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月刊機能材料 2010年8月号

【創刊29周年特集】 スポーツ工学の最新動向─運動パフォーマンス向上のための素材・技術・評価─

商品コード: M1008

  • 監修: 宇治橋貞幸
  • 発行日: 2010年7月5日
  • 価格(税込): 4,400 円
  • 体裁: B5判
  • ISBNコード: 0286-4835

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目次

【創刊29周年特集】 スポーツ工学の最新動向─運動パフォーマンス向上のための素材・技術・評価─
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特集にあたって
Introduction

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宇治橋貞幸(東京工業大学 大学院 情報理工学研究科 情報環境学専攻 教授)




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■ Part 1 技術・評価編 ■

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Part 1 総論:材料が導くスポーツ用具の進化とパフォーマンス向上
Development of Sports Equipment Driven by New Materials and its Effect on Players’ Performance

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宇治橋貞幸(東京工業大学 大学院 情報理工学研究科 情報環境学専攻 教授)

近年のスポーツ用具の進化には目を見張るものがあり,その背景には新しい材料の導入が図られている場合が多く,スポーツ・パフォーマンス向上と材料開発は切っても切れない関係になっていると言っても過言ではない。本稿では,プラスチックを中心とした新しい材料のスポーツ用具への適用例とそれによって用具の機械的性能が上がり,それが競技者のパフォーマンスや競技規則にいかに大きな影響を与えてきたかについて解説をしてみたい。

【目次】
1. はじめに
2. スポーツ用具のプラスチック化
3. テニス・ラケットにおけるCFRP化とその効果
4. ゴルフ・クラブにおける新素材の導入とその効果
5. 陸上競技におけるパフォーマンス
6. おわりに


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力覚検出型センサーバットの開発
Development of an Instrumented Baseball Bat for Kinetic Analysis of Each Hand

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小池関也(筑波大学 大学院 人間総合科学研究科 体育科学専攻 准教授)

野球の打撃動作では,左右上肢とバットによって構成される機構的な閉ループ系のために,バットの動きや選手の動作などの幾何学的な情報からだけでは,その打撃技術の力学的な特徴を抽出することは困難である。本稿では,このような問題を解決し,打撃技術の定量化を推し進めるためのセンサーバットについて紹介する。

【目次】
1. はじめに
2. 野球打撃動作の力学的特徴
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. スイング実験
4.1 実験方法
4.2 測定精度の検証
4.3 バットスイングの計測例
5. おわりに


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テニスラケットの性能予測・評価システム
Computer Aided Prediction and Estimation System for Racket Performance in Tennis

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川副嘉彦(埼玉工業大学 大学院 システム工学専攻 教授)

ラケットは軽量化によりパワーに関する性能を向上させてきたが,限界も明らかになってきた。一方,打球感の改善をめざした新しい発想・試みのラケットが次々と市販されている。従来,人間の感覚により評価されていたラケット性能を予測し,客観的に評価するシステムの開発とデータベースの構築例を紹介する。

【目次】
1. はじめに
2. テニスラケットの性能予測・評価システム
3. テニスラケットの性能予測・評価例
4. おわりに


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バドミントンでのアキレス腱断裂を防ぐ着地モーション
Dynamic Motion to Prevent Rupture of Achilles Tendon in Badminton

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君塚渉(SRIスポーツ(株))
松久寛(京都大学 大学院 工学研究科 機械理工学専攻 教授)

バドミントンでのシザーズジャンプ動作の着地時に,アキレス腱を断裂するプレーヤーが数多い。本稿では,下肢の力学モデルと腱にかかる張力の推定によって,アキレス腱断裂の原因を理論的に解析し,アキレス腱への負担が少ない着地方法を探索する研究について紹介する。

【目次】
1. はじめに
2. 足の動きとアキレス腱の役割
3. 実験とシミュレーション
3.1 測定実験
3.2 下肢の力学モデル
3.3 張力推定法
4. アキレス腱断裂の原因
4.1 前方へ戻ろうと意識しながらの着地
4.2 つま先を跳んできた方向に向ける着地
4.3 危険な着地
5. おわりに


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有限要素法によるスイングを取り入れたゴルフクラブとボールとの衝突解析
Finite Element Analyses of a Golf Ball colliding with a Golf Club during a Swing

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田中克昌(東京工業大学 大学院 情報理工学研究科 情報環境学専攻 助教)

