2013年06月05日

推進力の生成G【歩行の基本I】

4.トウロッカー


前回まで説明していたフォアフットロッカーは、踵が持ち上がることで始まり、反対側の足が床に着くことで終わります。


反対側の足が床に着いたからといって、すぐにフォアフットロッカーが生じていた足が床から離れるわけではありません。しばらくは、中足骨頭から足趾にかけて、床に着いたままの状態が続きます。その後、中足骨頭が持ち上がり、足趾、最終的に母趾(親指)が床から離れていきます。


トウロッカー.JPG
図1:トウロッカー



この間、中足骨頭や足趾を支点にして、脛骨が前方へ回転していきます。これをトウロッカー(足趾ロッカー)といいます(図1)。このとき、足関節は底屈していき、膝関節は屈曲していきます(曲がっていきます)。


このトウロッカーで重要なことは、脛骨を前進させることです。脛骨を前進させ、推進力を生むことです。


このとき、脛骨を前進させるためには、足関節を底屈させなければなりません(足首を倒す)。


トウロッカー筋.JPG
図2:アキレス腱による底屈



実は、この足関節を底屈させる力の源は、なんと、筋肉ではなく、主にアキレス腱なのです!(図2)


反対側の足が床に着くと、フォアフットロッカーが生じていた脚にかかっている力(体重など)が、急速に小さくなっていきます。このため、足関節をしっかり固定する必要がなくなり、ヒラメ筋腓腹筋は、急速に力を弱めます。


一方、フォアフットロッカーが終わるまで、アキレス腱は、ヒラメ筋腓腹筋の力によって引き伸ばされています。そして、反対側の足が床に着くことにより、脚にかかっている力が急速に小さくなり、また、ヒラメ筋腓腹筋の力が弱くなると、引き伸ばされていたアキレス腱は元の長さに戻ろうと縮まります。


このアキレス腱の縮まる力で、足関節は底屈していくのです!そして、脛骨は前進していきます。


このように、アキレス腱は、バネのような働きをしているのです。


整理すると次のようになります。
@アキレス腱が、ヒラメ筋腓腹筋の力によって引き伸ばされる
A反対側の足が床に着く
B脚にかかっている力や、ヒラメ筋腓腹筋の筋肉の力が小さくなる
C引き伸ばされていたアキレス腱が、元の長さに戻ろうとして縮まる
D足関節が底屈する
E脛骨が前進する



前回、プッシュオフ(push off:踏み切り、蹴り出し)という用語を紹介しました。このプッシュオフという用語は、このトウロッカーのときに用いられる方が適切だと思われます。


ただ、トウロッカーでのプッシュオフは、身体を前進させるものではなく、脚を前進させるものです。



以上のように、トウロッカーは、反対側の足が床に着くことで始まり、足趾が床から離れることで終わります。


今回で正しい歩き方を理解するために必要な、4つのロッカー機構の説明は終わりになります。次回は、推進力の生成についてまとめます。(^^)/


つづく・・・


〈主な参考文献〉
Jacquelin Perry,Judith M. Burnfield:ペリー 歩行分析 正常歩行と異常歩行 原著第2版
(武田功・他監訳).医歯薬出版,2012.

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2013年06月06日

推進力の生成H【歩行の基本J】

◎推進力の生成のまとめ


前回まで、推進力の生成について説明してきました。今回はそのまとめをしたいと思います。(^^)/


私たちが歩くときの推進力は、主に次の2つで作られます。
@重力による身体の前方への落下
A振り出される脚の前方へ進もうとする力


特に@が主要な推進力となります。


ロッカー機構まとめ.JPG
図1:立脚側下肢のロッカー機構



@での推進力を生成、維持するために、ロッカー機構という仕掛けを利用しています(図1)。


ロッカー機構には、段階的に次の4つのものがあります。
1.ヒールロッカー(踵ロッカー)⇒図1:赤〜緑
2.アンクルロッカー(足関節ロッカー)⇒図1:緑〜紫
3.フォアフットロッカー(前足部ロッカー)⇒図1:紫〜青
4.トウロッカー(足趾ロッカー)⇒図1:青〜橙
トウロッカーの終わりは、反対側下肢のヒールロッカーの終わり(図1:半透明緑)にあたる



