25. スポーツ工学・ヒューマンダイナミクス
25.1 概論
本スポーツ工学・ヒューマンダイナミクス部門（以下，当部門）は，2020年度第98期より機械学会の新部門制移行に伴うS2のクラス分け「新規分野」というカテゴリで通常部門として承認され，2022年度第100期は部門3年目に当たる．当部門は，1989年に数名の発起人によって「スポーツ工学」の必要性が提唱され，以後スポーツに関連する工学的研究の推進，啓蒙，学会活動が推進されてきた．さらに1994年には「ヒューマン・ダイナミクス」の重要性も周知されるようになり，今日まで「スポーツ工学」と強い連携を保ちながら，様々な諸活動が進められてきている．これらの実績を踏まえ，2009年に「スポーツ・アンド・ヒューマン・ダイナミクス専門会議」が設立され，現在の「スポーツ工学・ヒューマンダイナミクス部門」に繋がっている．本領域は本質的に分野横断的，学際的性質を有し，今後より発展していくためには，隣接領域だけでなく多様な領域の方々と連携，コラボレーションしていくことが益々重要となるであろう．
さて2020年より世界を襲ったコロナ禍も，2023年現在，ようやく終息に向かいつつあり，学術，研究開発活動もコロナ後の局面に入りつつある．そのような中，2022年は，前年の2021年から引き続き，当部門にて活動する研究者・技術者にとって，オリンピック・パラリンピックへの貢献が活動の中で大きな比重を占めた．具体的には，当部門内委員会のスポーツ競技力向上支援研究開発委員会メンバーを中心に，スポーツ庁委託・日本スポーツ振興センター再委託事業ハイパフォーマンスセンターの基盤整備（スポーツ技術・開発事業），東京都立産業技術研究センター障がい者スポーツ研究開発推進事業等のプロジェクトとして，スポーツ用機器・用具などの最先端の研究・開発が行われ，2021年の東京オリンピック・パラリンピックおよび2022年の北京冬季オリンピック・パラリンピックにおける選手の支援が行われた．主な成果として，車いすバトミントン金メダル1個，銅メダル1個，車いすテニス金メダル1個，銅メダル2個，パラ自転車 金メダル2個，車いすラグビー銅メダル1個，パラ競泳金メダル2個，銀メダル3個，銅メダル1個，スキージャンプ金1個，銀1個，ノルディック複合銅2個，パラクロスカントリースキー金1個，合計20個のメダル獲得に当部門が貢献した．当部門の研究者・技術者はあくまで裏方であるものの，オリ・パラの成功が国内のみならずコロナ禍で沈む世界中の人々に大きな感動と希望を与えたことに，当部門が寄与した意義は極めて大きいと考えられる．2022年度は，これらの成果を総括するとともに，次のオリンピック・パラリンピックのための活動のスタートが切られた年と言えるであろう．
また学術的には，他分野と同様に，AI，いわゆる人工知能的な取り組みが当部門における研究開発活動においても散見されるようになってきた．多くは画像認識の自動化といった方向性であり，人間や用具の動作を正確かつ迅速に測定することが常に課題となってきたスポーツ工学・ヒューマンダイナミクスの研究分野と非常に親和性が高いと考えられる．またスポーツ動作を深層強化学習により予測する研究なども見られており，スポーツとAIがオーバーラップする領域は，今まで思いも付かなかったような様々な展開が期待され，今後，大きな潮流となるのではと予想される．
本年鑑では次節以降で「スポーツ工学・ヒューマンダイナミクス」全般について，そして2022年度に開催された，当部門主催の講演会「シンポジウム：スポーツ工学・ヒューマンダイナミクス2022」およびスポーツ工学に関する国際会議である「ISEA 2022」について，各専門家に詳説いただいた．
〔中島 求 東京工業大学〕
25.2 スポーツ工学・ヒューマンダイナミクス
2020年初めに国内でのCOVID-19の感染者が確認されて以来，東京2020オリンピック・パラリンピックの延期に代表されるように，スポーツ活動は実施や観戦に関わらず，大きな影響を受けた．スポーツ関連の研究分野においても例外ではなく，ヒトを対象とする調査や実験等の活動を中心に多くの制約を余儀なくされた．様々な場面においてポストコロナの環境整備が進む中，研究環境においても様々な工夫により，従来のような研究活動が可能になりつつあり，2022年はスポーツ工学・ヒューマンダイナミクスの研究分野においても多くの成果が報告された．
