報告者

• 日本卓球協会スポーツ科学委員会

研究責任者

• 油座信男　(中京女子大学)

研究班員

研究協力者

I　卓球選手のスポーツビジョン能力　-卓球選手の競技適性の視点から-

真下一策，石垣尚男，遠藤文夫

1　目的

卓球は連続する非常に速いラリーのなかで，多様な球種にたいして敏速かつ的確な対応が求められる競技である。このため，いわゆる眼が良いことは卓球選手に求められる能力の1つである。しかし，この場合の眼は単に視力の良さのみでなく動体の素速い把捉や，瞬時の知覚能力，距離感覚といった，いわゆる「視る能力」の総体であることはいうまでもない。

このような視点から卓球選手の視る能力(以下，スポーツビジョン)の研究に着手した。平成5年度の日本体育協会スポーツ医・科学研究報告には，卓球選手は他のスポーツ選手と比較してDVA動体視力に優れているが，眼と手の協応動作が劣っていることを報告した。平成6年度の同報告では，強化指定選手(以下，強化選手)とユース選手の比較を行い，ほとんどのスポーツビジョン項目で強化選手が優れていることを報告した。しかし，強化選手が3名，ユース選手が9名と少なく明確な結論は得られなかった。

そこで今回は，スポーツビジョンからみた卓球選手の競技適性を明らかにするために，平成7年度の強化選手11名(男子5名，女子6名)と関東大学学生卓球リーグに所属する選手86名(男子45名，女子41名)の比較を行った。

2　方法

平成5年度，6年度の報告と同様に，東京メガネスポーツビジョンセンターで測定を行った。スポーツビジョン項目の測定も同様に以下の8項目である。

1. 静止視力
2. KVA動体視力
3. DVA動体視力
4. コントラスト感度
5. 眼球運動
6. 深視力
7. 瞬間視
8. 眼と手の協応動作

測定結果は，実測値とともに，これまで東京メガネスポーツビジョンセンターで測定したスポーツ選手の結果を基準とした5段階の相対評価で測定した。

3　結果と考察

表I-1は強化選手11名と，大学選子86名の平均と標準偏差である。

表I-1　強化選手と大学選手の平均値(上段)と標準偏差(下段)

	コントラ スト感度	眼球運動 (点)	深視力 (mm)	瞬間視 (点)	眼と手の 協応(秒)
強化指定 選手	5.4 (0.88)	84.4 (13.0)	10.8 (5.6)	13.8 (3.5)	80.8 (5.1)
大学選手	5.23 (1.3)	84.6 (8.4)	13.2 (8.8)	13 (2.7)	84.6 (5.2)

強化選手と大学選手では平均年齢で6歳，キャリアで7年の差があった。強化選手のキャリアは最短で11年，長いもので27年という幅があった。メガネあるいはコンタクトレンズで矯正している選手は強化選手2名(18%)，大学選手31名(32%)であり，強化選手の矯正率は低かった。また，強化選手の平均視力は1.36で，大学選手より優れていた。

図I-1は，両群の結果を大学選手を100として表したものである。

図I-1　強化指定選手と大学選手のスポーツビジョンの比較

眼球運動には両群に差がなかったが，他の7項目すべてで強化選手の方が優れた結果であった。統計的な有意差はDVA動体視力と，眼と手の協応動作にあった(WilcoxonのU検定)。

図I-2は，男子強化選手と男子大学選手を比較したものである。

図I-2　男子選手の比較

強化選手が5名と少ないため平均としての比較は適当ではないが，すべての項目で強化選手が優れており，特に，深視力，KVA動体視力，静止視力の差が顕著である。同じく，図I-3が女子である。

図I-3　女子選手の比較

平均値としてみたとき，大学選手に比べて優れているのはKVA動体視力，DVA動体視力，眼と手の協応動作であり，他の項目ではむしろ大学選手の方が優れた結果となっている。

以上は両群の平均値としての比較であった。個人の能力として強化選手と大学選手には違いがあるだろうか。各8項目をスポーツビジョンセンターの5段階の評価基準に適合させ，40点満点での得点分布を表したものが図I-4である。

図I-4　スポーツビジョンの得点の分布

強化選手には40点満点で39点(男子，遊沢選手)，36点(男子，渋谷選手)というほぼパーフェクトな得点を出した選手がいる。39点は東京メガネスポーツビジョンセンターでこれまで測定したスポーツ選手の中で最高記録である。

