
      羽二生稔大, 長谷川裕晃, 高木英樹
    • 雑誌名

      可視化情報学会論文集

      巻: 37 号: 7 ページ: 32-39

    • DOI

      10.3154/tvsj.37.32

    • NAID

      130005874916

    • ISSN
      1346-5260
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Contribution of hand and foot force to take-off velocity for the kick-start in competitive swimming.2016

    • 著者名/発表者名
      Takeda, T., Sakai, S., Takagi, H., Okuno, K. and Tsubakimoto, S
    • 雑誌名

      Journal of Sports Sciences

      巻: 35 ページ: 565-571

    • DOI

      10.1080/02640414.2016.1180417

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] The Latest Research Trend of Hydrodynamic Studies in Swimming2018

    • 著者名/発表者名
      Hideki Takagi
    • 学会等名
      13th International Symposium on Biomechanics and Medicine in Swimming
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Estimation of propulsive forces acting on a hand using pressure measurement and underwater motion capture during front crawl2018

    • 著者名/発表者名
      Tsunokawa, T., Narita, K., Mankyu, H., Ogita, F., Takagi, H.
    • 学会等名
      13th International Symposium on Biomechanics and Medicine in Swimming
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Estimation of fluid forces around the feet during eggbeater kicking in water polo players2018

    • 著者名/発表者名
      Kawai, E., Takagi, H
    • 学会等名
      13th International Symposium on Biomechanics and Medicine in Swimming
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Three-dimensional analysis of hip and knee joint movements during dolphin kicking and butterfly swimming2018

    • 著者名/発表者名
      Yamakawa, K. K., Takagi, H., & Sengoku, Y.
    • 学会等名
      13th International Symposium on Biomechanics and Medicine in Swimming
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Three-dimensional analysis of hip and knee joint movements during dolphin kicking and butterfly swimming2018

    • 著者名/発表者名
      ・Shimojo, H., Ebihara, R., Narita, K., Gonjo, T., Sengoku, Y., Tsubakimoto, S., Takagi, T.
    • 学会等名
      13th International Symposium on Biomechanics and Medicine in Swimming
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] How does relative centre of mass position affect the four limbs' joint torques on the starting block?2018

    • 著者名/発表者名
      Sakai, S., Koike, S., Takeda, T., Takagi, H.
    • 学会等名
      13th International Symposium on Biomechanics and Medicine in Swimming
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cardiorespiratory characteristics during eggbeater kick with arm sculling in water polo players2018

    • 著者名/発表者名
      Sasaki, Y., Takagi, H., Yoshida H., Tsubakimoto, S., Nishiyasu T.:
    • 学会等名
      13th International Symposium on Biomechanics and Medicine in Swimming
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The relationship between active drag and swimming velocity during front crawl swimming2018

    • 著者名/発表者名
      Narita, K., Ogita, F., Nakashima, M., Gonjo, T., Takagi, T.
    • 学会等名
      13th International Symposium on Biomechanics and Medicine in Swimming
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of exercise training at lactate threshold level with lower muscle temperature in cold water2018

    • 著者名/発表者名
      Sakaue, H., Wakabayashi, H., Sengoku, Y., Takagi, H.
    • 学会等名
      13th International Symposium on Biomechanics and Medicine in Swimming
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 競泳プール映像における泳者位置とストローク数の推定2018

    • 著者名/発表者名
      積田貴幸,宍戸英彦,北原格,亀田能成
    • 学会等名
      メディアエクスペリエンス・バーチャル環境基礎研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 競泳プール映像における色情報分布を用いた泳者領域抽出2017

    • 著者名/発表者名
      積田貴幸,北原格,高木英樹,亀田能成
    • 学会等名
      電子情報通信学会
    • 発表場所
      九州大学(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2017-03-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] A method of improving the measurement of kinematic parameters above and under water in swimming start2017

