long-distance runners in the long-distance races
1) Kyoto University of Education ， 2) Graduate School of University of Tsukuba 3) Ibaraki Prefectural University of Health Science ， 4) Graduate School of Juntendo University
5) Primary Teacher of Osaka Prefecture
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これまで長距離走におけるバイオメカニクス 的研究は少なく，世界一流選手の走動作の特徴に 関する報告は少ない．1991 年東京世界陸上大会 においてもバイオメカニクス研究は走スピード とストライド，ピッチのみの分析であった．一方，
短距離走では東京大会のバイオメカニクス的分 析からキック動作を中心にキネマティクス的特 徴が明らかにされ，日本人選手の疾走技術の改善 に役立つ示唆を提供している．長距離走では走速 度が短距離ほど高くないため，選手の個々の特徴 が大きく，共通性のある走技術を明らかにするこ とは困難であると考えられるが（Williams and Cavanagh，1987），一流選手の走動作の特徴をバ イオメカニクス的に記述し，蓄積していくことは，
長距離走の走動作の改善法やジュニア期に習得 すべき走動作のモデルを構築していくために役 立つであろう．本稿では，大阪世界陸上大会の男
女 5000mおよび 10000m レースにおける上位 3
選手および日本人選手の走動作をバイオメカニ クス的手法を用いて分析し，世界一流選手の走動 作の特徴を明らかにするとともに日本人選手の 走動作の課題を検討するものである．
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長距離レースにおける走動作を分析するため バックストレートのスタンド上段に１台のデジ タルビデオカメラで固定撮影した．撮影スピード は60 fields/s，シャッタースピードは明るさによ り500～1000であった．レースの撮影に先立ちコ ースに距離が既知のマークを固定したキャリブ レーションポールを 5 か所に垂直に立てて撮影 した．カメラの画角は1サイクルが撮影できるよ
うに 7mとした．また，200m ごとの通過タイム を読み取るように 1 台のデジタルビデオカメラ で先頭集団を追従撮影した．
分析対象者は決勝レースにおける上位 3 選手 と決勝もしくは予選レースにおける日本人選手
とした．5000mでは日本人選手が予選を通過した
場合は決勝レースを，通過しなかった場合は予選 レースを分析した．撮影した映像をパソコンにキ ャプチャし，動作分析システム Frame-DIAS�を 用いて分析対象者の身体分析点23点を右足接地 から次の右足接地，あるいは左足接地から次の左 足接地までの 1 サイクルにわたってデジタイズ した．
デジタイズで得られた座標は，キャリブレーシ ョンポイントから算出された DLT パラメータを 用いて2次元座標に変換した．2次元座標は４次 のバターワースフィルタを用いて，座標点の水平 および垂直成分（X 座標と Y 座標）ごとに決定 した遮断周波数で平滑化した．阿江（1996）の身 体部分係数を用いて部分および全身の重心位置 を算出した．
得られた座標データをもとに，以下の項目を算 出した．
1) ストライド・ピッチ
① ストライド：1サイクルに身体重心が進んだ 距離の1／2
② ピッチ：左右1歩の平均時間をコマ数から算 出し，その逆数
③ 支持時間：左右の足の接地から離地までの平 均時間
④ 非支持時間：左右の足の離地から接地までの 平均時間
⑤ 滞空時間比：非支持時間を支持時間で除した
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2) キネマティクス
大腿および下腿角度・角速度
大腿および下腿の角度の定義を図1に示した．
角速度はそれらを数値微分したもので，正は反時 計回り，負は時計回りを示す．
⑥ 足および膝関節角度・角速度
足および膝関節角度の定義を図 1に示した．
角速度はそれらを数値微分したもので，正は 伸展，負は屈曲を示す．
3) エナジェティクス
⑦ 平均パワー
⑧ 1 サイクルの力学的仕事を身体部分の力学 的エネルギーの変化を部分間および1サイク ル に わ た っ て 合 計 し て 算 出 し （Wwb； Pierrynowskiら，1980），それを1サイクルの 時間で除したもの．
⑨ 力学的エネルギー利用の有効性指数（EI） 身体重心の1サイクル平均の並進運動エネル ギーを力学的仕事で除したもの（榎本ら，
1999）．
