内山 孝憲 (ウチヤマ タカノリ)

Uchiyama, Takanori

写真a

所属(所属キャンパス)

理工学部 物理情報工学科 (矢上)

職名

教授

HP

外部リンク

経歴 【 表示 / 非表示

  • 1992年04月
    -
    1997年03月

    神戸大学工学部, 助手

  • 1997年04月
    -
    1998年03月

    慶應義塾大学理工学部, 助手

  • 1998年04月
    -
    2003年03月

    慶應義塾大学理工学部, 専任講師

  • 2003年04月
    -
    2007年03月

    慶應義塾大学理工学部, 助教授

  • 2007年04月
    -
    2011年03月

    慶應義塾大学理工学部, 准教授

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学歴 【 表示 / 非表示

  • 1987年03月

    慶應義塾大学, 理工学部, 計測工学科

    大学, 卒業

  • 1989年03月

    慶應義塾大学, 理工学研究科, 計測工学専攻

    大学院, 修了, 修士

  • 1992年03月

    慶應義塾大学, 理工学研究科, 生体医工学専攻

    大学院, 修了, 博士

学位 【 表示 / 非表示

  • 博士(工学), 慶應義塾大学, 1992年03月

 

研究分野 【 表示 / 非表示

  • ものづくり技術(機械・電気電子・化学工学) / 計測工学

  • ライフサイエンス / 生体医工学

  • ライフサイエンス / 生体材料学

研究キーワード 【 表示 / 非表示

  • 生体計測

  • 筋電図

  • 筋音図

研究テーマ 【 表示 / 非表示

  • 床反力計測による筋と関節の粘弾性推定, 

    2017年04月
    -
    継続中

  • 筋音図のシステム同定による解析, 

    2005年
    -
    継続中

 

著書 【 表示 / 非表示

  • 筋肉研究最前線

    森谷 敏夫 他, NTS, 2019年09月,  ページ数: 310

    担当範囲: 第6章 第4節 押し込み反力計測による筋硬度評価法の検討,  担当ページ: 245-253

  • 生体システム工学の基礎

    福岡 豊,内山 孝憲,野村 泰伸, コロナ社, 2015年04月

    担当範囲: 第4章

  • 日本語LaTeX2eインストールキット

    中野賢,淺山和典,内山孝憲, アスキー, 1997年11月

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    科学技術論文向け日本語組版ソフトウエア日本語LaTeX2eの解説書

論文 【 表示 / 非表示

  • Relationships among electromyogram, displacement and velocity of the center of pressure, and muscle stiffness of the medial gastrocnemius muscle during quiet standing

    Uchiyama T., Kondo G.

    Advanced Biomedical Engineering (Advanced Biomedical Engineering)  9   138 - 145 2020年08月

    研究論文(学術雑誌), 共著, 査読有り

     概要を見る

    © 2020 The Author(s). Medial gastrocnemius muscle stiffness was estimated using a system identification technique. The medial gastrocnemius muscle was electrically stimulated using surface Ag-AgCl electrodes and the center of pressure fluctuation in the forward-backward direction was measured with a force plate. Electrically induced fluctuation of the center of pressure was classified according to the displacement and velocity of the center of pressure. The classified steps of displacement and velocity were 0.2 cm and 0.2 cm/s, respectively. The ranges of the classes were ±0.15 cm and ±0.15 cm/s. The classified fluctuations were synchronously averaged and the averaged fluctuation was regarded as an output signal of the transfer function from the electrical stimulation to the fluctuation. The transfer function was identified as an estimate of muscle stiffness using a singular value de-composition method. The average muscle stiffness of eight young male participants ranged from 56.7 to 75.9 N/m. Muscle stiffness was high when the displacement of the center of pressure was positive and the velocity was negative. These characteristics resembled the preceding 0.3 s of the electromyogram. This preceding high muscle activity probably contributed to muscle stiffness. Muscle stiffness was well approximated with a multiple linear regression plane, in which the explanatory variables were the displacement and velocity of the center of pressure.

  • Accurate natural frequency estimation method for myotonometer using a system identification method

    Uchiyama T., Ogura Y.

    Transactions of Japanese Society for Medical and Biological Engineering (Transactions of Japanese Society for Medical and Biological Engineering)  58 ( Proc ) 598 - 599 2020年

    ISSN  18814379

     概要を見る

    The purpose of this study is to propose a novel method to estimate natural frequency using a myotonometer with the aid of a system identification technique. A myotonometer is an instrument that measures muscle hardness based on an indentation method. We utilized a MyotonPRO (Myoton AS, Tallinn, Estonia) as a myotonometer. The myotonometer applies a mechanical rectangular pulse to an object and records the acceleration of the indenter. The built-in program of the myotonometer calculates the natural frequency of the object from the recorded acceleration with fast Fourier transformation. This calculation, however, showed the dependency of the natural frequency on the rectangular pulse width. To overcome the dependency, we propose a novel technique to estimate the natural frequency. Our proposed method extracted the acceleration that was not affected by the rectangular mechanical pulse. Then the extracted acceleration was regarded as an output of a system from the mechanical pulse to the acceleration. The transfer function of the system was identified, and then the natural frequency of the transfer function was calculated. We applied the proposed method to the estimation of the natural frequency of a gel-like object mimicking human soft tissue. The proposed method provided a smaller standard deviation of the natural frequency than the built-in program of the myotonometer.

