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MEMS筋音センサを用いた筋肉の定量的評価

研究課題

研究課題/領域番号 17H04751
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 スポーツ科学
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

竹井 裕介  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)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
22,360千円 (直接経費: 17,200千円、間接経費: 5,160千円)
2020年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2019年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
2018年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2017年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
キーワード筋肉 / 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
研究成果の概要

本研究では、市販の音響センサを用いた筋音の計測を通じて、筋音と筋質の関係の検証を行った。また並行して、簡便に筋音を計測するためのフィルム型MEMS筋音センサの作製を行った。また、他者との筋音計測を行うにあたって、電気刺激による筋収縮が、電気刺激の電圧値や周波数等で規定でき、再現性良く筋収縮を誘発できることに着目した「アクティブ筋音計測」という筋質計測手法を開発した。この手法を用いることで、筋収縮速度や筋疲労など、様々な筋肉の特性が評価できることが明らかになった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

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。

報告書

(6件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果発表報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2023 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 5件、 招待講演 3件) 産業財産権 (4件)

  • [雑誌論文] Flexible Contact Pressure Sensor based on Ultrathin Piezoresistive Silicon Membrane Capable of Strain Compensation2018

    • 著者名/発表者名
      Takei Yusuke、Goto Shintaro、Takamatsu Seiichi、Itoh Toshihiro、Kobayashi Takeshi
    • 雑誌名

      Sensors and Materials

      巻: 30 号: 12 ページ: 2999

    • DOI

      10.18494/SAM.2018.2033

    • ISSN
      0914-4935, 2435-0869
    • 年月日
      2018-12-28
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mechanomyogram measurement by lead zirconate titanate-based acoustic sensor2018

    • 著者名/発表者名
      Takei Yusuke、Aoki Ryo、Kobayashi Takeshi、Takahata Tomoyuki、Shimoyama Isao
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57 号: 11S ページ: 11UD09-11UD09

    • DOI

      10.7567/jjap.57.11ud09

    • NAID

      210000149803

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] ACTIVE MUSCLE SENSING SYSTEM2020

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Takei
    • 学会等名
      VANJ CONFERENCE 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Novel Method for Simultaneously Implementing “Wired Face-up and Face-down Chips” on a Film Substrate by Using Simple Screen-offset Printing2019

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Takei, Kenichi Nomura, Yoshinori Horii, Daniel Zymelka, Hirobumi Ushijima, Takeshi Kobayashi
    • 学会等名
      The 32nd IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS2019)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 転写印刷を利用した極薄MEMSのフィルム実装2019

    • 著者名/発表者名
      竹井裕介
    • 学会等名
      第3回有機/無機接合研究委員会公開シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Mechanomyogram Measurement by PZT-Based AE Sensor2018

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Takei, Takeshi Kobayashi
    • 学会等名
      2018 ISAF-FMA-AMF-AMEC-PFM Joint Conference (IFAAP2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      竹井裕介, 吉田学, 竹下俊弘, 小林健
    • 学会等名
      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
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      竹井裕介, 吉田学, 竹下俊弘, 小林健
    • 学会等名
      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
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      竹井裕介
    • 学会等名
      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~』
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Wearable Muscle Training and Monitoring Device2018

    • 著者名/発表者名
      竹井裕介 吉田学 竹下俊弘 小林健
    • 学会等名
      The 31st IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS 2018)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      竹井裕介 吉田学 竹下俊弘 小林健
    • 学会等名
      第32回エレクトロニクス実装学会講演大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      竹井裕介
    • 学会等名
      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
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      竹井裕介 後藤慎太郎 高松誠一 伊藤寿浩 小林健
    • 学会等名
      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
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 高周波筋音による筋肉の評価2017

    • 著者名/発表者名
      竹井裕介 高畑智之 下山勲
    • 学会等名
      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)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Flexible pressure sensor based on ultra-thin Si piezo-resistive membrane2017

    • 著者名/発表者名
      竹井裕介 後藤慎太郎 高松誠一 伊藤寿浩 小林健
    • 学会等名
      International conference on BioSensors, BioElectronics, BioMedical Devices, BioMEMS/NEMS & Applications (Bio4Apps 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [産業財産権] 筋収縮による筋音を検出可能な装置2023

    • 発明者名
      竹井 裕介、小林 健、吉田 学、竹下 俊弘
    • 権利者名
      国立研究開発法人産業技術総合研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 取得年月日
      2023
    • 関連する報告書
      研究成果発表報告書
  • [産業財産権] 電子部品の実装方法2018

    • 発明者名
      野村健一, 竹井裕介, 竹下俊弘, 小林健, 牛島洋史
    • 権利者名
      産業技術総合研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-189492
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] 圧力センサ2018

    • 発明者名
      竹井裕介 小林健
    • 権利者名
      竹井裕介 小林健
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-021382
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [産業財産権] 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

    • 発明者名
      竹井裕介 吉田学 小林健 竹下俊弘
    • 権利者名
      竹井裕介 吉田学 小林健 竹下俊弘
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-005528
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2024-03-28  

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