また，19点は小山選手(女子)である。小山選手は，前年度における結果も18点であった。小山選手の場合，言葉の理解力から他の選手と同じレベルで比較できないと判断されるので，参考値として扱いたい。小山選手をのぞく強化選手はいずれも25点以上であり，大学選手の平均(25.1点)より全員高い得点をとっている。また，大学選手のなかで平成7年度の関東大学ランキング(シングルス)32位内に入った選手8名，および新人戦2位，5位の各1名の得点は，いずれも25点以上であり，平均で28.4点と高い得点であった。いいかえれば，これらの結果は少なくとも25点未満の選手には，優れた選手がいないことを示唆するものとなっている。

動くものを明視する動体視力がいいことは，ボールのスピン，多様な変化，コースを見抜くために最も求められる眼の能力である。男女強化選手に共通した特徴であるKVA動体視力，DVA動体視力がよいという今回の結果は，卓球選手の適性の一つに動体視力があることを示唆するものである。

また，平成5年度の結果では眼と手の協応動作が他のスポーツ選手と比べて劣っており，これは卓球の競技特性によるものと推測した。しかし，今回の結果で，強化選手は男女とも眼と手の協応動作が大学選手より優れていることが明らかとなった。このことは，卓球のトップレベルになるには，眼と手，すなわち眼からの入力と身体の反応がうまく対応できているという，スポーツ選手にとって最も基本となる部分で優れていなければならないことを示唆するものである。

卓球選手の競技適性は様々な方面から捉えるべきものであろう。視る能力が卓球の適性のすべてでないことは言うまでもない。しかし，過去3年にわたる調査から，以下のような点が明らかになった。

1. 優れた卓球選手はよい視力を持っている。矯正であっても，適正矯正がなされている。
2. 優れた卓球選手はよいスポーツピジョン能力をもっている。総体としてみた場合，スポーツビジョンセンター方式でいえば25点以上を得点する。
3. 優れた卓球選手は動体視力と眼と手の協応動作に優れている。

視る能力として上記を備えている選手であるか否かをもって，卓球選手としての適正が推測できると思われる。

II　卓球ボールの運動シミュレーション(力学の基本問題と期待される効果)

山本富士夫，辻裕，中川眞

1　研究の背景

1993年7月，金沢市において全日本大学対抗卓球選手権大会が開かれ，山本は副審判長をつとめた。大会会場の応接室で，荻村国際卓球連盟会長(故人)と油座教授(中京女子大学)から標題にあるような研究を頼まれた。その理由は，フランスとドイツにはボールの運動軌跡をコンピュータシミュレーションできる研究者がいて，国際卓球連盟の科学委員会や用具委員会に用具に関する問題提起をしてくるので，筆者らにもシミュレーションをやってほしいということであった。

著者のうち二人は大学で空気中の固体粒子群の運動シミュレーションなどを専門とする流体力学の研究者であり，残りの一人は高校で物理を教えている。三人とも共通して卓球を趣味とし，ボールの運動力学には深い関心があったので，すぐにその依頼に応じ研究を始めることにした。

同年10月28日には大阪大学工学部において，「卓球ボールの運動シミュレーションのワークショップ」を開催した。これには荻村氏も参加し，「コンピュータによるボールの運動シミュレーションが可能になれば，用具に関するルールの改正を行い，ラリーの多いゲームを増やすことができ，卓球競技をオリンピックの中で人気種目の上位に引き上げ，卓球の競技人口を増やせる」と熱っぽく話された。また，このワークショップでは、私たちのほかに，蛭田秀一氏(名古屋大学)，高島則郎氏(近畿大学)，吉澤正尹氏(福井大学)らが各自の専門とする研究内容の紹介を行った。

1995年中国天津市で世界卓球選手権大会が開催される直前の4月26日〜29日の間，北京市で卓球のスポーツ科学会議が開かれ，そこでは著者らはボールの運動シミュレーションについて基礎的な理論と実験結果について基調講演を行った。本報告は，その講演内容をまとめたもので，力学の基本問題とシミュレーションの成果，ならびに，その期待される事柄について述べる。なお，流体力学の専門家としての論文は後日別の国際雑誌に投稿するので，それをご覧頂きたい。

