☆生体運動機能システム特論（Advanced Course of Musculoskeletal Systems in Human Dynamics）[3203]

＜授業のねらい及び具体的な到達目標＞

ヒトは何気ない動作であっても、無駄が少なく力学的に合目的性を実現している。こうした運動は、脳による緻密な制御だけではなく、身体構造に内在する知的運動原理に基づいて実現されている。このような運動機能の解明は、人を中心に据えた製品設計に利用できるだけでなく、疾患メカニズムの解明や治療・予防法の確立にも応用することを可能とする。本講義では、生体の運動と構造に関する基礎知識を学び、新たな知見を得るために必要な計測・解析技術に関する能力を養う。

[具体的な到達目標]
(1)生体の解剖学的な構造と運動原理について解析できる。
(2)生体運動を計測するための基礎的知識と技術を実践できる。
(3)生体運動や構造を中心にした発想で物事を捉えることができる。

Aim and Specific goals
This course provides background in musculoskeletal system for human movements. Human can move their body unintentionally to achieve something with lower mechanical energy, e.g. gait. All kinds of such movements are not necessarily realized only by the precise controlling of the brain, but regulated by the rational principle of movements inside of the body. Elucidating the principle allows us to design some products for human, moreover to understand the mechanism of orthopedic disease and develop a treatment or prevention of them. Specific course topics include fundamentals of human movements and the musculoskeletal anatomy, and measurement and analytical method in order to obtain new knowledge.

After active participation in this course and an effort to learn the material, students will be able to:
(1) Analyze the anatomical system and principle of movements.
(2) Use basic knowledge and technique to measure human movements.
(3) Understand man-centered concept based on the human movements and anatomical system.

＜授業計画及び準備学習＞

1. 解剖学的基礎知識と生体運動機能の実現
2. 運動記述のための数学的基礎
3. 生体の運動学モデル
4. 生体制御の神経系モデル
5. 生体運動の計測と理論
6. 生体運動の逆動力学
7. 筋の活動と筋張力
8. 有限要素法のための数学的基礎
9. 生体構造の有限要素法解析
10. 運動器の疾患と評価
11. 人間工学
12. 生体構造に基づく人間工学
13. 生体運動のシステム(まとめ)
14. 学習成果の振り返り

Course outline
Week1: Musculoskeletal anatomy and human movements
Week2: Mathematical foundation to describe movements
Week3: Kinematic model of human
Week4: Neural control system to control of human body
Week5: Theory to measure human movements
Week6: Inverse dynamics of human
Week7: Muscle activity and muscle forces
Week8: Mathematical foundation for finite element method
Week9: Application of FE analysis of musculoskeletal system
Week10: Orthopedic disease and the clinical evaluation
Week11: Ergonomics
Week12: Ergonomic design based on the musculoskeletal system
Week13: Summary of musculoskeletal system
Week14: Reviewing of the course

＜成績評価方法及び水準＞

授業中に行う課題もしくはレポートの評価(40点もしくは40%)と、最終課題(60点もしくは60%)の合計で、60点以上もしくはGrade D以上の者に単位を認める。

Course Requirements and Grading
Exercise in the class or assignment (40 pts or 40%), and final examination (60 pts or 60%) are required. The course unit will be acquired, when the total of them is more than 60 pts or Grade D.

＜教科書＞

指定参考書なし。

＜参考書＞

指定参考書なし。

＜オフィスアワー＞

●月曜日12:40〜13:30　新宿キャンパス　高層棟A-1887室(生体計測制御研究室)。
●簡単な質問は、授業後に教室にて受け付ける。
●あらかじめ予定がわかっている場合には、事前にE-mailで連絡をすることが望ましい(kiriyama@cc.kogakuin.ac.jp)。

＜学生へのメッセージ＞

エンジニアとして、生物から学ぶことは非常に多くあります。工学的な視点から生物の現象を眺めることで、自身の研究に役立つ知見が得られることと思います。自分の研究領域との関係や違いを意識しながら、課題等に取り組んで欲しいと思います。