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筋の粘弾性特性を模擬した低体力者のための筋力トレーニング装置

研究課題

研究課題/領域番号 10558003
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 体育学
研究機関愛知県心身障害者コロニー発達障害研究所

研究代表者

三田 勝己  愛知県心身障害者コロニー発達障害研究所, 治療学部, 部長 (40100169)

研究分担者 伊藤 晋彦  愛知県心身障害者コロニー発達障害研究所, 治療学部, 研究助手
渡壁 誠  愛知県心身障害者コロニー発達障害研究所, 治療学部, 研究員 (70182946)
赤滝 久美  愛知県心身障害者コロニー発達障害研究所, 治療学部, 研究員 (30280811)
中山 治己  東海テクノ(株), 技術部・部長(研究職)
鈴木 伸治  済生会, 伊豆医療福祉センター, 施設長(研究職)
SUZUKI Harunobu  Izu Rehabilitation and Welfare Center for Children with Disabilities, Executive Director
研究期間 (年度) 1998 – 2000
研究課題ステータス 完了 (2000年度)
配分額 *注記
10,300千円 (直接経費: 10,300千円)
2000年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
1999年度: 4,500千円 (直接経費: 4,500千円)
1998年度: 4,300千円 (直接経費: 4,300千円)
キーワード筋 / 粘弾性特性 / アクチュエータ / トレーニング / 高齢者 / 障害者 / リハビリテーション / ロボット
研究概要

筋は単に力を発生するのみならず,柔軟な動きをする弾性的な機能と適度なダンピングをする粘性的な機能を併せもっている。さらに,筋肉の粘弾性機能が優れている点は,その強さつまり粘弾性係数が機械のように一定でなく,脳からの命令によって自由に変化することである。本研究では,筋の可変粘弾性特性を運動生理学の手法を用いて分析すると共に一つの制御システムとして記述し,これを手がかりに筋の粘弾性機構を模擬したアクチュエータを開発する。さらに,この機構を高齢者・障害者など低体力者の安全な筋力リハビリテーション装置として利用することを目指した。研究はまずヒトの筋粘弾性特性を運動生理学的,運動力学的観点から調査し,これをもとに粘弾性トルクを発生するアクチュエータを開発した。次いで,この装置を用いて弾性負荷に対する追跡動作実験を行い,ウエーブレット変換を用いて追跡誤差の時間-周波数解析を行った。そして,この解析結果と筋の力学モデルを手懸かりとすれば,筋の弾性定数が推定できることを明らかにした。また,運動経験と筋弾性特性との関連を分析し,本装置と数理解析法によって運動経験の差異や特徴がとらえられるかどうか検討した。その結果,手関節を巧緻的,積極的に使う卓球やバドミントンの経験者と比較的粗大な運動である重量挙げや陸上競技の経験者の間に筋弾性特性に違いが認められた。このことは本方法が高齢者・障害者など低体力者のリハビリテーション効果を評価しうることを期待させるところであった。さらに,これまでの研究成果を応用し,低体力者の安全な筋力トレーニング装置を検討した。そこでは急激な力変化が起きにくい粘性抵抗を利用した運動様式に着目し,等粘性筋力トレーニング装置なるものを考案した。その結果,この運動負荷は等張性や等速性収縮でみられる運動前後あるいは運動中の急激な力変化がなく,滑らかな運動を可能とした。また,いずれの負荷強度においても広い範囲の運動が可能であり,かつ,この全域で規定した運動を遂行できた。これらの優れた特徴は高齢者・障害者など低体力者のトレーニングやリハビリテーションにおける安全な運動負荷装置の実用化に寄与できる。

報告書

(4件)
  • 2000 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1999 実績報告書
  • 1998 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (12件)

  • [文献書誌] 野中,三田,伊藤, 他: "粘性負荷に対する動的筋収縮の運動学的解析"人間工学. 32(2). 79-87 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 伊藤,三田, 他: "ウエーブレット変換を用いた弾性負荷に対する筋運動の解析"電子情報通信学会論文誌. J82-D-2. 298-307 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Itoh,Mita,Akataki,Watakabe,Kato: "Analysis of muscle contraction to external elastic load using wavelet transform"System and Computers in Japan. (in press). (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 三田,鈴木: "歩行関連障害のリハビリテーションプログラム入門:第2章プログラミングを助ける手法.9.訓練装置などを用いる方法(分担執筆)"医歯薬出版. 309 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Nonaka, Mita, Itoh, et al.: "Biomechanical investigation of dynamic muscle contraction accompanying with viscous loading."Jpn. J.Ergonomics. 34(2). 79-87 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Itoh, Mita, Akataki, et al.: "Time-frequency analysis of dynamic muscle action with external elastic load."Trans. Inst. Electronics, Information & Communication Eng.. J82-D-II(2). 298-307 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Itoh, Mita, Akataki, et al.: "Analysis of dynamic muscle contraction against external elastic load using wavelet transform."System and Computers in Japan. (in press). (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mita: "Rehabilitation program for ambulatory disabilities : methods using training devices."Ishiyaku Publishers, Inc.. (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Itoh,Mita,Akataki,Watakabe,Kato: "Analysis of muscle contraction to external elastic load using wavelet transform"System and Computers in Japan. (in press). (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 野中、伊藤、三田、他: "粘性負荷に対する動的筋収縮の運動学的解析"人間工学. 32(2). 79-87 (1998)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 伊藤、三田、他: "ウェーブレット変換を用いた弾性負荷に対する筋運動の解析"電子情報通信学会論文誌. J82-D-2. 298-307 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 伊藤,三田,他: "ウエーブレット変換を用いた弾性負荷に対する筋運動の解析" 電子情報通信学会論文誌. (印刷中).

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書

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公開日: 1998-04-01   更新日: 2016-04-21  

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