⑩ 力学的エネルギーの伝達量
1コマの身体部分の力学的エネルギーの増大 量と減少量の同量を伝達が生じた量とみな し，1サイクルで合計したもの．有効鉛直ス ティフネス（Kv）
接地時の鉛直下向きの身体重心の運動量を
支持期前半時間で除して平均力を求め，支持 期前半の身体重心の鉛直変位で除したもの．
3� 男子 5000m
1) 走速度，ストライド，およびピッチ
表1は，決勝レース上位3選手および予選レー スにおける日本人選手の 1000mごとの通過タイ ムを示したものである．優勝したラガト（アメリ カ）のタイムは，13分45秒81と平凡であった．
2位のキプチョゲ（ケニア），3位のキプシロ（ケ ニア）は，ラガトとの差はそれぞれ0.13秒，0.90 秒と僅かであった．ラガトの最初の 1000m は 3 分01秒01と非常に遅く，その後は2分40秒台 で推移し，ラスト1000mは2分22秒99と非常 に速かった．
図2は，決勝レース上位3選手および予選レー スにおける日本人選手の200mごとのスピードの 変化を示したものである．上位3選手はスタート 後，スピードが大きく低下したが，1800m から
2600mまで一度大きくスピードを増大していた．
その後，スピードが低下し，4000mまで徐々に増 大しながら推移し，4000m以降で大きく増大して いた．上位3選手のラスト200mでのスピードは それぞれ7.72，7.57，7.41m/sと，ラスト200mで 勝敗がついていた．日本人選手は予選ということ もあるが，三津谷と松宮ともにスピードの変化が 小さく，平均的なスピードで走っていた．
表 2は，上位3選手と日本人選手の4周目と 12周目の分析区間における走速度，ストライド，
ピッチ，支持時間，非支持時間，および滞空時間 比を示したものである．ラガトの走速度は4周目 で5.57m/s，12周目で7.93m/sと大きくスピード を増大していた．このとき，ストライドは1.86m から2.18m，ピッチは3.00steps/sから3.64steps/s と，ストライドとピッチの両方が大きく増大して いた．この傾向は，キプチョゲとキプシロにも同 様に見られた．一方，ラガトの支持時間は，4周 目で0.175秒から12周目で0.125秒と大きく低下 し，非支持時間は0.158秒から0.150秒とあまり 変化していなかった．キプシロは，支持時間が
－ ＋
大腿角度
下腿角度 膝関節角度
足関節角度
図 1 大腿および下腿角度，足および 膝関節角度の定義
表 1 男子 5000m 決勝レースにおける上位 3 選手および予選レースにおける日本人選手の 通過タイムとラップタイム
1000m 3 : 01.01 3 : 00.80 3 : 01.72 2 : 47.40 2 : 51.12
2000m 5 : 47.71 2 : 46.70 5 : 47.53 2 : 46.73 5 : 48.33 2 : 46.62 5 : 38.41 2 : 51.00 5 : 36.67 2 : 45.55 3000m 8 : 37.22 2 : 49.50 8 : 37.00 2 : 49.47 8 : 37.08 2 : 48.75 8 : 32.50 2 : 54.10 8 : 22.97 2 : 46.30 4000m 11 : 22.82 2 : 45.60 11 : 22.72 2 : 45.72 11 : 22.43 2 : 45.35 11 : 17.43 2 : 44.93 11 : 06.67 2 : 43.70 5000m 13 : 45.81 2 : 22.99 13 : 45.94 2 : 23.23 13 : 46.71 2 : 24.28 14 : 06.55 2 : 49.11 13 : 54.83 2 : 48.17 1. Lagat (USA) 2. Kipchoge (KEN) 3. Kipsiro (KEN) H1-15. Mitsuya (JPN) H2-15. Matsumiya (JPN)
0.183秒から0.158秒，非支持時間が0.150秒から
0.125 秒と両方が減少していた．そして滞空時間
比は，ラガトが0.90から1.20と大きく増大して いたのに対し，キプシロは0.82から0.79と減少 していた．
一方，日本人選手は4周目では上位3選手と走 速度に大きな差はなかったが，12 周目では三津 谷が走速度をわずかに増大，松宮が減少していた．
両者ともストライドの減少と支持時間の増大が 見られた．身長に対するストライドは，上位 3 選手が12周目で1.2以上になっているのに対し，
三津谷と松宮は4周目で1.12と1.10，12周目で 1.09 と 1.07 と小さかった．さらに，滞空時間比 は，ラガトが12周目で1.20で最も高かったのに 対し，三津谷と松宮は，4周目で0.90と0.80，12 周目でともに 0.76 と小さかった．日本人選手は ストライドとピッチともに高めることができず に，レース終盤で走速度を大きく増大できなかっ たと言える．
