自転車エルゴメーターで与える一定負荷強度は誰にでも同じ力を発揮させてはいない

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15700426
• Research Institution: Nippon Sport Science University
• Principal Investigator: 西山 哲成 日本体育大学, 体育学部, 助教授 (40257697)
• Keywords: 自転車エルゴメーター / 体力評価法 / ペダル踏力 / 有効踏力 / 力の効率 / ペダリング技術

Research Abstract

広範に用いられている自転車エルゴメーターを用いた体力評価法(漸増負荷テストなど)では機械的仕事-生理反応の関係より個々の評価値を求めているが、実際のペダリング運動では機械的仕事を遂行するよりもかなり大きな力発揮が必要となる。さらにこの差はペダリング技術の個人差に影響される。本研究では、このペダリング技術の差を定量化し、従来の体力評価法の精度を確認することである。以下に交付申請書の実施計画に基づいて遂行し、得た成果を記す。
1.自転車駆動時のペダル踏力測定システム
本研究の測定システムについて既製装置は存在しないため、以下の測定システムを構築した。
ペダリング中のクランクに対する接線方向および法線方向の力を測定するためにクランク軸とペダルの連結部にストレンゲージを貼付し、この電圧信号をブリッジ回路と増幅アンプを介してパソコンに入力した。既知重量-電圧関係式を導きペダリング踏力を得た。作成ソフトにより、これらの力データから有効踏力、合成踏力、力の効率等のパラメーターを導いた。
2.予備実験
以下に示した4項目の予備実験の結果、踏力検出部分においては再現性、妥当性が確認された。踏力ソフトは、一部の計算式(特に一定時間の平均処理、角度データの補正など)を改良中であるが、同時に体力評価の予備実験を実施した。その結果、力の効率(ペダリング技術の指標)は負荷漸増に対して増加していくこと、また個人間差があることが判明した。すなわち、従来法の体力評価法は、個々の体力評価値を過小、または過大評価している可能性が確認された。
(1)クランクに対する接線方向と法線方向の力の干渉度の検討
(2)本実験システムのパワー測定精度の検討
(3)踏力計算ソフトの検定
(4)従来の体力評価法を用いた負荷-心拍数関係の測定