オーバートレーニング予防を目的とした筋疲労度評価法(4部 生体への負荷と代替)
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概要
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Myoelectric (ME) signals are useful for estimating muscle fatigue, but the estimation of fatigue in the field is difficult. Fatigue is related not only to the neuromuscular system but also to the cardiorespiratory system. We studied a method of evaluating muscle fatigue using a superimposed M wave (SM wave) and background activity at several contraction levels. The SM wave is the electrically elicited M wave superimposed on a voluntary contraction. We estimated the mean power frequency (MPF) of background activity and the instantaneous frequency (IF) at the first peak of the SM wave. The MPF and IF were uncorrelated, or sometimes showed negative correlation, during low-level contractions. At high-level contractions, however, MPF and IF were closely correlated at the beginning and then became uncorrelated as muscle fatigue progressed. The samples {mpf, ifs} were classified into two groups, G 1 and G 2, depending on the features between two contraction phases: muscle force sustaining phase, and degeneration phase. Hence the purpose of this study was to expand our method of fatigue estimation in the field, based on results at different contraction levels. The use of low-level contractions seems suitable in field assessment. Two healthy male subjects (22 years old) ran on a treadmill for three consecutive days. On the first day, the running speed was 7.5 km/h; on the second day, an incline of 4.5 degrees was added; and on the third day, an incline of 9 degrees was used. We measured 5 minutes of biosignals at 30% of maximum voluntary contraction (MVC) during the endurance period before and after exercise. Each subject was seated in a chair, with a force transducer attached to the instep of the foot. We fixed a pair of stimulation pads on the motor point area and adjusted the stimulation levels to obtain the highest superimposed M wave. We measured heart rate, force output, and ME signals from the tibialis anterior muscle. The MPF-IF pattern of the first day was the same as those at low-level contractions. On the third day, however, they showed features of muscle fatigue like those at high-level contractions. This change in the MPF-IF patterns was probably correlated with the accumulation of muscle fatigue and agreed with subjective reports. Furthermore, the spectrum analysis of heart rate variability showed augmented autonomic nervous activity on the third day: increase in frequencies and decrease in amplitudes of the low-and high-frequency components. Our method is, therefore, effective for assessing muscle fatigue quantitatively and has potential for evaluating fatigue from local muscular fatigue.
- 2000-06-15
著者
-
斎藤 義明
新潟大学工学部情報工学科生体情報講座
-
木竜 徹
新潟大学大学院自然科学研究科
-
斉藤 義明
新潟大学工学部
-
斎藤 義明
新潟大学大学院自然科学研究科
-
齋藤 義明
新潟大学
-
杉本 英夫
新潟大学教育学部
-
斉藤 義明
(財)食品薬品安全センター秦野研究所
-
斎藤 義明
新潟大学工学部情報工学科
-
齊藤 義明
新潟大学工学部
-
一関 紀子
新潟大学大学院自然科学研究科
-
杉本 英夫
新潟大学
-
杉本 英夫
新潟大学教育学部体育科
-
斉藤 義明
日本me学会専門別研究会:顎口腔機能研究会
-
齊藤 義明
新潟大学工学部情報工学科
-
斎藤 義明
新潟大学工学部
-
斎藤 義明
新潟大学・工学部・福祉人間工学科
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