2　ボールの運動軌跡のアニメーション

ボールの運動軌跡をコンピュータでシミュレーション計算することは可能である。図II-1は，辻が制作したアニメーションの一駒である。

図II-1　ボールの運動軌跡のコンピュータ・アニメーション

これを作るには，まずボールの運動力学の方程式を解くこととアニメーション製作技術が必要である。コンピュータグラフィックスのソフトウエアとしてはAVSを使用し，運動は3次元空間で解かれている。空中を飛んでいるボールには外力として，抗力，揚力，重力が働く。すなわち，運動方程式は外力の総和と慣性力との釣り合いを表したものである。式中には，ボールの大きさ，質量，スピード(進行速度と回転速度)，空気の密度が重要な因子として含まれている。これらに付随して空気の温度と関係する。よく選手たちが大会開催地の海抜の高さや気温によりボールの飛び方(軌跡)が違うことを体験するが，このことは力学的にはこれらの因子によって説明される。

3　衝突(バウンドと打球)

ボールがバットおよびテーブルに当たるところでは衝突の力学が必要である。衝突問題では，一般に，その衝突前の速度(進行速度と回転速度)と角度，ボールとバット(ラケット)およびテーブルの間の反発係数と摩擦係数を既知データとして，衝突後の速度と角度を求めることが仕事となる。図II-2は，山本と中川が1秒間9000駒の超高速ビデオカメラを用い，ボールが裏ソフトラバーを接着したバットに衝突する時の映像を撮ったものである。

図II-2　ドライブボールがバット(ラケット)に当たるときの超高速ビデオによる映像

このようなビデオを観察すると，ボールの変形の時間経過や回転の変化などが明らかになる。例えば，土星や木星のリング内にある多くの隕石同士の衝突や薬品の錠剤製造工程での粒子群の衝突などの高度な物理学の分野では，物体の非線形粘弾性特性を含めて大型コンピュータで計算できるようになっているが，卓球の場合にも，ボールの変形が大さいことと接着剤によるラバーの粘弾性効果の経過時間変化を考慮に入れて解くことは原理的に可能であるが，実際には衝突問題はさらに複雑になり，満足できる計算はできていない。その第一の理由は，実際には衝突問題を厳密に解くために必要なこれらの因子の実験値がほとんどデータがないことによる。

4　ボールの内外流れのシミュレーション実験

図II-3は，山本らが行った実験結果の一つであるが，それは一様な流れの中で急に回転を始めた回転中空円筒の内外流れのPlV(粒子を流体中に注入して可視化し，その画像解析から流速を測定する方法)による速度分布の計測結果である。

→　2[mm/s]	→　2[mm/s]
(a)　内部流れ(内径17mm)	(b)　外部流れ(外形20mm)

これは，静止空気中でボールがバットで急に回転を与えられて飛ぶときのボール内外の流体の運動を，2次元ではあるが，実験的にシミュレーションしたものである。この方法と数値流体力学より付加質量の効果を明らかにしようとしている。これにより，打球時のボールの重さについての感覚の問題が解明される。ただし，この問題を3次元で解くのはそう簡単ではない。

5　ボールの質量とスピード

図II-4は，辻の計算結果でボールの質量を変えた場合のスピードの変化をシミュレーションで調べたものである。

図II-4　ボールの質量mとスピードV3の関係

(a)　記号の説明

(b)　mとV3の関係

同図(a)に示すように，例えば，初速度33.33m/s(120km/h)，毎秒100回転で水平に打ち込まれたボールが相手コートでバウンドするとして，テーブルエンドから1mで返球するときの速度を計算したもの［同図(b)］である。この図から，正規のボールの質量を2.5gから5%(0.13g)軽くすると，V3は25.4m/s(91km/h)から24.5m/s(88km/h)まで約2%遅くなることがわかる。一流選手はスピードに関して0.1%の違いは敏感に認識できると思われるので，2%の減速は重大な効果を与える。すなわち，返球しやすくなるので，ラリーが続きやすくなると考えられる。

6　打球時のボールの変形と内部の空気圧の関係

図II-5は，山本がボールの変形と内部の空気圧の関係を調べたものである。

図II-5　ボールの変形と内部の空気圧の関係

(a)　記号の説明

(b)　Δr/RとP'/P0の関係

圧力の計算では衝突時の接触時間が短いので断熱変化の条件を用いた。同図(a)にあるように，衝突側で半径RのボールがΔrだけ凹んだとしている。内部の空気の衝突前後の圧力がそれぞれP0とP1である。正規のボールの直径は38mm(R=19mm)であるから，Δr=2mmの変形が生ずると，同図(b)によればΔr/R=0.1に対してP'/P0=1.01となる。これは，ボールの疲労破壊強度に関係し，メーカーにとっては無視できない問題となるが，選手にとって返球上特に問題にするほどのことはない。