ゴルフクラブの開発設計には,CAEなどのデジタルエンジニアリングの活用が不可欠である。特にスイングからインパクトまでにおけるクラブやボールの挙動を扱えるシミュレーションシステムは,製品評価の点からも有用である。本稿では,有限要素法を用いて,2次元スイングからインパクトまでにおけるクラブの挙動およびボールの打ち出しを高い精度で表現する解析モデルについて紹介する。

【目次】
1. はじめに
2. 2次元スイング実験によるスイングおよびインパクト挙動の計測
2.1 スイング実験の概要
2.2 クラブおよびボールの動的挙動の同時計測
3. FEモデルによるスイングからインパクトまでの解析
3.1 ボールおよびクラブのFEモデル
3.2 スイング解析モデルの構築
3.3 解析モデルの精度検証
4. おわりに


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水泳動作の可視化と動作解析
Visualization and Motion Analysis of Swimming

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伊藤慎一郎(工学院大学 工学部 機械工学科 教授)

高速水着によって作り出された記録も,元の水着に戻るような新たな水着規制により記録更新は難しくなった。一層の技術力向上によって,記録更新は可能となるが,それには動作解析が重要なキーとなる。本解説では現在の水中水上一体とした撮影技術と各種の運動センサーを用いたデータロガーによる動作解析について述べる。

【目次】
1. はじめに
2. 水泳動作の可視化
3. データロガーによる動作解析と可視化
4. おわりに


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■ Part 2 素材編 ■

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Part 2 総論:スポーツ用品の素材開発
The Material Development of Sporting Goods

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佐藤文宣((株)HUMANIX 研究開発部 取締役 研究開発部長)

プレーヤーのパフォーマンスを最大に引き出せるように,スポーツ用品には金属,繊維強化プラスチック,高分子樹脂などさまざまな素材が使用され,素材の特性を最大限に引き出せるような設計が行われている。スポーツ用品の要求特性と使用されている素材について概要を紹介する。

【目次】
1. はじめに
2. FRP―軽量化の主役
3. 金属―その安定した特性
4. 高分子樹脂―さまざまな用具に
5. ウェアと新素材
6. おわりに


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トップアスリートを支える寒冷下の衣服素材―吸湿発熱素材「ブレスサーモ」―
The Material of Garment for Some Top Athletes in Frigid Districts

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荻野毅(ミズノ(株) 商品開発本部 主任研究員;技術士(繊維部門))

人体の生理現象に着目し,人体から常に発生している不感蒸泄(気相の汗)を吸湿し,その水分を吸着熱に位相転換して,より保温性を高める機能的冬物衣料「ブレスサーモ」の開発経緯,機能特性について解説する。

【目次】
1. 吸湿発熱繊維の開発経緯
2. 発熱保温の考え方
3. アクリル酸系素材とは
4. 吸湿発熱の原理
5. おわりに


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ゴルフクラブ用チタン材料
Titanium Alloy for Golf Club Head

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枩倉功和((株)神戸製鋼所 鉄鋼事業部門 チタン本部 チタン商品技術室 課長)

チタン合金は,高強度,低ヤング率,低密度というボールをよく飛ばすためのゴルフクラブに必要な特性を兼ね備えており,汎用金属の中では最もゴルフクラブに適した金属材料である。近年,ルール改正によりヘッドは高反発から反発規制へ移行しており,それに伴ってチタン材料も低ヤング率の追求から,低密度,高ヤング率,熱間鍛造性などへ要求特性が変化している。

【目次】
1. はじめに
2. 飛距離を伸ばしたチタン合金の特徴
3. チタン合金に求められる特性の変化
3.1 高反発ヘッド用材料
3.2 反発規制対応材料
(1) 低密度
(2) 高ヤング率
(3) 熱間鍛造性
4. おわりに


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CFRPとスポーツ用品
CFRP and Sporting Goods

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甲斐美幸(東レエンタープライズ(株)(元 東レ(株) ACM技術部 主任部員))

CFRP製スポーツ用品向け炭素繊維(CF)プリプレグ“エポキシ樹脂をマトリックスにした中間基材”の開発歴史を,代表用途の釣りざお,ゴルフシャフトへの応用例として略記した。比弾性率,比強度を重要視するスポーツ用品には,軽く・剛く・強いCFの特徴が最適であり,今後も広く普及し,対応した新しい炭素繊維,樹脂,成形法の開発が進むと考えられる。

