2017 Fiscal Year Annual Research Report
Engineering approach to prevent disuse atrophy using a hybrid training system
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26506014
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| Research Institution | Kurume University |
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Principal Investigator |
田川 善彦 久留米大学, 医学部, 客員教授 (70122835)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
志波 直人 久留米大学, 医学部, 教授 (20187389)
新田 益大 九州工業大学, 大学院工学研究院, 助教 (20453821)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | サイクリング / 拮抗筋電気刺激 / 微小重力 / シミュレーション / 酸素摂取量 / 下肢関節反力 / 最適条件 / パラボリックフライト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
拮抗筋電気刺激を想定可能なエルゴメータ運動（以後、エルゴ運動）のシミュレーションモデルによる1g下での酸素摂取量、膝関節反力の計算結果は、地上での実験結果とよく一致し、0g下でシミュレーションしたそれらの計算値の妥当性を裏付けた。高齢者を想定した1gエルゴ運動シミュレーションでは膝関節・ペダルでの反力が減少し、膝周囲筋の同時収縮が確認された。反力の減少は実測結果と一致し、0g下での重力喪失に伴う下肢の代償機能と類似する結果であった。また0gから3gの可変重力では、酸素摂取量は1gを含むその近傍で小さくなる傾向があり、重力をうまく利用したエルゴ運動が示唆された。しかし長期宇宙滞在時のエルゴ運動では、酸素摂取量は地上と比較して低下する傾向があった。これは健常人を想定したシミュレーション結果と異なったため、下肢筋・体幹筋に減弱状態を想定し、筋エネルギを目的関数とする筋動員基準を導入した結果、類似の結果を得た。低重力に伴う身体減弱は人工重力の導入が至適と考えられる。両耳を通る軸を回転軸とする短半径人工重力下での椎骨・下肢関節に作用する反力や酸素摂取量を、エルゴ運動時に人工重力の大きさおよび拮抗筋電気刺激の有無により検討した。人工重力が大きくなると椎骨に地上での日常生活活動と同等の力が作用するが、座位姿勢のため下肢関節負荷への影響は足関節を除きほとんどみられなかった。拮抗筋電気刺激の併用でその活動と同等の負荷を膝・股関節に作用させることができた。放物飛行で拮抗筋電気刺激によるエルゴ運動時の酸素摂取量への影響を評価し、増加することを確認したが、微小重力が短時間であるため、地上で微小重力を模擬する長時間エルゴ運動が可能な計測系を製作した。今後、酸素摂取量や呼吸などの評価を行うが、モデル解析の有用性の立証を通して、0gなど極限環境下での運動プロググラムの運用に貢献できると考えている。
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