多軸性自転車クランクの製作とトレーニング効果の検証

2012 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22650149
• Research Institution: Tokyo Women's College of Physical Education
• Principal Investigator: 若山 章信 東京女子体育大学, 体育学部, 教授 (90310359)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 櫻田 淳也 東京女子体育短期大学, その他部局等, 教授 (90287425) ; 高梨 雄太 順天堂大学, スポーツ健康科学部, 助教 (90521485)
• Project Period (FY): 2010-04-01 – 2013-03-31
• Keywords: 自転車 / クランク / 歩行様式 / 走行様式 / リハビリテーション / トレーニング

Research Abstract

自転車クランクに軸を増やす（多軸性クランク）ことで，歩行や走行のトレーニングやリハビリテーションが可能と仮定し，本来ペダルが接続される部分に，「自由回転分節」を装着した．最初の実験における軸の数は①クランク軸，②クランク－自由回転分節軸，③ペダル軸の3つであった．多軸性クランクを装着した自転車エルゴメータでの運動と，トレッドミルでの歩行・走行を比較した結果，多軸性クランクによって歩行や走行のような三角形に近い楕円軌道が観察された．ただし，自由回転分節が1本であったため，引き上げから踏み込みに至る部分で，「カラ打ち」などのギクシャクした動きとなった．
次にこの点を改良するため「自由回転分節」をさらに増やし，軸の数は①クランク軸，②クランク－自由回転分節軸，③自由回転分節－自由回転分節軸，④ペダル軸の4つとした．自由回転分節を120mm，80mm，40mmの3種類作成し，ヒトの下肢長比（大腿，下腿，足部）を考慮した160-120-80mmや160-120-40mmの組み合わせで試みたが，末端分節のみが空回りする現象が起き，全く運動課題を遂行できなかった．これは、ペダルを装着する末端の自由回転分節が最も短かったため，負荷のかかるクランク軸の回転よりも末端がカラ回りすることが原因と考えられた．
最後の実験では，クランク長および自由回転分節において，ヒトの下肢長比にこだわらずに最適な組み合わせ（例えば160-40-120mm）を探った．結果として下肢三関節は自由度の高い回転運動を遂行することができた．しかし，歩行や走行に近い安定した反復運動にはならず，力点である母指球部の軌跡は極めて歪かつ再現性の低いものとなった．ヒトの下肢関節は，例えば膝関節は伸展0度（数学的180度）でロックされるなど，関節可動域に制限がある．この問題解決には，各分節間に可動域制限を設けることが類推される．

Current Status of Research Progress

Reason

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。