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Developing a methodology for the estimation of muscle fiber length during dynamic movement

Research Project

Project/Area Number 20K11330
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 59020:Sports sciences-related
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

Takeshita Daisuke  東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (60847060)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywords筋線維長 / 超音波測定器 / 筋腱複合体 / Hillモデル / バイオメカニクス / 筋繊維長
Outline of Research at the Start

筋繊維が収縮し骨を動かすことで私達は運動しています。筋繊維が発揮できる力は筋繊維の長さや速度変化によって決まるため、運動中の筋繊維の長さ変化を知ることは重要です。本研究は運動中の筋繊維の長さ変化を従来の方法より簡便かつより正確に推定する方法を確立することを目的とします。得られた結果は、運動におけるパフォーマンス向上のメカニズムの理解につながると共に、アスリートや高齢者に対する運動指導において、個々人に即した指導を行うための方法となることが期待されます。

Outline of Final Research Achievements

The movement of muscle fibers during dynamic exercise is complicated by the elasticity of tendon tissue and is difficult to estimate from external information such as joint angles. The purpose of this study was to establish a method for estimating length changes of muscle fibers from joint angles and other information. Although we were not able to establish a method, we demonstrated the possibility of qualitatively understanding the movement of muscle fibers by measuring the stiffness of the muscle-tendon complex during exercise. In particular, this study suggested that the triceps muscle fiber length change differs from joint angle change during dynamic movements such as hopping, suggesting that the stiffness of the muscle-tendon complex may be a useful indicator.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

筋線維が発揮できる力は筋線維の収縮速度に依存するため、運動中の筋線維の挙動を理解することは重要です。本研究の結果は、関節角度など身体外部から観察できる情報から、運動中の筋線維の長さ変化を定性的に理解できることを示唆します。これは、身体を効率良く動かすにはどのようにすれば良いのかといった知見につながるものと考えられます。また、体育教育、スポーツ指導、リハビリテーションなどの分野において基礎的な知識となります。

Report

(5 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] Inter-joint coordination to minimize angular momentum reduction in backward somersault dismounts at parallel bars.2022

    • Author(s)
      Hirabayashi H, Takeshita D
    • Journal Title

      sportsRxiv

      Volume: -

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] The mechanism of leg stiffness adjustment during hopping with different hop frequencies.2023

    • Author(s)
      Kuriyama K, Takeshita D
    • Organizer
      XXIX Congress of International Society of Biomechanics/XXIX Congress of Japanese Biomechanics
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The effect of tendon stiffness on muscle power production during countermovement jump2023

    • Author(s)
      Kuriyama K, Takeshita D
    • Organizer
      28th Annual Congress of the European College of Sport Science
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ホッピングの接地中における下腿三頭筋の伸縮が接地時間に及ぼす影響~インパルス応答の観点から~2023

    • Author(s)
      栗山一輝 竹下大介
    • Organizer
      第5回彗ひろば(バイオメカニクス研究会)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 跳躍周期の異なるホッピングにおける身体スティッフネスの調節機序2022

    • Author(s)
      栗山 一輝, 竹下 大介
    • Organizer
      第28回日本バイオメカニクス学会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 反動動作において腱の弾性特性が筋のパワー発揮に及ぼす影響2022

    • Author(s)
      栗山 一輝, 竹下 大介
    • Organizer
      日本体育・スポーツ・健康学会第72回大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 平行棒の後方宙返りおりにおいて身体モデルが実現可能な動作の集合全体における高パフォーマンス実現に必要な動作要素の特定2022

    • Author(s)
      平林 広, 竹下 大介
    • Organizer
      日本体育・スポーツ・健康学会第72回大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 体操競技の平行棒の支持振動における角運動量生成の方略2021

    • Author(s)
      平林広, 竹下大介
    • Organizer
      第3回彗ひろば(バイオメカニクス研究会)
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 高校生女子長距離走選手の力発揮時の下腿三 頭筋における粘弾性と競技力との関係2021

    • Author(s)
      小西 康基, 上野 拓海, 齋藤 壮馬, 秋原 悠, 竹下 大介,小田 俊明
    • Organizer
      日本体育・スポーツ・健康学会 日本体育・スポーツ・健康学会第71回大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 陸上競技短距離ならびに中長距離の選手の力発揮時における筋腱複合体の粘弾性2021

    • Author(s)
      小田俊明,上野拓海, 齋藤壮馬,小西康基, 大沼勇人,林陵平,竹下大介
    • Organizer
      第27回日本バイオメカニクス学会大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Book] 身体運動・健康科学ベーシック(分担)2022

    • Author(s)
      東京大学身体運動科学研究室
    • Total Pages
      256
    • Publisher
      東京大学出版会
    • ISBN
      9784130527071
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Book] 力学からみた体のバネの活かし方と機械学習を用いたアプローチ 身体運動科学アドバンスト2020

    • Author(s)
      竹下大介(東京大学大学院総合文化研究科身体運動科学研究室 編)
    • Total Pages
      19
    • Publisher
      杏林書院
    • ISBN
      4764412160
    • Related Report
      2020 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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