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スポーツバイオ科学と先進スポーツギアの開発    
Advanced Sports BioScience and Gear Development
[コードNo.2015T975]

※ 本書籍はご試読頂けません ※

■監修/ 三林浩二
■体裁/ B5判 241ページ
■発行/ 2015年6月30日 (株)シーエムシー出版
■定価/ 69,120 円(税込価格)
■ISBNコード/ 978-4-7813-1074-9

 
★2020年東京オリンピック開催が決定し、スポーツ産業に大きな注目が集まっている!
★スポーツにおけるバイオメカニクスや医療、ボディメンテナンスの最先端を収載!
★選手たちのプレーを支える先進スポーツギア。その素材開発をリードするメーカーの研究者が多数執筆!

キーワード

遺伝子多型 / 高気圧酸素治療 / 代謝評価 / 汗中成分 / 呼気成分 / スポーツと脳 / ランニング / キック動作 / ゴルフ用具 / シミュレーション / ドーピング検査 / 炭素繊維 / 樹脂素材 / ゴム / 繊維 / シューズ / ボール / 水着

刊行にあたって

「2020年夏季オリンピック」が東京で開催されることが2013年9月に決定し、開催国として競技スポーツが注目されている。また健康志向の高まりやスポーツの多様化に伴い、国内の運動人口も増加し、活動年代層も中年層から高齢層へと広がりを示している。例えば成人のジョギング・ランニング実施率(週一回以上)は2014年には5.3%(男性:7.4%、女性:3.2%、笹川スポーツ財団調べ)と10年前に比して1.6倍となり、特に女性では2.3倍と急増している。このような背景のもと、競技スポーツ選手においては特に身体能力の強化と成績の向上、また一般のアスリートも含めた、故障の予防と治療への関心の高まりから、運動状態の把握や身体の運動能力を科学的に分析し、客観的にサポートする「スポーツ科学」が注目を集めている。近年では、「医学」や「バイオメディカル」の観点より、整形外科に留まらず、生化学、生理学、内科学、心理学、栄養学などの「体内代謝」や「生理機能」に基づく、スポーツサイエンスの研究開発が進んでいる。

一方、2014年のスポーツ用品の国内市場規模(メーカー出荷金額ベース)は、前年比 103.2%の 1兆3,558 億5,000万円の見込みで(矢野経済研究所調べ)、ここ数年は年率3%程度で増加・成長している。これも運動人口の増加や、身体能力の強化と成績の向上といった利用者のニーズに基づくもので、より良い運動用品や高機能なスポーツギア(用品)の開発・商品化が進められているからである。日本のスポーツ用品は現在、海外での市場規模も伸ばしており、今後、高機能なスポーツ用品の市場が新たに形成されるものと期待される。

本書では、アスリートより求められる能力向上のためのスポーツ医学・運動科学、そして高機能なスポーツギアの開発を背景に、第一編では急速に発展しつつある医学・バイオメディカルの観点におけるスポーツ科学とアスリートへの展開について、第二編ではスポーツ科学を支える運動計測と能力向上に関する先端研究に関して、第三編ではスポーツ能力の向上やアスリートへの身体的負担の少ない運動用具および技術の開発、そして近未来の高機能なスポーツギアについて、各分野にて活躍されている第一線の研究者や製品開発者に最新の成果や製品開発について概説していただく。本書が、スポーツ分野の発展とアスリートの一助になることを願うものである。

(本書「巻頭言」より)

著者一覧

三林浩二東京医科歯科大学
河野一郎日本スポーツ振興センター
湯浅景元中京大学
菊池直樹日本体育大学
中里浩一日本体育大学
柳下和慶東京医科歯科大学
前田清司筑波大学
藤澤隆夫国立病院機構三重病院
田中秀治国士舘大学
白川透国士舘大学
喜熨斗智也国士舘大学
水口暢章早稲田大学
彼末一之早稲田大学
渡邉良信ミズノ(株)
坂本慶子筑波大学
浅井武筑波大学
小池関也筑波大学
大貫正秀ダンロップスポーツ(株)
大島成通名城大学
岡野雅人(株)LSIメディエンス
池北紋子(株)LSIメディエンス
中込四郎筑波大学
宇治橋貞幸日本文理大学
秋田祥一旭化成せんい(株)
前田豊前田技術事務所
井上隆山形大学
岡田健内外ゴム(株)
西脇剛史(株)アシックス
岸本諭ミズノ(株)
下野智史三菱レイヨン(株)
小川龍太郎(株)ミカサ
森洋人(株)アシックス
目 次