7　その他の基本問題

流体力学の専門家から言えば，空気の粘性，ボールの直径，進行速度から定義されるレイノルズ数，回転による周速度と進行速度との比(スピンレイショ)，ボールの後方にできる周期性乱流渦による抗力と揚力の変動，ボール形状の非真球性による異常反発，ボールの内外の気流による付加質量効果など，重要な因子がありいずれも相当な難問である。

8　まとめ

図II-1のようなコンピュータシミュレーションの結果をアニメーションにできれば，人間の運動能力と打球(返球)の可能限界との関係，打球点やストロークに関する打球スキルの研究，フットワークやボディワークの研究，筋力トレーニングの方法，選手側および観客側のゲームの楽しみ方，競技のルールの改廃などに対して高度な科学的根拠を与えることができる。周知のように，コンピュータシミュレーションでは多くの因子に適当な値を入れれば，すぐにそのアニメーション結果が見られる。よって，各因子の効果や因子相互の相関などを調べることができる。このように，コンピュータアニメーションは研究ツールとして極めて優れているので，今後このような運動シミュレーションの研究が広く認められて，スポーツ界に貢献できることを希望する。

謝辞

本研究を遂行するにあたり，超高速ビデオ映像の撮影については金沢工業大学教授佐藤恵一先生と近畿大学工学部教授江藤剛治先生より，PlVの実験と計算および図の作成については福井大学大学院学生(山本研究室)小川雅弘君より多大なご協力を頂いたことを記して，ここに深甚なる謝意を表します。

III　1995年度強化指定選手の基礎体力

蛭田秀一，渡辺雅之，高岡みどり，油座信男

1　研究の意義

卓球競技において，ゲーム中，高度でしかも多様な技術を発揮し続けるためには，いわゆる基礎体力(筋力・筋パワー，全身持久力，柔軟性)が優れていることが必須条件である。したがって，強化指定選手(以下，強化選手と記す)の基礎体力を測定し，その結果を過去の測定値と比較することは，選手や指導者に対して，今後のトレーニング計画を立案する上で重要な資料を提供する。

2　対象者および測定内容

1. 対象者：1995年度強化指定選手11名(男子5名，女子6名)。
2. 形態計測および体力測定：JOCが指定した形態および体力に関する共通必須項目。
3. 最大酸素摂取量は，トレッドミル走による漸増負荷法から求めた。
4. 体脂肪率は，皮下脂肪厚から計算で(長嶺と鈴木の式(1963)，ブロゼックらの式(1963)による)推定値を求めた。
5. 背筋力，垂直眺，立位体前屈，最大酸素摂取量(体重割)の4項目について，過去(1986〜94年度)の強化指定選手(男子のべ41人，女子のべ36人)の平均値と標準偏差を用いて今年度各選手のT-スコア(偏差値)を算出した。
6. 測定日・場所：測定は，1995年1月11，12日慶応義塾大学スポーツ医学研究センターにおいて実施した。

3　測定結果

表III-1に各選手の測定結果(上・下肢長，周径囲については省略)と4項目(背筋力，垂直跳，立位体前屈，最大酸素摂取量(体重割))のT-スコアを示した。

表III-1　1995年度強化指定選手の形態・体力測定結果

(1995年1月11,12日　慶応義塾大学スポーツ医学研究センター)

T-スコアが4項目とも50を上回った選手はいなかった。3項目で50以上のT-スコアを示したのは，男子2人(松下，田崎)，女子2人(佐藤，坂田)であった。2項目で50以上のT-スコアを示したのは，男子1人，女子2人であった。4項目すべてで50を下回ったのは，男子で1人，女子で2人であった。T-スコアの結果から，今年度の強化指定選手すべてに，基礎体力項目について過去の選手の平均値に比較して劣っている項目があり，今後これらの項目の強化が課題であると考えられた。

4　測定項目の説明

• 背筋力：全身の筋力および上体の安定保持能力の指標
• 垂直跳：下肢のパワー発生能力(ふんばり，瞬時移動能力)の指標
• 立位体前屈：柔軟性の指標
• 最大酸素摂取量：全身持久力(スタミナ)の指標
• T-スコア：平均値50点，標準偏差を10点とした評価法。いわゆる5段階評価との対応は，T-スコア35未満が5段階評価の「1」，35-45が「2」，45-55が「3」，55-65が「4」，65以上が「5」にそれぞれ相当する。

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