    • 著者名/発表者名
      Takagi, H., Tatsumoto, T., & Sakai, S.
    • 学会等名
      35th Conference of the International Society of Biomechanics in Sports
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Three-dimensional flow field and leg motion during undulatory underwater swimming2017

    • 著者名/発表者名
      Shimojo, H., Murakawa, R., Nara, R., Baba, Y., Sengoku, Y., Sakakibara, J., Shimoyama, Y., Tsubakimoto, S., & Takagi, H.
    • 学会等名
      35th Conference of the International Society of Biomechanics in Sports
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The generating mechanism of fluid forces acting on a swimmer and its flow field during swimming2017

    • 著者名/発表者名
      Hideki Takagi
    • 学会等名
      Global Foot and Ankle Congress 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 水泳における四肢の協働状態を計測する着用型センサスーツの開発2017

    • 著者名/発表者名
      廣川暢一, 高木英樹, 鈴木健嗣
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] スポーツ用スパッツが人体に与える力学的影響の実験的評価2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤 広樹,松田 昭博,島名 孝次
    • 学会等名
      日本機械学会 シンポジウム:スポーツ工学・ヒューマンダイナミクス2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] テニスラケットのストリングベッドの剛性 評価と有限要素法を用いた数値シミュレーション2017

    • 著者名/発表者名
      名久井 基歩, 松田 昭博, 橋口 友洋,大友 隆行
    • 学会等名
      日本機械学会 シンポジウム:スポーツ工学・ヒューマンダイナミクス2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] クロール泳における泳速度の遣いが自己推進時抵抗とストローク変数に及ぼす影響について2016

    • 著者名/発表者名
      成田健造,仙石泰雄,椿本昇三,高木英樹
    • 学会等名
      日本体育学会第67回大会
    • 発表場所
      大阪体育大学(大阪府泉南郡)
    • 年月日
      2016-08-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Players Displacement based on Captured Data in a VR Soccer Training Simulation2016

    • 著者名/発表者名
      Cesar Daniel, Rojas Ferrer Itaru Kitahara Yoshinari Kameda Yuichi Ohta
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      九州大学(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2016-03-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] サッカー選手軌跡記録からの試合のVR 再体験2016

    • 著者名/発表者名
      張欣博、北原格、亀田能成、大田友一
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      九州大学(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2016-03-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 競泳スタート台上動作における身体推進メカニズム2015

    • 著者名/発表者名
      小池関也, 酒井 紳, 永井 悠樹, 高木 英樹
    • 学会等名
      スポーツ工学・ヒューマンダイナミクス2015
    • 発表場所
      立命館大学(滋賀県草津市)
    • 年月日
      2015-10-30
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 競泳飛び込み動作における水着の筋骨格シミュレーションによる力学的影響評価2015

    • 著者名/発表者名
      修行雄大,松田昭博,高木英樹
    • 学会等名
      日本水泳・水中運動学会2015年次大会
    • 発表場所
      日本女子体育大学(東京都世田谷)
    • 年月日
      2015-10-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [図書] XIII th INTERNATIONAL SYMPOSIUM on BIOMECHANICS and MEDICINE in SWIMMING PROCEEDINGS2018

    • 著者名/発表者名
      Takagi, H., Ohgi, Y., Sengoku, Y., Gonjo, T.
    • 総ページ数
      454
    • 出版者
      インプレスR&D
    • ISBN
      9784844398493
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] Handbook of Human Motion2017

    • 著者名/発表者名
      Ross Sanders, Jordan Andersen and Hideki Takagi
    • 総ページ数
      15
    • 出版者
      Springer International Publishing
    • ISBN
      9783319144177
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] Swimming Laboratory, University of Tsukukba

    • URL

      http://www.taiiku.tsukuba.ac.jp/~takagi/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] クロール泳中のスイマーに働く抵抗に関する新たな知見

    • URL

      http://www.tsukuba.ac.jp/attention-research/p201806291400.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2020-03-30  

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