刊行によせて―スポーツの発展と科学の果たす役割―  (河野一郎)
【第一編 スポーツバイオ科学】
第1章スポーツ科学と健康運動  (湯浅景元)
1スポーツ科学
2体力と健康
3健康関連体力
4運動と生活活動
5運動とスポーツ科学
5.1トレーニングの原理・原則
5.2健康関連体力の保持増進のための運動条件
5.3運動用具
6日常生活での姿勢と身体動作法
6.1くしゃみ
6.2椅子に座る
6.3箱を持つ
6.4洗面台で洗顔する
6.5モニターを見る
6.6スマートホンやタブレットを利用する
7まとめ
第2章遺伝子とスポーツパフォーマンスの関係  (菊池直樹 / 中里浩一)
1序論
2遺伝率とスポーツパフォーマンス
3遺伝子の多様性
4遺伝子多型とスポーツパフォーマンス
4.1ACTN3遺伝子R577X多型
4.2ACE遺伝子I/D多型
4.3スポーツパフォーマンスに関わる遺伝子研究の現在
5今後の課題と展望
第3章高気圧酸素治療 ―スポーツ軟部組織外傷、特に骨格筋損傷に対して― (柳下和慶)
1はじめに
2高気圧酸素治療(HBO)とは
3高気圧酸素治療装置
3.1第1種高気圧酸素治療装置
3.2第2種高気圧酸素治療装置
3.3いわゆる「高圧カプセル」と、「Topical oxygen」
4HBOのスポーツ軟部組織外傷への適応
4.1骨格筋損傷に対する基礎的報告
4.2肉離れに対する臨床的報告
4.3遅発性筋痛症(Delayed onset of muscle soreness:DOMS)に対するHBO
4.4膝内側側副靭帯損傷での早期回復、競技復帰への影響
5さいごに
第4章運動と血管内皮由来生理活性物質 (前田清司)
1はじめに
2血管内皮細胞
2.1エンドセリン
2.2一酸化窒素(NO)
3運動と血管内皮細胞
3.1運動とエンドセリン
3.2運動と一酸化窒素(NO)
4運動トレーニングと血管内皮細胞
4.1運動トレーニングとエンドセリン
4.2運動トレーニングと一酸化窒素(NO)
5おわりに
第5章運動代謝評価のための汗および呼気成分の非侵襲バイオセンシング  (三林浩二)
1はじめに
2運動代謝における汗中成分の非侵襲計測
2.1汗サンプルの採取と汗中成分のバイオ測定
2.2運動負荷時の乳酸とアンモニアの生成メカニズムと汗中成分の運動疲労指標
3運動時の脂質代謝評価を目的とした呼気中アセトンガス用バイオセンサ(バイオスニファ)
3.1アセトンガス用の光ファイバ型バイオスニファの構築と特性評価
3.2アセトンガス用バイオスニファを用いた呼気計測
4おわりに
第6章スポーツと喘息―呼気ガスNO測定の意義―  (藤澤隆夫)
1はじめに
2喘息の病態と治療のオーバービュー
3なぜアスリートに喘息が多いのか?
4気道炎症の客観的指標としての呼気NO
5呼気NOの測定方法
5.1標準法
5.2ポータブルNOアナライザーによる測定
6呼気NOとスポーツ
6.1喘息スクリーニングのツールとして
6.2治療モニタリング
7おわりに
第7章スポーツ現場における救急医療とAEDの導入  (田中秀治 / 白川透 / 喜熨斗智也)
1AEDをめぐる我が国の現況
2日本における院外心停止例の発生とその対処
3PAD(パブリックアクセス除細動)の効果
4スポーツ現場における救急医療とAEDの導入の必要性
5マラソン中の事故の心停止事故とその対応
6スポーツ中の救護救急体制の整備と普及
7モバイルAED隊の活動とメリット
7.1モバイルAED隊の役割
7.2モバイルAED隊の機動力
7.3モバイルAED隊が対応するランナーの傷病傾向と転帰
7.4モバイルAED隊の携行資器材
8おわりに
第8章スポーツと脳  (水口暢章 / 彼末一之)
1はじめに
2反応時間・予測
3運動イメージ能力
4効率化
5脳形態
6さいごに
【第二編 スポーツ計測と運動機能向上】
第1章ランニングフォームの評価と定量化  (渡邉良信)
1はじめに
2実験
2.1ランニング協力者
2.2基本情報
2.3動作計測実験
3解析・評価
3.1動力学解析
3.2統計評価
3.3SD法によるアンケート結果
4多変量解析による結果
4.1主成分分析
4.2単相間分析および因子分析
4.3重回帰式の作成および得点化
4.4重回帰式と因子パラメータの妥当性確認
5運動効率の評価と結果
6考察
7まとめ
8一般ランナーへの適用と「F.O.R.M.」システムのサービス展開
第2章キック動作の科学   (坂本慶子 / 浅井武)
1はじめに
2ボールインパクトの基礎方程式
3スイングスピード
4反発比
5骨盤の運動とスイング速度
6おわりに
第3章力・モーメント検出型センサーバットの開発  (小池関也)
1はじめに
2野球打撃動作における閉ループ問題
3センサーバット
3.1構造
3.2把握力と操作力
