ワイヤレス表面筋電図（EMG）システムは、前脛骨筋、腓腹筋、大腿直筋などの主要な下肢筋の電気信号活動を監視することにより、インソール設計に重要な客観的検証レイヤーを提供します。研究者は、歩行中のこれらの信号の周波数シフトを分析することで、特定のインソール設計が神経筋の負担を効果的に軽減し、筋肉疲労の発生を遅らせるかどうかを定量的に判断できます。
主なポイント： EMGを使用した設計検証は、主観的なユーザーフィードバックを超え、パフォーマンスの生理学的証拠を提供します。筋肉活動の特定の周波数シフトを測定することにより、製造業者は、インソールが長時間の活動中に着用者の神経筋システムへの作業負荷を軽減することを科学的に検証できます。
生体信号を設計データに変換する
主要な筋肉群の監視
システムは、非侵襲的な電極を特定の下肢筋に配置することで機能します。
主要な参照では、前脛骨筋（すね）、腓腹筋（ふくらはぎ）、および大腿直筋（大腿四頭筋）の監視が強調されています。
これらの筋肉は、歩行サイクル中の安定性と推進力の主な推進力です。
周波数シフトによる疲労の特定
検証の主要な指標は、信号周波数の変化です。
筋肉が疲労すると、その電気信号の周波数がシフトします。
これらのシフトを追跡することにより、システムは、特定のインソールを着用中にユーザーがいつ、どのくらいの速さで疲労を経験するかを定量的なタイムラインで提供します。
人間工学的有効性の検証
神経筋負担の定量化
人間工学に基づいたインソールの主な目標は、動きの生理学的コストを削減することです。
EMGデータは、インソールが実際に神経筋システムへの負担を軽減しているかどうかを検証します。
これは、疲労が時間とともに蓄積する長時間の運動や重量運動中のパフォーマンスを検証する上で特に重要です。
構造と筋肉の反応の関連付け
EMGからのデータにより、設計者は物理的属性と生物学的結果を関連付けることができます。
ミッドソールの硬さとアーチサポートのバリエーションは、筋肉の活性化パターンに直接影響します。
たとえば、EMGが前脛骨筋の高い活性化または急速な疲労を示している場合、インソールが不十分な衝撃吸収または安定性を提供していることを示している可能性があります。
制限の理解
データの特異性
EMGデータは、計測されている筋肉に非常に特異的です。
前脛骨筋や腓腹筋への負担を効果的に測定しますが、監視されていない小さな安定化筋にかかる代償的な緊張を捉えられない場合があります。
コンテキストの必要性
「負担軽減」に関するデータは、活動のコンテキスト（例：歩行対走行）内で解釈する必要があります。
筋肉活動の低下は一般的に肯定的ですが、システムは、インソールが自然な動きを制限することによって活動を低下させていないことを確認する必要があります。これは、異なる生体力学的問題につながる可能性があります。
目標に合わせた適切な選択
検証プロセスでワイヤレスEMGを効果的に活用するには、測定基準を設計目標に合わせます。
- 持久力と快適性が主な焦点の場合：周波数シフトの分析を優先して、インソールが筋肉疲労の生理学的発生を遅らせることを検証します。
- サポートと安定性が主な焦点の場合：筋肉活性化の振幅を分析して、インソールの構造（アーチサポート/剛性）が安定化筋の過活動を引き起こしていないことを確認します。
客観的な神経筋データに設計上の決定を固定することにより、理論的な人間工学から科学的に証明されたパフォーマンスへと移行します。
概要表：
| 監視される測定基準 | 主要な筋肉群 | 検証された設計への影響 |
|---|---|---|
| 周波数シフト | 前脛骨筋、腓腹筋 | 長時間の使用における疲労軽減と持久力を検証します。 |
| 活性化振幅 | 大腿直筋、ふくらはぎの筋肉 | サポート構造が神経筋の負担を軽減しているかどうかを検証します。 |
| 信号安定性 | 下肢の安定化筋 | ミッドソールの硬さとアーチサポートを筋肉の反応に関連付けます。 |
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参考文献
- Hsien‐Te Peng, Zong‐Rong Chen. The Soft Prefabricated Orthopedic Insole Decreases Plantar Pressure during Uphill Walking with Heavy Load Carriage. DOI: 10.3390/bioengineering10030353
この記事は、以下の技術情報にも基づいています 3515 ナレッジベース .
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