🔬 CAIRN BIOMECHANICS & SENSOR LAB
下山条件別の力学参考値シミュレータ
下り勾配・歩行速度・トレッキングポール等の条件から，下り歩行時の関節負荷と着地安定性（IAR / TTS）の力学変化をシミュレーションします．
実走・検証プリセット:
入力例A（勾配25%・速度3.2km/h）
入力例B（勾配18%・ポール係数あり）
入力例C（勾配35%・速度3.5km/h）
⚙️ 登山条件 & 仮定係数
下り斜度（勾配 % / 角度）
-25.0% (-14.0°)
Schwameder (2000): 勾配が急なほど着地制動剪断力とPF関節圧迫力が増大
下山歩行速度 (km/h)
3.2 km/h
着地速度が高いほど力立ち上がり時間（TTP）が短縮し，衝撃率（IAR）が上昇
計算用係数A（0〜100%）
20%
エネルギー残量（筋グリコーゲン）の想定レベル
計算用係数B（1〜4）
4
運動強度・心拍ゾーンの想定レベル
トレッキングポール使用
なし (0% 分散)
トレッキングポールによる衝撃分散効果の比較（シングル約12% / ダブル約22%分散）
総重量（自重 ＋ ザック重量）
75 kg
🦵 膝サスペンション力学 & 着地衝撃シミュレーション
膝蓋大腿関節圧迫力
5.4
BW
約 405 kg相当の圧縮力
推定着地衝撃率 (IAR)
235
m/s³
平常比 +95% (急峻な衝撃)
体幹着地安定化時間 (TTS)
102
ms
平常 65ms に対し遅延
独自ELC計算値
-1,050
m
入力係数から算出した比較用の値
⚠️
⚠️ 高負荷シミュレーション域
急勾配またはハイスピードにより着地衝撃が高まる条件です．歩幅を小さくし，ポールの活用やペース調整が効果的です．
📚 本シミュレータの計算根拠と限界
1. 下り勾配と関節圧迫力（Schwameder 2000, Gottschall 2005）
下り傾斜角に伴い，重力加速度と制動慣性により膝蓋大腿関節（PF関節）の圧迫力は急増します（−10%で 3.7BW，−25%で 5.5BW，−40%で 7.0BW+）．
2. エネルギー代謝と筋力発揮速度（RFD）
運動持続に伴う筋グリコーゲン消費と疲労により，着地衝撃を吸収する筋クッション機能（RFD）が変化するモデルを参照しています．
3. 100Hz加速度による衝撃率（IAR）と体幹TTS
SHERPAアプリでは100Hz加速度センサを用いて着地時の衝撃率（IAR）と体幹動揺の収束時間（TTS）を算出し，客観的な歩行指標として可視化します．