以上のことから，ラガトは短い接地時間で大き なストライドを獲得できたためラストスパート で大きな走速度の増大が達成できたと考えられ
る．また，長距離走において，とくにラストスパ ートにおける急激なスピードアップにはストラ イドとピッチの両方を増大させることが必要で あることが示唆される．
2) エナジェティクス
表3は，4周目と12周目における上位3選手 と日本人選手の力学的エネルギー利用の有効性 指数（EI），平均パワー（MP），有効鉛直スティ フネス（Kv），力学的エネルギーの伝達量（Tb） を示したものである．
4周目でのEIは，三津谷が2.60で最も大きく，
松宮が 2.04で最も小さかった．上位3選手では 12周目でEIが増大していたのに対し，日本人選 手は減少していた．4周目での平均パワーは松宮 が14.7W/kgで最も大きく，ラガトが9.6W/kgで 最も小さかった．12 周目では 4名が増大してお り，ラガトは18.5W/kgと大きく増大していた．4 周目におけるKvは外国人選手で小さく，日本人 選手で大きかったが，12 周目では日本人選手が 減少しているのに対し，外国人選手は大きく増大 していた．Tbは4周目では上位3選手と日本人 Distance (m)
5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0
B.Lagat E.Kipchoge M. Kipsiro Mitsuya Matsumiya
Running speed (m/s)
図 2 男子 5000m 決勝における上位 3 選手および予選における日本人選手の走スピードの変化 表 2 男子 5000m における走速度、ストライド、ピッチ、支持時間、非支持時間および滞空時間比
rap Running Velocity (m/s)
Step length (m)
Step length /
Height
Step frequency
(steps/s)
Support time (s)
Non-support time (s)
Flight ratio
4 5.57 1.86 1.06 3.00 0.175 0.158 0.90
12 7.93 2.18 1.25 3.64 0.125 0.150 1.20
4 5.55 1.81 1.06 3.08 0.175 0.150 0.86
12 7.79 2.14 1.26 3.64 0.133 0.142 1.06
4 5.93 1.98 1.14 3.00 0.183 0.150 0.82
12 7.83 2.22 1.28 3.53 0.158 0.125 0.79
4 5.79 1.83 1.12 3.16 0.167 0.150 0.90
12 5.81 1.79 1.09 3.24 0.175 0.133 0.76
4 6.00 1.80 1.10 3.33 0.167 0.133 0.80
12 5.68 1.75 1.07 3.24 0.175 0.133 0.76
Lagat
Kipchoge
Kipsiro
Mitsuya
Matsumiya
選手の間に大きな差はないが，12周目では上位3 選手が大きく増大していたが日本人選手はほと んど変化がなかった．4周目と 12 周目ともにキ プシロが最も大きく，24.6J/kgと50.8J/kgであっ た．
以上のことから，レース終盤において上位 3 選手は EI，MP，Kv，Tb を増大していたが，日 本人選手は MP 以外は増大していなかったこと がわかった．またその増大の違いから，レース終 盤でのスピードの増大に，ラガトはパワーと Kv 増大タイプ，キプチョゲはEIとKv増大タイプ，
表 3 男子 5000m における力学的エネルギー利用の有効性指数（EI），平均パワー（MP）
および有効鉛直スティフネス（Kv）、力学的エネルギーの伝達量（Tb）
rap
4 2.41 9.6 213.6 21.3
12 3.09 18.5 1681.2 43.4
4 2.31 10.3 319.7 21.3
12 6.02 9.2 1468.6 47.8
4 2.44 10.8 285.9 24.6
12 4.22 12.8 940.3 50.8
4 2.60 10.2 509.6 23.2
12 1.92 14.2 449.8 23.1
4 2.04 14.7 801.5 21.8
12 1.74 15.0 551.1 20.8
Matsumiya
EI KV
(N/m)
Tb (J/kg) MP
(W/kg) Lagat
Kipchoge
Kipsiro
Mitsuya
Lagat
Kipchoge
Kipsiro
Mitsuya
Matsumiya
図 3 男子 5000m における上位 3 選手と日本人選手の 12 周目における 1 サイクルの走動作のスティックピクチャ