推進力が生成されるときは、「3.フォアフットロッカー」のときです。このとき、「@重力による身体の前方への落下」(立脚側下肢)、「A振り出される脚の前方へ進もうとする力」(遊脚側下肢)が生じます。


また、Aでの推進力は、「4.トウロッカー」でのアキレス腱が縮もうとする力が基になっています。


ちなみに、Aでの推進力は、振り出す脚のスピードを速くすると、より大きくなります。その結果、歩くスピードが速くなります。


振り出す脚のスピードを速くするには、意識的に股関節を屈曲させたり(脚の付け根を素早く曲げる)、膝関節を伸展させたりします(膝を素早く伸ばす)。


以上のようにして、私たちは歩くための力を生み出しているのです。このことをしっかり理解して、正しい歩き方を身につけましょう。(^^)/


次回からは、衝撃の吸収について説明していきます。(^^)/


つづく・・・


〈主な参考文献〉
Jacquelin Perry,Judith M. Burnfield:ペリー 歩行分析 正常歩行と異常歩行 原著第2版
(武田功・他監訳).医歯薬出版,2012.

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2013年06月16日

衝撃の吸収@【歩行の基本K】

B衝撃の吸収

「衝撃を吸収する」ということについて、みなさんはどのようなことが思い浮かぶでしょうか??


荷物を宅急便で出すときに、段ボールに緩衝材を入れることでしょうか?


飛んできたボールを受け取るとき、手や足を後ろへ引きながら受け取ることでしょうか?


ジャンプして着地するとき、脚を曲げながら着地することでしょうか?


どれも有効に衝撃を吸収できますよね。(^^)/


「衝撃を吸収する」とは、「加わる力をできるだけ小さくする」ということです。


では、これらの「衝撃の吸収」、どのようなしくみで衝撃が吸収されるのでしょうか??



ここからは、少し物理の話になります。


物体には、物体の質量をm、物体の速さをv、物体に加わる力をF、物体に力が加わっている時間をtとすると、次の関係が成り立っています。

力積.jpg

式1:運動量の変化と力積



mvは、物体の質量と速さを掛けたもので、物体の運動の激しさを表し、運動量といいます。


Ftは、物体に加わる力とその時間を掛けたもので、力積といいます。


式1は、「運動量の変化は加えられた力積に等しい」ということを表しています。


式1の左辺の運動量の変化は、同じ物体では速さの変化(v1→v2の変化)ということになります。


式1の右辺の力積は、運動量の変化が同じ(左辺の値が同じ)なら、力を加えられた時間が短ければ力の大きさは大きくなり、その時間が長ければ力は小さくなるということになります。



例えば、時速60kmで飛んできたボールを手で受け止めるときを考えてみましょう。


飛んできたボールを受け止めるということは、手の力で、時速60kmのボールの速さを、0にするということです。つまり、ボールの運動量を変化させるということです。


このとき、式1から、手にかかる力の大きさは、どのくらいの時間をかけてボールの速さを0にしたかにかかっています。つまり、1秒かけてボールを受け止めるより、5秒かけてボールを受け止める方が、手にかかる力は小さくなります。


以上のことから、「衝撃の吸収」には、力を受け止める時間が関係していることが分かります。


つまり、「衝撃を吸収する」には、「できるだけ長い時間をかけて力を受け止めると良い」、ということが分かります。


次回は、歩行時の衝撃の吸収について説明していきます。(^^)/


つづく・・・


〈主な参考文献〉
Jacquelin Perry,Judith M. Burnfield:ペリー 歩行分析 正常歩行と異常歩行 原著第2版
(武田功・他監訳).医歯薬出版,2012.
Donald A Neumann:筋骨格系のキネシオロジー(嶋田智明・他監訳).医歯薬出版,2005.
小出昭一郎,阿部龍蔵,他:詳説 物理.三省堂,1988.