3.3各手による作用力・モーメントの算出原理
4実験
4.1スウィング実験方法
4.2測定精度の検証
4.3バットスウィングの計測例
5応用展開
6おわりに
第4章デジタルインパクトを用いたゴルフ用具のシミュレーションと商品開発  (大貫正秀)
1はじめに
2飛びの要素
2.1ボールの初期3要素
2.2反発係数
2.3クラブヘッドの速度と質量
2.4打出角とバックスピン
2.5空力
3打球音
4おわりに
第5章スポーツにおける最適化生体シミュレーションの応用(サイバネティックトレーニング)  (大島成通)
1はじめに
2最適化生体シミュレーション
2.1最適化シミュレーション概要
2.2筋骨格モデル
2.2.1剛体リンクモデル
2.2.2筋モデル
2.3最適化シミュレーション
2.3.1目的関数
3最適化生体シミュレーション結果例
3.1非劣解集合の分布
3.2球速が最大の解(Case 1)
3.3最大筋応力が最小の解(Case 2)
4サイバネティックトレーニング実験
4.1実験概要
4.2実験結果
5自己組織化運動マップ
6おわりに
第6章スポーツドーピング検査における検体分析の最新技術  (岡野雅人 / 池北紋子)
1はじめに
2分析技術とその事例
3これからのドーピング検査
4結語
第7章内的成長や心理的課題解決による競技力向上の心理的機序  (中込四郎)
1はじめに
2来談の契機としての競技環境の変化
3カウンセラーの前で語ること
4「動き」の語りを通したメッセージ
5クライエントにおけるパフォーマンス問題と心理的問題
【第三編 先進スポーツギアの開発】
第1章材料が変えるスポーツのパフォーマンス  (宇治橋貞幸)
1まえがき
2プラスチックの導入とその影響
3テニスにおけるパフォーマンス
4ゴルフにおけるパフォーマンス
5陸上競技におけるパフォーマンス
6まとめ
第2章コンプレッションウェアの素材開発  (秋田祥一)
1はじめに
2コンプレッションウェア用素材の開発
3着用効果の検証について
4おわりに
第3章炭素繊維複合材料(CFRP、CFRTP)とスポーツ用品  (前田豊)
1はじめに
1.1スポーツ用途に使用される炭素繊維複合材料(CFRP、CFRTP)
1.2スポーツ・レジャー用途での複合材料に対する要求性能
2CFRP・CFRTPが使用されるスポーツ・レジャー用途の各論
2.1釣竿
2.2ゴルフシャフト
2.2.1ピッチ系低弾性率CFを用いたハイブリッドCFRPゴルフシャフト開発―曲げ衝撃特性の改善
2.3ゴルフヘッド
2.4テニスラケット
2.5野球バット、その他のスポーツ用品
第4章スポーツ用品における樹脂素材  (井上隆)
1はじめに
2NOVAの構造と特性
3NOVAの耐衝撃性
4採用事例
5展望
第5章スポーツ用品におけるゴム素材  (岡田健)
1緒言―ゴムとはどんな素材か
2球技用ボールとゴム素材
2.1軟式野球ボール(認定球)
2.2軟式野球ボール(打撃練習用)
2.3ゴム製ソフトボール
3スポーツ用品におけるゴムの将来性
第6章ランニングシューズの機能設計  (西脇剛史)
1はじめに
2走行接地時の足部の挙動
3シューズの構成と要求機能
4機能設計事例
4.1安定性
4.2緩衝性
4.3フィット性
5おわりに
第7章短距離スパイクの科学  (岸本諭)
1はじめに
2陸上競技用スパイクの技術進歩
3短距離スパイク概要
4バイオメカニクス解析による情報収集
5スプリントのバイオメカニクス
6スパイク設計事例
第8章ユーザーのスイング特性に応じた最適なゴルフシャフトの決定  (下野智史)
1序論
1.1背景
1.2現状
1.3概要
2スイング解析
2.1スイング動作の計測
2.2有限要素モデルの構築
2.3従来のシミュレーション手法
3最適シャフトの決定
3.1実験計画法
3.2応答曲面法
3.3シミュレーション
3.4理想の弾道と最適シャフト
4今後の展望
第9章中空ボールの構造と科学  (小川龍太郎)
1はじめに
2中空ボール
3糸巻きボールの誕生
4人工皮革化とカラー化
5ハイテクを駆使したバレーボール MVA200
6バレーボールの空力特性
7最新のサッカーボールとこれからのボール開発
第10章高機能競泳用水着 -“高速水着”の機能設計- (森洋人)
1はじめに
2競泳用水着の変遷と要求特性
2.1“速く泳ぐ”ための水着とは
2.2競泳記録の変遷と水着の進化
3国際水泳連盟が定める競泳用水着レギュレーション
3.1素材
3.2構造
4競泳用水着の機能設計
4.1生地特性
4.1.1水着表面の平滑性
4.1.2力学特性
4.2構造特性
4.3運動特性に基づく機能設計
5おわりに



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