例えば，光学式モーションキャプチャシステムを用いたスポーツ動作の計測を行い，動作特徴の分析や評価などについて，ダッシュ動作（1），方向変換動作（2），テニスの切り返し動作（3），ゴルフスイング（4），バレエ動作（5），ハンマー投げ（6）などを対象とした研究が行われた．また，近年の小型化・無線化した慣性センサを用いて実施した例として，ラグビーのタックル動作（7），投球動作（8），カヌーにおけるパドルの姿勢推定（9），車いすの動作推定（10）などに関する研究報告もなされた．さらに，GNSS（Global Navigation Satellite System）を活用した，スキージャンプの飛行計測（11），クロスカントリースキーの走法判別（12），陸上400m走のストライド長やステップ頻度などの計測（13）に関する研究では，広いフィールドにおける実戦に近い形での精度の高い分析結果が示された．さらに，小型の力覚センサを用いた靴底センサシステム（14）あるいはセンサシューズ（15）の開発に関する研究も報告され，実際の動作環境における力計測を可能とする機器提案もなされた．
他方，多くのスポーツを行う上で不可欠な用具に関する研究成果も多く発表された．例えば，野球用バットの打撃特性（16），テニスラケットのボールスピン生成（17），卓球ボールの反発特性（18）などの打具とボールの衝突に関する研究，アルペンスキー用ブーツの変形特性に関する研究（19），人工皮革の解析モデルに関する研究（20）など，FEM等の解析手法を用いた研究が報告された．ボールに関しては，バレーボール（21）,サッカーボール（22），およびゴルフボール（23）表面形状が空力特性に及ぼす影響について検討結果が発表された．また，ゴルフ（24）あるいはバドミントン（25）それぞれのスウィング動作におけるヒトとシャフトの相互作用を考慮した研究，さらにテニスラケット（26）あるいはゴルフクラブ（27）それぞれを対象に使用者に適した用具を提示することを目的とした研究もみられた．
以上，スポーツ動作の動作計測，分析，評価を通してスポーツを行う人の動作の特徴等の把握に関する研究，およびスポーツを行う際に使用する用具等に関連する研究を中心に，2022年の動向を述べた．近年，スポーツは人々が健康で豊かな生活を送る上で不可欠な要素になっている．人々が安心・安全にスポーツを楽しむために，機械工学に加え，関連する様々な学問分野が融合したスポーツ工学・ヒューマンダイナミクスの研究の重要度がますます高まっている．今後も，人々の健康で豊かな生活を支えるべく，幅広い研究が期待される．
〔仲谷 政剛 株式会社アシックス〕
25.3 講演会
25.3.1 SHDシンポ
2022年11月3日（木）および5〜6日（土日）の3日間，シンポジウム：スポーツ工学・ヒューマンダイナミクス2022（SHD2022）をオンライン（11月3日）と北翔大学の現地開催（11月5〜6日）で開催し，特別講演 1 件，研究座談会 1 件，一般講演発表件数 92件が行われた（1）．
特別講演では，北見工業大学の学長である鈴木聡一朗先生より，「工学的アプローチによる競技力向上を目指したスキー研究」と題し，これまでに実施してきたご本人の研究を振り返り，工学的手法を用いたスキー選手の身体的特徴に適合するスキーブーツに関わる研究，ならびに欧米人選手と日本人選手の違いに着目したターン技術の分析結果についてご講演いただいた．
研究座談会では，山本敬三先生（北翔大学），坪倉 誠先生（神戸大学，理化学研究所）にご登壇いただき，スキージャンプの流体解析をテーマに，両氏が10年以上にわたって共同で研究を行ってきた成果についてお話いただいた．
一般講演発表では，スポーツ工学，ヒューマンダイナミクスの一般セッションとして，野球・ゴルフ・水泳・スキーなどの特定の種目に関するセッションの他に，パラスポーツや傷害予防，日常生活，およびセンシング技術，動作解析技術，スポーツ用具と変形などの幅広いテーマを扱うセッションが設けられ，最新の研究内容が報告された．
