筋膜の張力伝播作用の身体表面への外化機構による運動機能の拡張方法の解明

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K11923
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 上杉 繁 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (80350461)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 玉地 雅浩 藍野大学, 医療保健学部, 准教授 (70388700)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 筋膜 / ファシア / 張力伝播 / テンセグリティ / アナトミートレイン / ユニット構造 / 柔軟性 / 動作支援

Outline of Annual Research Achievements

身体の複数部位が協調する動作における，筋膜の張力伝播作用に担当者らは着目している．
身体の遠部位間における張力伝播により，動作への影響を可能とする方法を昨年度において見出したため，本年度は張力伝播という現象についてさらに調査することにした．そこで，身体とは不連続な骨格が，弾性体である骨格筋や腱，筋膜によって接続する構造であり，圧縮材と引張材とからなる構造としての特性を有していることにあらためて着目した．そして，バックミンスター・フラーによって提案された，テンセグリティ構造体の特徴をあらためて調査し，身体に装着可能であり，重量物保持を支援するテンセグリティ構造体について検討することにした．まずは，テンセグリティ構造体における，張力伝播，軽量性，剛性向上，モジュール構造の性質について分析した．続いて，その特性を踏まえた装着可能なテンセグリティ構造体の設計要件として，動作の自由度，重量物を支持する剛性，身体との接続性，体格に応じた拡張性について検討した．以上をもとに，テンセグリティ構造体の基本ユニットの設計に取り組んだ．純粋なテンセグリティ構造体では柔軟性が高くなりすぎやすいことから，Tom Flemonsの脊柱モデルに着目した．そして，一部の引張材による構造維持機能を圧縮材に組み込んだハイブリッド型とし，支柱数，支柱サイズについて実験等を通じて調査し，基本ユニットを試作した．この基本ユニットを柱状に多数組み合わせて身体サイズへと拡張し，装着可能なテンセグリティ構造体を構築した．そして，姿勢維持や歩行の動作に対応可能なことを確認し，動作への影響について検討した．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度は主に以下の２課題への取り組みを計画していた．
a) 実験用張力伝播スーツの開発方法
b) 張力伝播が効果的な運動の抽出とそのメカニズム解明
a) については，テンセグリティの特徴分析を行い，装着型テンセグリティ構造体のデザイン方法について見出した．
b) については，実際に装着可能なテンセグリティ構造体を構築し，構造体の着用体験を通して，効果的な動作に関する見通しを得た．
以上により，おおむね順調に進んでいるといえる．

Strategy for Future Research Activity

主に以下の２課題について取り組む予定である．
b) 張力伝播が効果的な運動の抽出とそのメカニズム解明
c) 運動用張力伝播スーツの開発と効果検証
b) については，21年度において試作したテンセグリティ構造体の装着実験を通して，張力伝播による動作への作用についてさらに検討する．
その結果を踏まえ，c) において，対象とする動作に適応した装着可能なテンセグリティ型の機構を開発し，動作支援の可能性について調査する．

Causes of Carryover

21年度においても学会のオンライン開催，研究出張の制限が続き，出張に関する支出が抑制されたため次年度使用額が生じた．22年度においては研究出張や国際会議への参加，装置開発と実験環境の構築を計画している．