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身体運動中の筋張力筋線維動態推定システムの開発によるトレーニグ処方の作成効果判定

研究課題

研究課題/領域番号 16300205
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 スポーツ科学
研究機関東京大学

研究代表者

深代 千之  東京大学, 大学院・情報学環, 助教授 (50181235)

研究分担者 金久 博昭  東京大学, 大学院・総合文化研究科, 教授 (50161188)
伊藤 雅光  日本体育大学, 体育学部, 講師 (20307995)
原田 奈名子  佐賀大学, 文化教育学部, 教授 (70181021)
長野 明紀  独立行政法人理化学研究所, 生体力学シミュレーション特別研究ユニット, 協力研究員 (30392054)
研究期間 (年度) 2004 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
13,200千円 (直接経費: 13,200千円)
2006年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2005年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2004年度: 8,800千円 (直接経費: 8,800千円)
キーワード身体運動 / 筋張力の推定 / 3次元動作解析 / コンピュータシミュレーション / 最小関節トルク
研究概要

平成16〜18年度の3年間で、以下の研究を行い、それと高齢者トレーニングの先行研究を基に、自ら移動できるための高齢者のQOLに関するトレーニング基準を作成した。
脚伸展動作の筋張力配分について、1:PCSA(生理学的筋横断面積)法、2:EMG法、3:最適化法を比較した。その結果、最適化法は、PCSAを基にした最大張力Fmaxに大きく依存し、単関節筋に比べて、二関節筋の値はかなり小さくなることがわかった。
コンピュータシミュレーション:Hillタイプの筋腱複合体モデルを用い、垂直跳をシミュレートした。跳躍高最大という目的関数で、筋モデルの収縮要素に神経指令を入力し、骨格・筋腱複合体を検討した。実験:一方、ヒトの垂直跳を、腓腹筋の筋と腱の動態を超音波法とモーションキャプチャシステムを用いて解析した。動作は、足首だけの反動を用いない垂直跳、スクワット姿勢からの反動なしの垂直跳、直立位からの反動を用いた垂直跳、20cmの台から跳び下りての垂直跳であった。筋腱複合体全体の伸縮は、主に腱組織に依存し、筋は力-長さ-速さ関係の至適域で活動し、筋が大きな力を発揮しやすいように腱が補っていることが定量的に得られた。
高齢者の立ち上がり動作を可能にする最低限の筋力(関節トルク)を推定した。40cmの椅子からの立ち上がり動作をモーションキャプチャで撮影し(計85試行)、関節角度データを基に、シミュレーションを用いて多種多様な立ち上がり動作(約5万種類)を生成した。生成された各動作の中で、下肢3関節それぞれのトルクが最小になる動作を推定した。その結果、膝関節と股関節の関節トルクの和の最小値は「116Nm(体重あたり1.57Nm/kgw)」であることがわかった。
椅子からの立ち上がりにおける身体技法を用いた動作をバイオメカニクス的に検討した。その結果、身体技法を用いると、特に膝トルクが小さいことがわかった。この動作は、コンピュータシミュレーションの膝トルク最小の動作と一致した。

報告書

(4件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 研究成果

    (40件)

すべて 2006 2005 2004

すべて 雑誌論文 (36件) 図書 (4件)

  • [雑誌論文] Biomechanical behavior of muscle-tendon complex during dynamic human movements.2006

    • 著者名/発表者名
      Fukashiro, S., Hay, C.D., Nagano, A.
    • 雑誌名

      J. Appl. Biomech. 22

      ページ: 131-147

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Comparison of the Muscle-tendon Complex Behavior in the Gastrocneraius during 4 Types of Human Vertical Jumping in vivo.2006

    • 著者名/発表者名
      Fukashiro, S.
    • 雑誌名

      Int. J. Sport & Health Sci. 4

      ページ: 298-302

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Influence of vision and static stretch of the calf muscles on postural sway during quiet standing.2006

    • 著者名/発表者名
      Nagano, A., Yoshioka, S., Hay, D.C., Himeno, R., Fukashiro, S.
    • 雑誌名

      Hum Mov Sci. 25

      ページ: 422-434

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Resonance in the human medial gastrocnemius muscle during cyclic ankle bending exercise.2006

    • 著者名/発表者名
      Takeshita, D., Nagano, A., Fukunaga, T., Fukashiro, S.
    • 雑誌名

      J Appl Physiol. 101

      ページ: 111-118

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Human bilateral deficit during a dynamic multi-joint leg press movement.2006

    • 著者名/発表者名
      Hay D., Souza, V.A., Fukashiro, S.
    • 雑誌名

      Hum Mov Sci. 25(2)

      ページ: 181-191

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] The effect of arm swing on lower extremities in vertical jumping.2006

