| Project/Area Number |
20K19521
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 59020:Sports sciences-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
川本 裕大 東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (10828677)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
Fiscal Year 2022: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
Fiscal Year 2021: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
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| Keywords | スポーツ障害 / 関節負荷 / 肘関節内外反トルク / シミュレーション / ツイスト動作 / ラケット速度 / 肘関節外反トルク / グラウンドストローク / テニス / 逆動力学 / 負荷 / エネルギー / フォアハンドストローク / バイオメカニクス / モーションキャプチャ |
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| Outline of Research at the Start |
スポーツの継続は生活習慣病や介護の予防につながり、増加し続ける医療・介護費を抑制する。ただし、特定の部位に大きな負荷がかかる誤った動作でスポーツを続けると、慢性的な痛みが生じてしまい、日常動作が困難となる場合もあるため、障害の原因を究明しその予防法を確立する必要がある。これまで障害の起きる関節や隣接する関節の使い方に着目して障害の原因が調べられてきたが、動作は全身の各関節の連動により生み出されるため、離れた関節の使い方が障害の原因となっている可能性がある。本研究においては全身の動作解析を通して、関節への負荷が大きくなる原因を明らかにし、介入実験を通して科学的根拠に基づいた障害予防法を確立する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、グラウンドストローク動作を対象に、全身の動作解析を通して関節への負荷が大きくなる原因を明らかにして、スポーツ障害の予防法を確立することを目的としている。
これまでに、概して大きなラケット速度を生み出す被験者ほど、肘の内反トルクが大きいことを明らかにすることができた。一方で、ラケット速度が大きいほど、大きなボール速度につながるため、ラケット速度はグラウンドストロークのパフォーマンス指標のうちの1つといえる。つまり、複数の動作の関節負荷を比較する際に、ラケット速度が異なる状態でそのまま比較するのは公平ではないと考えられる。そこで、ラケット速度を一致させて比較することで同じパフォーマンスで関節負荷の少ない動作を明らかにすることができるといえる。しかしながら、実験でラケット速度を規定するように教示すると、動作自体が不自然になる可能性がある。そこで、当該年度はシミュレーションを用いて生み出した動作をラケット速度が同じになるように動作時間を補正し、肘の内外反トルクの比較を行った。
昨年度までに、ボールを打撃する直前において、体幹をその長軸まわりに打撃方向と逆向きに回転させるトルクを大きくすることにより、ラケット速度が大きくなることを明らかにしていた。そこで、当該年度においては、体幹の逆回転のトルクを増加して生成した動作のラケット速度を、体幹のトルクを変更していない動作のラケット速度と合わせたうえで、肘の内反トルクを比較した。体幹の逆回転のトルクを増加すると肘の内反トルクが減少することが明らかになった。つまり、インパクト前に体幹をその長軸まわりに打撃方向と逆に回転させる力発揮を増加させることを意識しつつも、ゆっくりと動作することで肘の負荷を低減させることができる可能性があることが明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初の予定では、負荷を低減するメカニズムを明らかにし、介入実験によって負荷が実際に低減するかを明らかにすることを計画していたが、そもそも、肘関節の負荷を低減させる方法を発見することに多くの時間を要してしまっていた。しかし、シミュレーションや動作時間を補正するプログラムを地道に進めたことにより、遂に負荷を低減させる方法を1つ発見することができた。運動方程式や関節の拘束式を用いて、関節負荷を求める式を立式して解析することで、関節負荷が変化するメカニズムに迫ることができるため、負荷が低減するメカニズムについてはすぐに明らかにできると考えられる。また、メカニズムが明らかになれば、負荷低減に関する指導法もすぐに考案できると考えられる。次年度はそれらの研究を進めて介入実験を実施し、最終的にはスポーツ障害の予防法を提案する。
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| Strategy for Future Research Activity |
負荷を低減する動作は複数存在すると考えられる。その中でも負荷を低減する度合いの大きい動作がスポーツ障害を予防する方法として提案されるべきである。これまでの研究成果として、体幹をその長軸まわりに打撃方向に回転させるトルクを増加した場合や、動作前にクロスオーバーステップを行った場合にラケット速度が増加することが明らかにされており、これらの動作に関しても、体幹のトルクを変更していない場合や助走を行わない動作と比較することで肘内反トルクが減少する可能性がある。
今後はまず初めに上述の変更による肘内反トルクの変化を定量し、肘の負荷を低減する度合いが大きい動作を明らかにする。また、運動方程式から、受動トルクの発生要因を考察することができるため、受動トルクがどのようなメカニズムで肘関節の負荷を低減させるかについて明らかにしていく。さらに、介入実験を通して、メカニズムを作用させるように指導した際に実際に負荷が低減するかを明らかにする予定である。
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