【目次】
1. はじめに
2. CFRPによるスポーツ用品
2.1 釣りざお用プリプレグによる釣りざおの高性能化
(1) 釣りざおの強さとプリプレグ
2.2 ゴルフシャフトとプリプレグ
(1) CFRPゴルフシャフト構成と強度
(2) 軽量化と方向性(ねじれ防止:業界では低トルク化と呼ぶ)
(3) カーボンヘッド
2.3 テニスラケット
2.4 自転車
3. スポーツ用CFRP材料の方向


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スポーツシューズ用衝撃緩和材
The Impact Absorption Materials for Athletic Shoes

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薮下仁宏(ミズノ(株) 商品開発本部 研究開発部 材料開発課)

グローバルでのスポーツ市場は,今後も拡大を続けると期待できる。競技として,趣味として,スポーツシューズの役割は大きく,アスリート&愛好者により良い製品を提供するため,各メーカーはしのぎを削っている。本稿では,スポーツシューズの衝撃緩和材に注目し,緩衝材の材料説明と新開発材の機能について説明する。

【目次】
1. スポーツシューズの構造と衝撃緩和機能
2. ミッドソール材の変遷
3. ミッドソール材の衝撃緩和モデル
4. 新規軽量高反発ミッドソール材
4.1 反発性
4.2 耐久性(耐繰り返し衝撃性=耐ヘタリ)
4.3 衝撃緩和回復性
5. おわりに


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連載 人間×環境×マテリアル―ヒューマンアダプティブ・マテリアルの開拓(8)

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光機能性高分子・金ナノ粒子複合体の設計と物性
Design and Properties of Gold Nanoparticles covered with Photo-functionalized Polymers

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小畠誠也(大阪市立大学 大学院 工学研究科 化学生物系専攻 准教授)

近年,金属ナノ粒子が物理化学分野をはじめとしてエレクトロニクス分野からバイオ分野まで広く注目を集めている。これは,金属ナノ粒子のもつ性質の一つである局在表面プラズモン共鳴が粒子近傍の環境に大きく依存し,さまざまな物質吸着をナノ粒子がセンシングできるからである。ここでは,光機能性高分子を被覆した金ナノ粒子の設計,合成および特性について述べる。

【目次】
1. はじめに
2. 外部刺激による局在表面プラズモン共鳴のスイッチング
3. 被覆高分子の合成
4. フォトクロミックポリマーの合成
5. フォトクロミックポリマーを被覆した金ナノ粒子の合成と局在表面プラズモン共鳴の光スイッチング
6. おわりに


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連載 計算機による有機電子材料の分子設計(2)

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グラフェン・チップスの構造と電子状態―密度汎関数理論(DFT)計算によるアプローチ―
Structures and Electronic States of Graphene Chips:Density Functional Theory(DFT) Approach

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田地川浩人(北海道大学 大学院 工学研究科 物質化学専攻 助教)
川畑弘(広島大学 若手研究人材養成センター 特任教授)

グラフェン・チップは,無限グラフェンの一部を切り出したチップ状のナノサイズ・グラフェンである。本稿では,最近急速に注目を集めている分子材料・グラフェン・チップの構造および電子状態,さらに,グラフェン・チップに生成した欠陥が及ぼす電子状態の変化について理論的に研究した例を紹介する。

【目次】
1. はじめに
2. グラフェン・チップの構造と電子状態
3. 欠陥をもつグラフェン・チップの構造と電子状態
4. 欠陥サイトの構造緩和と電子状態
5. 欠陥をもつグラフェン・チップの電子およびホール捕捉過程
6. グラフェン・チップ上のリチウムイオン(Li+)の拡散
7. 修飾したグラフェン・チップ上のLi+イオンの拡散
8. おわりに


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海外‘Niche’ビジネスレポート

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シリア市場参入の展望と課題
Issues and Prospects for Syrian Market

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Global IBIS 編集部

【目次】
1. シリア市場の概況
2. トルコ企業のシリア市場参入の現状
3. シリア市場参入の展望と課題


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Market data

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合成樹脂エマルションの市場動向
Market Trend on Synthetic Resin Emulsion

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【目次】
1. 概要
2. 市場規模
3. 用途別実績
(1) 塗料用
(2) 接着剤用
4. モノマー別実績
5. 企業動向
(1) 昭和高分子
(2) 中央理化工業
(3) 星光PMC
(4) 日本合成化学工業




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