    • 著者名/発表者名
      Hara M, Shibayama A, Takeshita D, Fukashiro S
    • 雑誌名

      J. Biomech. 39(13)

      ページ: 2503-2511

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Light Finger Touch on the Upper Legs Reduces Postural Sway During Quasi-Static Standing.2006

    • 著者名/発表者名
      Nagano, A., Yoshioka, S., Hay, D.C., Fukashiro, S.
    • 雑誌名

      Motor Control. 10

      ページ: 348-358

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] In vivo fascicle behavior of synergistic muscles in concentric and eccentric plantar flexions in humans.2006

    • 著者名/発表者名
      Chino K, Oda T, Kurihara T, Nagayoshi T, Yoshikawa K, Kanehisa H, Fukunaga T, Fukashiro S, Kawakami Y.
    • 雑誌名

      J Electromyogr Kinesiol. 27

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Biomechanical behavior of muscle-tendon complex during dynamic human movements2006

    • 著者名/発表者名
      Fukashiro, S., Hay, C.D., Nagano, A.
    • 雑誌名

      J. Appl. Biomech. 22

      ページ: 131-147

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Comparison of the Muscle-tendon Complex Behavior in the Gastrocnemius during 4 Types of Human Vertical Jumping in vivo.2006

    • 著者名/発表者名
      Fukashiro, S.
    • 雑誌名

      Int. J. Sport & Health Sci. 4

      ページ: 298-302

    • NAID

      130000069672

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Human bilateral deficit during a dynamic multi-joint leg press movement.2006

    • 著者名/発表者名
      Hay, D., Souza, V.A., Fukashiro, S.
    • 雑誌名

      Hum Mov Sci. 25(2)

      ページ: 181-191

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Resonance in the human medial gastrocnemius muscle during cyclic ankle bending exercise.2006

    • 著者名/発表者名
      Takeshita, D., Shibayama, A., Muraoka, T., Muranatsu, T., Nagano, A., Fukunaga, T., Fukashiro, S.
    • 雑誌名

      J Appl Physiol. 101

      ページ: 111-118

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Human bilateral deficit during a dynamic multi-joint leg press movement.2006

    • 著者名/発表者名
      Hay, D., de Souza, V.A., Fukashiro, S.
    • 雑誌名

      Hum Mov Sci. 25(2)

      ページ: 181-191

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] In viva fascicle behavior of synergistic muscles in concentric and eccentric plantar flexions in humans.2006

    • 著者名/発表者名
      Chino K, Oda T, Kurihara T, Nagayoshi T, Yoshikawa K, Kanehisa H, Fukunaga T, Fukashiro S, Kawakami Y.
    • 雑誌名

      J Electromyogr Kinesiol. 27

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] A procedure for adjustment of body segmental parameter values to individual subjects in inverse dynamics2005

    • 著者名/発表者名
      Nagano, A., Komura, T., Himeno, R., Fukashiro, S
    • 雑誌名

      International Journal of Sport and Health Science 2

      ページ: 156-162

    • NAID

      130000069578

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Force, work and power output of lower limb muscles during human maximal-effort countermovement jumping2005

    • 著者名/発表者名
      Nagano, A., Komura, T., Fukashiro, S., Himeno, R
    • 雑誌名

      Journal of Electromyography and Kinesiology 15(4)

      ページ: 367-376

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Simulation of muscle-tendon complex during dynamic human movements2005

    • 著者名/発表者名
      Fukashiro, S., S.Yoshioka, D.Hay, A.Nagano
    • 雑誌名

      Int. J. Sport & Health Sci. 3

      ページ: 152-160

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Comparison of Muscle-Tendon Interaction of Human M. Gastrocnemius between Ankle-and Drop- Jumping2005

    • 著者名/発表者名
      Fukashiro, S., S.Kurokawa, D.Hay, A.Nagano
    • 雑誌名

      Int. J. Sport & Health Sci. 3

      ページ: 253-263

    • NAID

      130000069685

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Direction control in standing horizontal and vertical jumps2005

    • 著者名/発表者名
      Fukashiro, S., T.F.Besier, R.Barrett, A.Nagano, D.G.Lloyd
    • 雑誌名

      Int. J. Sport & Health Sci. 3

      ページ: 272-279

    • NAID

      130000069687

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Effects of pretension on work and power output of the muscle-tendon complex in dynamic elbow flexion2005

    • 著者名/発表者名
      Wakayama A, Nagano A, Hay D, Fukashiro S.
    • 雑誌名

      Eur J Appl Physiol. 94(3)

      ページ: 339-347

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Contribution of non-extensor muscles of the leg to maximal-effort countermovement jumping2005

    • 著者名/発表者名
      Nagano A, Komura T, Yoshioka S, Fukashiro S.
    • 雑誌名

      Biomed Eng Online 6;4

      ページ: 52-52

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Comparison of Muscle-Tendon Interaction of Human M. Gastrocnemius between Ankle- and Drop- Jumping2005