  • Relationship between medial gastrocnemius muscle stiffness and the angle between the rearfoot and floor

    Uchiyama T., Hamada E.

    Proceedings of the Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, EMBS (Proceedings of the Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, EMBS)     6860 - 6863 2019年07月

    ISSN  9781538613115

     概要を見る

    © 2019 IEEE. The present study examined the stiffness in the medial gastrocnemius muscle at various angles between the rearfoot and the floor. Six healthy young men participated in the study. A triangle support was attached to the force plate. Each participant placed their forefoot and rearfoot onto the force plate and the triangle support, respectively. Electrical stimulation was applied to the medial gastrocnemius muscle using Ag-AgCl surface electrodes. The center of pressure was measured with the force plate, and electrically-induced fluctuation of the center of pressure was extracted using a Kalman filter. Measurements were performed at 10°, 20°, and 30°angles of the triangle support. The transfer function from the stimulation to the fluctuation was identified, and the poles of the transfer function were used to estimate the medial gastrocnemius muscle and ankle stiffness. The muscle stiffness increased as the angle of the triangle support increased.

  • Optimum displacement of muscle in relation to thickness for biceps brachii hardness measurement using a push-in meter

    Murayama M., Inami T., Shima N., Nosaka K., Uchiyama T., Yoneda T.

    Biomedical Physics and Engineering Express (Biomedical Physics and Engineering Express)  5 ( 1 ) 017001 2018年11月

    研究論文(学術雑誌), 共著, 査読有り

     概要を見る

    Objective: Muscle hardness measured by a push-in meter is calculated from a force-displacement curve (FDC) based on a two-layer spring model. Since a FDC is not linear, how to set a linear range in the FDC largely affects muscle hardness calculation. The present study investigated the linearity of the FDC to find the best portion relative to muscle thickness (MT) for muscle hardness measurement based on a two-layer spring model. Approach: Forty-seven men (age: 28 ±10 years, height: 176 ±7 cm, body mass: 73 ±11 kg) participated in the present study. Hardness of the biceps brachii muscle was measured at the mid-belly using a push-in meter. The FDC was obtained every 5% up to 50% of the MT, and linear regression equations of ten different portions within the FDC were calculated. The coefficient of determination (R 2 ) of each regression line was compared by ANOVA, and a piecewise linear regression analysis was performed by dividing the identified FDC into three linear segments. Results: One-way ANOVA showed a significant (p < 0.01) main effect in R 2 values of ten regression equations. Post-hoc analyses showed no significant differences in R 2 between 0%-15% MT and 0%-40% MT. While the linearity of the FDC was high between 0%-15% and 0%-40% MT, the highest R 2 value was found at 0%-25% and 0%-30% MT. According to the analysis of three linear segments in the FDC, the mean value of the point between the second and third segments was 28.5 ±4.3% MT. Significance: These results suggested that muscle hardness assessment using a push-in meter should be performed close to 30% MT depth for biceps brachii muscle.

  • Stiffness and viscosity of the vastus lateralis muscle in cycling exercises at low constant power output

    内山 孝憲/斉藤海仁

    Advanced Biomedical Engineering (Advanced Biomedical Engineering)  7   124 - 130 2018年06月

    研究論文(学術雑誌), 共著, 査読有り

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    © 2018, Japanese Society for Medical and Biological Engineering. All rights reserved. We examined muscle stiffness at various pedaling rates under conditions of constant power output. Eight healthy young participants pedaled a cycle ergometer at a power output of 47 W. The combinations of pedaling rate and workload were 40 revolutions per min (rpm) and 11.7 N, 60 rpm and 7.8 N, and 80 rpm and 5.9 N, respectively. One electrical stimulus per two pedal rotations was applied to the vastus lateralis muscle at a crank angle of 30° in the down phase. Mechanomyograms (MMGs) were measured using a capacitor microphone, and the evoked MMG was extracted. An evoked MMG system was identified, and the coefficients of the denominator of the transfer function were used to estimate stiffness and viscous coefficient of the muscle. Muscle stiffness was 236–705 Nm−1, and was proportional to the pedaling rate when power output was held constant, while the viscous coefficient did not change from approximately 15 Nm−1s. In conclusion, our findings demonstrate that stiffness of the vastus lateralis muscle increases with increasing pedaling rate under conditions of constant power output, while the viscous coefficient does not change.

