筋音による歩行中の粘弾性調節機構の解明

• 研究課題/領域番号: 15K06118
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 計測工学
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 内山 孝憲 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (50243324)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 筋音 / 歩行 / スティフネス / システム同定 / 前脛骨筋

研究成果の概要

歩行中の筋の粘弾性を推定するための計測・解析システムを構築した．トレッドミルを歩行しているときに，脛とふくらはぎの筋に電気刺激を与えて，皮膚表面の振動（筋音）を計測した．この信号から歩行による振動と，随意筋音を取り除いて，誘発筋音のみを抽出した．電気刺激を入力とし，誘発筋音を出力とするシステムを仮定し，システム同定法を適用して，伝達関数を求めた．伝達関数から，筋のスティフネス（弾性）と粘性を推定した．その結果，脛の筋のスティフネスは，踵接地時にもっとも大きく，遊脚期に小さいことを明らかにした．また，ふくらはぎの筋のスティフネスは，歩行速度に対して線形に増加することを明らかにした．

研究成果

• [雑誌論文] System identification of velocity mechanomyogram measured with a capacitor microphone for muscle stiffness estimation (2017)
  • 著者名/発表者名: Takanori Uchiyama, Taiki Tomoshige
  • 雑誌名: Journal of Electromyography and Kinesiology 巻: 33 ページ: 57-63
  • DOI: 10.1016/j.jelekin.2017.01.009
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] System Identification of Evoked Mechanomyogram to Clarify Lower Limb Muscle Stiffness in Treadmill Walking (2016)
  • 著者名/発表者名: Tomohiko Fukawa, Takanori Uchiyama
  • 雑誌名: Advanced Biomedical Engineering 巻: 5 号: 0 ページ: 1-6
  • DOI: 10.14326/abe.5.1
  • NAID: 130005126083
  • ISSN: 2187-5219
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] トレッドミル歩行中における前脛骨筋の弾性推定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 府川友彦，内山孝憲
  • 雑誌名: 計測自動制御学会論文集 巻: 51 ページ: 542-544
  • NAID: 130005093973
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Muscle stiffness estimation using a system identification technique applied to evoked mechanomyogram during cycling exercise (2015)
  • 著者名/発表者名: Takanori Uchiyama, Kaito Saito, Katsuya Shinjo
  • 雑誌名: Journal of Electromyography and Kinesiology 巻: 25 号: 6 ページ: 847-852
  • DOI: 10.1016/j.jelekin.2015.09.005
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Stiffness estimation of the medial gastrocnemius muscle in toe walking (2018)
  • 著者名/発表者名: 福森大地，内山孝憲
  • 学会等名: 第57回日本生体医工学会大会
• [学会発表] Estimation of tibialis anterior muscle stiffness during the swing phase of walking with various footwear (2017)
  • 著者名/発表者名: Takanori Uchiyama, Yutaka Hori, Kenta Suzuki
  • 学会等名: Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC), 2017 39th Annual International Conference of the IEEE
  • 国際学会
• [学会発表] 小指外転筋の筋電と筋音を用いたシステム同定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 内山孝憲，加藤崇弘
  • 学会等名: 第60回自動制御連合講演会
• [学会発表] Medial gastrocnemius muscle stiffness dependent on gait speed (2017)
  • 著者名/発表者名: 松江悠斗，内山孝憲
  • 学会等名: 第56回日本生体医工学会大会
• [学会発表] システム同定法を用いたペダリング運動1サイクルにおける外側広筋の弾性の推定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 斉藤海仁，内山孝憲
  • 学会等名: 第55回日本生体医工学会大会
  • 発表場所: 富山市民プラザ（富山県・富山市）
  • 年月日: 2016-04-26
• [学会発表] 歩行中の前脛骨筋の弾性に及ぼす履物の影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木健太，内山孝憲
  • 学会等名: 第55回日本生体医工学会大会
  • 発表場所: 富山市民プラザ（富山県・富山市）
  • 年月日: 2016-04-26
• [学会発表] 小指外転筋の随意収縮における筋音図のシステム同定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 加藤崇弘，内山孝憲
  • 学会等名: 第55回日本生体医工学会大会
  • 発表場所: 富山市民プラザ（富山県・富山市）
• [学会発表] System identification of evoked mechanomyogram in treadmill walking (2015)
  • 著者名/発表者名: Tomohiko Fukawa, Takanori Uchiyama
  • 学会等名: 生体医工学シンポジウム
  • 発表場所: 岡山国際交流センター（岡山県・岡山市）
  • 年月日: 2015-09-25
• [学会発表] Estimation of drosiflexion torque using a Kalman filter (2015)
  • 著者名/発表者名: Takanori Uchiyama, Shunichi Otsuka
  • 学会等名: World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering
  • 発表場所: Toronto (Canada)
  • 年月日: 2015-06-07
  • 国際学会
• [学会発表] トレッドミル歩行中における前脛骨筋の誘発筋音図のシステム同定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 府川友彦，内山孝憲
  • 学会等名: 第54回日本生体医工学会大会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県・名古屋市）
  • 年月日: 2015-05-07
• [備考] 慶應義塾大学理工学部物理情報工学科内山研究室web page「筋音図の解析」
  • URL: https://www.bi.appi.keio.ac.jp/?page_id=9
• [備考] 内山研究室ホームページ
  • URL: https://www.bi.appi.keio.ac.jp/?page_id=9