    • 著者名/発表者名
      Fukashiro, S., S.Kurokawa, D.Hay, A.Nagano
    • 雑誌名

      Int. J. Sport & Health Sci. 3

      ページ: 253-263

    • NAID

      130000069685

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Effects of pretension on work and power output of the muscle-tendon complex in dynamic elbow flexion2005

    • 著者名/発表者名
      Wakayama A, Nagano A, Hay D, Fukashiro S
    • 雑誌名

      Eur J Appl Physiol 94(3)

      ページ: 339-347

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Contribution of non-extensor muscles of the leg to maximal-effort countermovement jumping2005

    • 著者名/発表者名
      Nagano A, Komura T, Yoshioka S, Fukashiro S.
    • 雑誌名

      Biomed Eng Online 6(4)

      ページ: 52-52

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Science of movement skill : Future health and Sport Sciences2005

    • 著者名/発表者名
      Fukashiro S
    • 雑誌名

      Koudansha, Tokyo

      ページ: 152-163

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Simulation of muscle-tendon complex during dynamic human movements2005

    • 著者名/発表者名
      Fukashiro, S., S.Yoshioka, D.Hay, A.Nagano
    • 雑誌名

      Int.J.Sport & Health Sci. 3

      ページ: 152-160

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Comparison of Muscle-Tendon Interaction of Human M.Gastrocnemius between Ankle- and Drop- Jumping2005

    • 著者名/発表者名
      Fukashiro, S., S.Kurokawa, D.Hay, A.Nagano
    • 雑誌名

      Int.J.Sport & Health Sci. 3

      ページ: 253-263

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Direction control in standing horizontal and vertical jumps2005

    • 著者名/発表者名
      Fukashiro, S., T.F.Besier, R.Barrett, J.Cochrane, A.Nagano, D.G.Lloyd
    • 雑誌名

      Int.J.Sport & Health Sci. 3

      ページ: 272-279

    • NAID

      130000069687

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Force, work and power output of lower limb muscles during human maximal-effort countermovement jumping2005

    • 著者名/発表者名
      Nagano A, Komura T, Fukashiro S, Himeno R.
    • 雑誌名

      J Electromyogr Kinesiol. 15(4)

      ページ: 367-376

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Effects of pretension on work and power output of the muscle-tendon complex in dynamic elbow flexion2005

    • 著者名/発表者名
      Wakayama A, Nagano A, Hay D, Fukashiro S
    • 雑誌名

      Eur J Appl Physiol 14

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Force, work and power output of lower limb muscles during human maximal-effort countermovement jumping2005

    • 著者名/発表者名
      Nagano, A., Komura, T., Fukashiro, S., Himeno, R
    • 雑誌名

      Journal of Electromyography and Kinesiology

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Effects of the length ratio between the contractile element and the series elastic element on an explosive muscular performance2004

    • 著者名/発表者名
      Nagano A, Komura T, Fukashiro S
    • 雑誌名

      J Electromyogr Kinesiol. 14(2)

      ページ: 197-203

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Effects of Series Elasticity of the Muscle Tendon Complex on an Explosive Activity Performance With a Counter Movement2004

    • 著者名/発表者名
      Nagano A, Komura T, Fukashiro S
    • 雑誌名

      J Appl Biomech 20

      ページ: 85-94

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] ダイナミックな身体運動を支える筋腱複合体2004

    • 著者名/発表者名
      深代千之, 長野明紀
    • 雑誌名

      岩波科学 74(6)

      ページ: 759-763

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Dynamic human movements supported by Muscle-tendon complex2004

    • 著者名/発表者名
      Fukashiro, S., Nagano, A.
    • 雑誌名

      Iwanami, Sciences 74(6)

      ページ: 759-763

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Effects of Series Elasticity of the Muscle Tendon Complex on an Explosive Activity performance With a Counter Movement2004

    • 著者名/発表者名
      Nagano A, Komura T, Fukashiro S
    • 雑誌名

      J Appl Biomech 20

      ページ: 85-94

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [図書] 運脳神経のつくり方2006

    • 著者名/発表者名
      深代千之, 原田奈名子
    • 出版者
      ラウンドフラット(DVD)
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [図書] これからの健康とスポーツの科学 : 動作の巧みさを科学する2005

    • 著者名/発表者名
      深代千之
    • 出版者
      講談社
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [図書] これからの健康とスポーツの科学:動作の巧みさを科学する2005

    • 著者名/発表者名
      深代千之
    • 出版者
      講談社
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [図書] 運動会で一番になる方法2004

    • 著者名/発表者名
      深代千之
    • 総ページ数
      186
    • 出版者
      (株)アスキー
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書

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公開日: 2004-04-01   更新日: 2016-04-21  

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