大会1日目（11月3日）のセッションは， Zoom のブレイクアウトルームを使用してオンライン上で開催された．大会2〜3日目（11月5〜6日）のセッションは，北翔大学で行われた．なお，オンラインでの発表者には，情報交換の場として「11月3日発表者のためのアフターセッションディスカッション（60分）」を設け，対面での質疑応答を依頼した．発表者と質問者の間で活発な議論が行われた．機器展示は9件の企業に参加いただいた．オンラインでは，各企業のプレゼンテーション動画の配信を各セッションの休憩時間中に参加者全員が集まる Zoom のメインルームで順次行われたほか，メインルームで常時動画配信も行われた．また，現地開催では，企業毎に展示ブースを設け，機器展示を行って頂いた．休憩室ではプレゼンテーション動画を常時放映した．新型コロナウイルス感染予防の観点から懇親会は実施しなかった．
本シンポジウムの参加者数は，一般 115 名（正員：90名，特別員：2 名，会員外：14名，協賛学会会員：9 名）学生 68 名（学生員：64 名，一般学生：2 名，協賛学会学生員：2 名）の計 183 名であった．このうち，現地開催への参加者は168名であった．なお，協賛企業からの参加者は14名であった．オンラインと対面開催が混在した変則的な開催方式であったが，盛会裏に終了した．
〔山本 敬三 北翔大学〕
25.3.2 ISEA2022
ISEA Conferenceは，スポーツ工学を専門とする国際学会である．隔年で開催され，北米や欧州，アジア等から大学や研究機関の研究者，スポーツ関連企業のエンジニア等が多く参加している．ISEA2022は，2022年6月6日～9日の4日にわたって，米国・パデュー大学（図25-3-1）にて開催された．前会議のISEA2020は，COVID-19の世界的な感染拡大によりオンライン開催であったが，本会議は現地開催となった．COVID-19の影響で講演数は制限され，過去の会議と比較して小規模での開催となったが，5件のキーノート講演，2件のパネル討論，100件（口頭発表80件，ポスター発表20件）の一般講演が行われた．参加者は129名であった．講演会場の様子を図25-3-2に示す．
キーノートでは，International Olympic CommitteeのJohn氏による「Technology the games enabler」，東京工業大学の中島教授による「Simulate human body mechanics considering environment and even intention」，FIFAのJohsan氏による「The role of research on football’s global stage」，Adidas社のTom氏による「Human experience of performance」，Union Cycliste InternationaleのMichael氏による「The importance of engineering in sport」の講演がなされ，いずれも大変な好評を博した．パネル討論では，スポーツ工学分野における研究者のキャリア形成，フィジカルとデジタルの融合によるスポーツの未来をテーマに，活発な議論が展開された．一般講演では，用具・アパレル，デジタル技術，傷害予防，コーチング，eスポーツ・ハイブリッドスポーツ等，幅広いテーマを扱うセッションが設けられ，最新の研究内容が報告された．
本会議は4年ぶりの現地開催となり， face to faceでの再会を楽しむ姿，活発な議論が行われる姿がみられた．「雑談はアイデアの宝庫」ともいわれるように，対面の価値を再確認する機会であった．なお，次回のISEA2024は，英国・ラフバラ大学にて，2024年7月8日～11日の会期で開催される．
図25-3-1 パデュー大学のキャンパス
図25-3-2 講演会場の様子
〔相原 伸平 国立スポーツ科学センター〕