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塾内高校夏休み研究室体験

塾内高校の研究室体験「立っているときの揺らぎを計る」を実施しました．

床反力計で応力中心の揺らぎを計測しました．このとき，ふくらはぎの筋肉に電気刺激を加えると，電気刺激による筋肉の収縮によってバランスが崩れて応力中心が揺らぎます．この揺らぎから，ふくらはぎの筋肉と足関節まわりのバネ定数を推定しました．


応力中心の揺らぎを従来の方法で解析している様子

 

電気刺激を加える実験の説明

 

電気刺激を加える実験を行なっているところ

第57回日本生体医工学会大会

札幌コンベンションセンターで開催された第57回日本生体医工学会大会（6月19日~21日）で3件の演題を発表しました．

  • 近藤，内山，System identification of an evoked mechanomyogram of the erector spinae muscle
  • 福森，内山，Stiffness estimation of the medial gastrocnemius muscle in toe walking
  • 西山，村山，内山，Development of hardness measurement system for specific muscle

IUPESM Prague 2018

World Congress on Medical Physics & Biomedical Engineering（6/3-8）で杉山の卒論をまとめて発表しました．

Uchiyama T., Sugiyama A. (2019) Muscle Stiffness Estimation Using Center of Pressure Fluctuations Induced by Electrical Stimulation. In: Lhotska L., Sukupova L., Lacković I., Ibbott G. (eds) World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering 2018. IFMBE Proceedings, vol 68/2, pp 569-572. Springer, Singapore
DOI: 10.1007/978-981-10-9038-7_105

脹脛の筋に電気刺激を与えて，重心（応力中心）の動揺を床反力計で計測し，電気刺激によって誘発された揺らぎにシステム同定法を適用して，足関節と脹脛の筋のスティフネスを同時に推定する方法を提案しました．

Advanced Biomedical Engineering

斉藤の修士論文をまとめた論文がAdvanced Biomedical Engineeringにアクセプトされました．
T. Uchiyama, K. Saito, “Stiffness and viscosity of the vastus lateralis muscle in cycling exercises at low constant power output”

ペダルの回転速度と負荷の積がパワーであるので，パワーを一定にしても，高回転速度で低負荷や低回転速度で高負荷のように，様々な条件があります．パワーを一定にするとペダルの回転速度に依らずペダリング1サイクルの筋電図が一定であることが知られています．静的な条件下では，筋のスティフネスは筋活動に依存することが知られていますから，パワーを一定に維持すると筋活動は一定になり筋のスティフネスは変化しないことになりますが，自転車漕ぎ運動のように動的な条件下では計測する方法がありませんでした．本論文では，運動中の筋のスティフネスを推定する方法を用いて，パワーが一定の場合には，回転速度に対して筋のスティフネスが線形に増加することを明らかにしました．このことは，自転車漕ぎ運動では，低速で大きい負荷に対応するために大きな運動単位を動員するのではなく，低負荷でも高速に動作するために速く動くことができる大きな運動単位を動員すると考える先行研究を支持するものです．