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KOARA(リポジトリ)収録論文等 【 表示 / 非表示

総説・解説等 【 表示 / 非表示

  • 押し込み型の硬度計

    内山 孝憲/永岡 学

    バイオメカニズム学会誌 40 ( 2 ) 92 - 102 2016年05月

    記事・総説・解説・論説等(学術雑誌), 共著

研究発表 【 表示 / 非表示

  • Stiffness of the gastrocnemius muscle and ankle joint under a cooling condition

    Takanori Uchiyama, Hirotaka Muto, Dai Urushido

    日本生体医工学会大会2022 (新潟コンベンションセンター) , 

    2022年06月

    ポスター発表, 日本生体医工学会

  • Relationship between the center of pressure and thickness of the tibialis anterior muscle during quiet standing

    Kengo Aoki, Takanori Uchiyama

    日本生体医工学会大会2022 (新潟コンベンションセンター) , 

    2022年06月

    口頭発表(一般), 日本生体医工学会

  • Identification of the transfer function from electromyogram to force in voluntary contraction of the abductor digiti minimi m

    Naofumi Oyai, Takanori Uchiyama

    日本生体医工学会大会2022 (新潟コンベンションセンター) , 

    2022年06月

    口頭発表(一般), 日本生体医工学会

  • Estimation of knee joint natural frequency during quiet standing

    Takanori Uchiyama, Masakiyo Oda

    IUPESM World Congress of Medical Physics and Biomedical Engineering (シンガポール) , 

    2022年06月

    ポスター発表

  • Relationship between the position andvelocity of the center of pressure andstiffness of the tibialis anterior muscleduring quiet standing

    Kengo Aoki, Takanori Uchiyama

    生体医工学シンポジウム2021, 

    2021年09月

    ポスター発表

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競争的研究費の研究課題 【 表示 / 非表示

  • 直立姿勢の神経制御解明を目指す足関節と下腿筋のスティフネス推定法の開発

    2019年04月
    -
    2022年03月

    文部科学省・日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 内山 孝憲, 基盤研究(C), 補助金,  研究代表者

  • 筋音による歩行中の粘弾性調節機構の解明

    2015年04月
    -
    2018年03月

    文部科学省・日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 内山 孝憲, 基盤研究(C), 補助金,  研究代表者

受賞 【 表示 / 非表示

  • 2016年度計測自動制御学会著述賞

    福岡豊/内山孝憲/野村泰伸, 2016年09月, 公益社団法人計測自動制御学会, 生体システム工学の基礎

    受賞区分: 国内学会・会議・シンポジウム等の賞

  • 2016年度計測自動制御学会論文賞

    Takanori Uchiyama/Takahiro Tamura, 2016年09月, 公益社団法人計測自動制御学会, System Identification of Mechanomyogram at Various Levels of Motor Unit Recruitment

    受賞区分: 国内学会・会議・シンポジウム等の賞

  • 科学新聞賞

    内山 孝憲, 1998年05月

  • 日本ME学会 論文賞阪本賞

    内山 孝憲, 1998年05月, 日本ME学会

  • バイオメカニズム学会 奨励賞

    内山 孝憲, 1997年11月, バイオメカニズム学会

 

担当授業科目 【 表示 / 非表示

  • 生体制御

    2022年度

  • 物理情報数学B

    2022年度

  • 基礎理工学課題研究

    2022年度

  • 基礎理工学特別研究第2

    2022年度

  • 基礎理工学特別研究第1

    2022年度

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担当経験のある授業科目 【 表示 / 非表示

  • 物理情報工学実験CD

    慶應義塾

    2018年04月
    -
    2019年03月

    秋学期, 実習・実験, 専任

  • バイオシステム

    慶應義塾

    2018年04月
    -
    2019年03月

    秋学期, 講義

  • 生体制御

    慶應義塾

    2018年04月
    -
    2019年03月

    春学期, 講義, 専任

  • デジタル基礎

    慶應義塾

    2018年04月
    -
    2019年03月

    春学期, 講義, 専任

    論理回路

  • 物理情報数学B

    慶應義塾

    2018年04月
    -
    2019年03月

    春学期, 講義, 専任

    線形代数

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社会活動 【 表示 / 非表示

  • 医療機器センター

    2006年07月
    -
    2012年03月

所属学協会 【 表示 / 非表示

  • 電子情報通信学会, 

    2006年11月
    -
    継続中
  • IEEE, 

    1996年06月
    -
    継続中
  • 電気学会, 

    1996年04月
    -
    継続中
  • バイオメカニズム学会, 

    1995年05月
    -
    継続中
  • 日本機械学会, 

    1994年06月
    -
    2021年12月

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委員歴 【 表示 / 非表示

  • 2018年04月
    -
    2020年03月

    評議員, バイオメカニズム学会

  • 2018年03月
    -
    2021年02月

    論文集委員会委員, 計測自動制御学会

  • 2017年04月
    -
    2018年03月

    編集委員会副委員長, バイオメカニズム学会

  • 2016年09月
    -
    継続中

    編集委員会委員, 日本生体医工学会

  • 2016年04月
    -
    2016年09月

    プログラム委員,co-editor, 生体医工学シンポジウム2016

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