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Quantitative Evaluation of Muscle Using MEMS Mechanomyogram Sensor

Research Project

Project/Area Number 17H04751
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Sports science
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

Takei Yusuke  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (00513011)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥22,360,000 (Direct Cost: ¥17,200,000、Indirect Cost: ¥5,160,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2019: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
Fiscal Year 2018: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2017: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Keywords筋肉 / 筋音 / MEMS / 電気刺激 / ピエゾ抵抗 / センサ / 筋電 / ウェアラブルデバイス / テキスタイル / 振動センサ / 音響センサ / ヘルスケア / EMS / 歪みセンサ / 医療・福祉 / マイクロ・ナノデバイス / マイクロマシン
Outline of Final Research Achievements

In this study, we examined the relationship between mechanomyogram and muscle properties by measuring mechanomyogram using commercially available acoustic sensors. In parallel, we fabricated a film-type MEMS mechanomyogram sensor for easy measurement of mechanomyogram. In addition, we developed a method for measuring muscle properties called "active mechanomyogram sensing method", which focuses on the fact that muscle contraction caused by electrical stimulation can be specified by the voltage value and frequency of the electrical stimulation, and that muscle contraction can be induced reproducibly. By using this method, it became clear that various muscle characteristics such as muscle contraction speed and muscle fatigue can be evaluated.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究により、今までの筋電計測法や、筋音計測法ではわからなかった、筋繊維の損傷や回復の状況、速筋や遅筋など筋肉の質に関する情報、筋肉の凝りや疲労などの定量的な評価が進む。また、筋音計測デバイスはMEMSによりウェアラブルなサイズにまで小型化され、センサを設置したまま、被験者に負担をかけずに筋活動状況を計測することが可能となり、スポーツ中の競技者の詳細な筋肉の情報をリアルタイムに取得することにより、新しい観点からの運動解析が促進され、オリンピックに向けた競技力の向上にも貢献できると考える。

Report

(6 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Products Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2023 2020 2019 2018 2017

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 3 results) Patent(Industrial Property Rights) (4 results)

  • [Journal Article] Flexible Contact Pressure Sensor based on Ultrathin Piezoresistive Silicon Membrane Capable of Strain Compensation2018

    • Author(s)
      Takei Yusuke、Goto Shintaro、Takamatsu Seiichi、Itoh Toshihiro、Kobayashi Takeshi
    • Journal Title

      Sensors and Materials

      Volume: 30 Issue: 12 Pages: 2999

    • DOI

      10.18494/SAM.2018.2033

    • ISSN
      0914-4935, 2435-0869
    • Year and Date
      2018-12-28
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Mechanomyogram measurement by lead zirconate titanate-based acoustic sensor2018

    • Author(s)
      Takei Yusuke、Aoki Ryo、Kobayashi Takeshi、Takahata Tomoyuki、Shimoyama Isao
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 57 Issue: 11S Pages: 11UD09-11UD09

    • DOI

      10.7567/jjap.57.11ud09

    • NAID

      210000149803

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] ACTIVE MUSCLE SENSING SYSTEM2020

    • Author(s)
      Yusuke Takei
    • Organizer
      VANJ CONFERENCE 2020
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Novel Method for Simultaneously Implementing “Wired Face-up and Face-down Chips” on a Film Substrate by Using Simple Screen-offset Printing2019

    • Author(s)
      Yusuke Takei, Kenichi Nomura, Yoshinori Horii, Daniel Zymelka, Hirobumi Ushijima, Takeshi Kobayashi
    • Organizer
      The 32nd IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS2019)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 転写印刷を利用した極薄MEMSのフィルム実装2019

    • Author(s)
      竹井裕介
    • Organizer
      第3回有機/無機接合研究委員会公開シンポジウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Mechanomyogram Measurement by PZT-Based AE Sensor2018

    • Author(s)
      Yusuke Takei, Takeshi Kobayashi
    • Organizer
      2018 ISAF-FMA-AMF-AMEC-PFM Joint Conference (IFAAP2018)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 筋肉電気刺激・筋活動モニタリング可能なスマートウェア2018

    • Author(s)
      竹井裕介, 吉田学, 竹下俊弘, 小林健
    • Organizer
      第35回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 筋肉電気刺激・筋活動モニタリング可能なスマートウェア2018

    • Author(s)
      竹井裕介, 吉田学, 竹下俊弘, 小林健
    • Organizer
      日本機械学会シンポジウム:スポーツ工学・ヒューマンダイナミクス2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 筋肉電気刺激と筋活動モニタリング可能なスマートウェア2018

    • Author(s)
      竹井裕介
    • Organizer
      エレクトロニクス実装学会2018ワークショップ『AI&IoT時代のエレクトロニクス実装技術 ~エッジコンピューティングを支えるキー技術~』
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Wearable Muscle Training and Monitoring Device2018

    • Author(s)
      竹井裕介 吉田学 竹下俊弘 小林健
    • Organizer
      The 31st IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS 2018)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 筋肉電気刺激&筋活動モニタリング可能なウェアラブルデバイス2018

    • Author(s)
      竹井裕介 吉田学 竹下俊弘 小林健
    • Organizer
      第32回エレクトロニクス実装学会講演大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] ウェアラブル筋肉電気刺激・筋活動モニタリングデバイス2018

    • Author(s)
      竹井裕介
    • Organizer
      コンバーティングテクノロジー総合展、次世代プリンテッドエレクトロニクス技術セミナー
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 極薄シリコンピエゾ抵抗素子を用いたフレキシブルな圧力センサ2017

    • Author(s)
      竹井裕介 後藤慎太郎 高松誠一 伊藤寿浩 小林健
    • Organizer
      第34回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 高周波筋音による筋肉の評価2017

    • Author(s)
      竹井裕介 高畑智之 下山勲
    • Organizer
      日本機械学会シンポジウム:スポーツ工学・ヒューマンダイナミクス2017 (SHD2017)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Flexible pressure sensor based on ultra-thin Si piezo-resistive membrane2017

    • Author(s)
      竹井裕介 後藤慎太郎 高松誠一 伊藤寿浩 小林健
    • Organizer
      International conference on BioSensors, BioElectronics, BioMedical Devices, BioMEMS/NEMS & Applications (Bio4Apps 2017)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 筋収縮による筋音を検出可能な装置2023

    • Inventor(s)
      竹井 裕介、小林 健、吉田 学、竹下 俊弘
    • Industrial Property Rights Holder
      国立研究開発法人産業技術総合研究所
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Acquisition Date
      2023
    • Related Report
      Products Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 電子部品の実装方法2018

    • Inventor(s)
      野村健一, 竹井裕介, 竹下俊弘, 小林健, 牛島洋史
    • Industrial Property Rights Holder
      産業技術総合研究所
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2018-189492
    • Filing Date
      2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 圧力センサ2018

    • Inventor(s)
      竹井裕介 小林健
    • Industrial Property Rights Holder
      竹井裕介 小林健
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2018-021382
    • Filing Date
      2018
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 電気的刺激付与および筋収縮検出可能なデバイスおよび計測システム2018

    • Inventor(s)
      竹井裕介 吉田学 小林健 竹下俊弘
    • Industrial Property Rights Holder
      竹井裕介 吉田学 小林健 竹下俊弘
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2018-005528
    • Filing Date
      2018
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2024-03-28  

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