2013 Fiscal Year Research-status Report
自転車ペダリング動作中の逆動力学シミュレーションに基づく体幹深部筋の活動推定
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25350763
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
北脇 知己 岡山大学, 保健学研究科, 准教授 (40362959)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 生体計測 / スポーツ科学 / スポーツバイオメカニクス / 運動解析 / 自転車ペダリング |
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| Research Abstract |
本研究の研究目的は、自転車ペダリング動作の効率に大きな影響を与える、体幹深部筋の筋活動状態を推定することである。これまでの自転車ペダリング動作の研究では、表面筋のみが解析されており、体幹深部筋の筋活動についてはほとんど研究されていない。そこで本研究では、ペダルクランク回転状態とペダルを踏む力（ペダル踏力）を利用し、逆動力学シミュレーション計算を行うことで、自転車ペダリング動作中の体幹深部筋の筋活動を推定し、ペダリング動作の効率に与える体幹深部筋の影響を解析する研究を行う。
この研究目的のため、平成25年度は、ペダルクランクの回転状態と下肢筋の表面筋電図とともにペダル踏力ベクトルが同時に計測可能な「自転車ペダリング運動状態測定システム」を開発し、実際の自転車ペダリング動作データを収集するシステムを構築することを目標としていた。
この自転車ペダリング運動状態測定システムを構築するにあたり、ペダル踏力測定にはパイオニア製ペダリングモニタ(SGY-PM900H)を利用することで、計測値の再現性・センサ温度校正・耐衝撃対策などに対してロバスト性の高いシステムを完成することができ、今後の研究を効率的に進める目処が立った。一方、このペダリングモニタ装置の販売が予定よりも遅れたため、システム完成が予定していた日程よりも遅れることとなり、測定システムを利用した自転車ペダリングデータの収集を十分に行うことができなかった。
一方で、逆動力学シミュレーション解析を行うための、自転車ペダリング動作解析システムの導入を行うことができ、基本的なペダリング動作モデルの解析を始めることができた。これらの結果、早期に平成26年度の研究を開始できる体制が整った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ペダルクランク部での応力測定装置に市販のペダリングモニタ装置を用いたために、システム全体の開発スケジュールが遅れることとなった。しかし、全体としては平成26年度の研究計画を速やかに推進する体制が整ったため、むしろ完成度の高いセンサ出力信号を用いて、今後の研究を加速させることができると考える。
もしペダル踏力を計測するセンシング装置を内製していた場合、設計・製作だけでなく、内製したセンサが正しく計測できているどうか、その測定精度を確認する必要がある。その点、市販のセンサ装置を利用することで、必要な測定精度があらかじめ確保できていることから、システム完成がやや遅れることを承知した上で、この市販センサを用いて「自転車ペダリング運動状態測定システム」を構築したことは正しい判断だと思われる。
また自転車ペダリング動作解析システムの導入も済んでいるため、平成26年度の研究計画を推進する上で最大の問題点であった、ペダル踏力センサの精度・ロバスト性が確保されたシステムが構築済みのため、今後は順調に研究が推進できると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成25年度に「自転車ペダリング運動状態測定システム」を構築できたので、平成26年度はこのシステムを用いて、自転車ペダリングデータ収集実験を開始する。さらに計測したデータを元に、逆動力学シミュレーション計算を行う。
自転車ペダリングデータ収集では、実際の自転車ペダリング動作における、体幹深部筋の効果が明確に現れるように、また下肢筋についても各筋の力発揮状態の違いを解析できるように、ペダル踏力強度やクランク回転数を変化させて実験を行う計画である。
逆動力学シミュレーション計算では、体表面で計測した下肢筋群の筋電図変化をリファレンスデータとして、逆動力学シミュレーション計算の解析結果と比較し、各筋肉の果たす役割を分析すると同時に、計算した体幹深部筋の発揮力の確からしさを検討する予定である。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
研究申請時点では、ペダル踏力測定装置を製作するための費用を計上していたが、その予算を用いて市販のペダリングモニタ装置を含めた自転車ペダリング運動状態測定システムを構築した。また先行して予備実験的に行う予定であった、測定システムを利用した自転車ペダリングデータ収集の開始が平成26年度にずれ込んだため、被験者謝礼とデータ解析謝金の人件費・謝金が平成25年度の未使用額(102,717円)となった。
人件費・謝金の繰越額は、本年度請求額のデータ収集にかかる費用（被験者謝礼とデータ解析謝金）と合わせて使用する予定である。
この他、平成26年度は、表面筋電電極、実験用電池、テープ等の実験用消耗品と、研究成果発表や研究打ち合わせのための旅費を使用する計画である。
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