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2014年01月05日

衝撃の吸収A【歩行の基本L】

1.歩行時の衝撃の吸収

私たちが何気なく行っている歩行ですが、足が床に着くとき、毎回大きな衝撃が身体に加わっています。


私たちが歩いているとき、通常は踵から床に着きますが、このとき踵は約1cmほどの高さから床に落下しています。そして、身体に大きな衝撃が加わります。


私たちの身体には、この衝撃から身を守るために、「衝撃の吸収」のために、いくつかの仕掛けが備わっているのです。


つまり、私たちの身体には、床に接地するときにかかる体重という力を、時間をかけて受け止めるしくみが備わっているのです。


この「衝撃の吸収」は、主に足関節、膝関節、股関節で行われます。どのように行われるかというと、長い時間をかけて関節の動きを止めることで行われます。


これを可能にしているのは、それぞれの関節の周囲にある筋肉の働きです。この関節の動きや、筋肉の働きが悪いと、身体にとってダメージの大きい歩き方になってしまいます。


次回は、足関節での衝撃の吸収について説明していきます。(^^)/


つづく・・・


〈主な参考文献〉
Jacquelin Perry,Judith M. Burnfield:ペリー 歩行分析 正常歩行と異常歩行 原著第2版
(武田功・他監訳).医歯薬出版,2012.
Donald A Neumann:筋骨格系のキネシオロジー(嶋田智明・他監訳).医歯薬出版,2005.
小出昭一郎,阿部龍蔵,他:詳説 物理.三省堂,1988.

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2014年01月13日

衝撃の吸収B【歩行の基本M】

2.足関節での衝撃の吸収

足関節衝撃吸収.jpg
図1:踵接地時の足関節の底屈



私たちは歩くとき、通常は踵から床に足が着きます(図1-a)。この踵が床に着いた瞬間、足関節は少し底屈します(足首が少し倒れる)(図1-b)。その角度は約5°です。その後、足関節は固定されます(動かなくなる)。


この足関節が少し底屈している間に、衝撃の吸収が行われています。言い換えると、「踵が床に着くとき、足関節が少し底屈してくれるおかげで、衝撃を吸収することができる」、ということになります。


この足関節の底屈は、適切な量、適切な時間をかけて行われなければ、衝撃吸収の効果が薄れたり、正しい歩き方を保てなくなったりしてしまいます。


足関節底屈の量が小さかったり、底屈する時間が短かったりすると、衝撃を十分に吸収できず、足関節などに大きな力が加わり、身体を損傷してしまいます。


足関節底屈の量が大きいと、衝撃を吸収している途中で足底(足の裏)が床に着いてしまったりして、正しい歩き方を保てなくなってしまいます。



足関節衝撃吸収筋肉.jpg
図2:脛骨前面の筋肉の働き



この足関節の底屈をコントロールしているのが、脛骨前面にある筋肉です。具体的には、前脛骨筋長趾伸筋長母趾伸筋などです(図2-a)。


前脛骨筋は主に足関節を背屈させる筋肉、長趾伸筋は主に第2〜5趾(足の人差し指〜小指)を伸展させる筋肉、長母指伸筋は主に母趾(足の親指)を伸展させる筋肉です。


簡単に言うと、前脛骨筋は足首を反らせる筋肉、長趾伸筋は主に足の人差し指〜小指を反らせる筋肉、長母指伸筋は主に足の親指を反らせる筋肉です。


長趾伸筋長母趾伸筋は、足関節を背屈させる作用も持っています。


ちなみに、脛骨前面の筋肉の中で最も大きな筋肉は、前脛骨筋です。


これらの脛骨前面の筋肉は、踵が床に着いた直後からは、筋肉自体が伸ばされながら力を発揮していきます。


この筋肉が伸ばされながら力を発揮している状態は、遠心性収縮と呼ばれています。ちなみに、筋肉が縮みながら力を発揮している状態、つまり普通に腕を曲げるようなときの状態は求心性収縮、筋肉の長さが変わらずに力を発揮している状態は等尺性収縮と呼ばれています。


つまり、脛骨前面の筋肉が、適切な遠心性収縮をすることで、足関節の底屈をコントロールしています。


そして、この脛骨前面の筋肉が、時間をかけて足関節を固定することにより、衝撃を吸収するのです。


以上のことから、足関節での衝撃の吸収は、脛骨前面の筋肉(前脛骨筋長趾伸筋長母趾伸筋など)の働きが重要であることが分かります



以上のしくみで、足関節での衝撃の吸収は行われています。次回は、膝関節での衝撃の吸収について説明していきます。(^^)/


つづく・・・


〈主な参考文献〉
Jacquelin Perry,Judith M. Burnfield:ペリー 歩行分析 正常歩行と異常歩行 原著第2版
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