疾走能力に影響を及ぼす動作要因

奈良教育大学学術リポジトリNEAR

疾走能力に影響を及ぼす動作要因

著者 尾縣 貢, 中野 正英

雑誌名 奈良教育大学紀要. 自然科学

巻 40

号 2

ページ 21‑28

発行年 1991‑11‑25

その他のタイトル The Movement Factors Influencing on Running Ability

URL http://hdl.handle.net/10105/1776

奈良教育大学紀要 第40巻第2号(自然)平成3年

iull. Nara Univ. Educ. Vol. 40. No. 2 (Nat.). 1991

疾走能力に影響を及ぼす動作要因

尾 願   貢・中 野 正 英

(奈良教育大学体育学教室) (平成3年4月30日受理)

The Movement Factors Influencing on Running Ability

Mitsugi OGATA and Masahide NAKANO

(Department of Physical Education, Nara University of Education, Nara 630, Japan ) (Received April 30, 1991)

Abstract

The purposes of this study were to clarify the movement factors influencing on running abil‑

ity, and to examine the re一ationships among these factors and others. Sixteen male sprinters par‑

ticipated in the experiment in which their form in sprint running was filmed.Variables of analy・

sis were : 1) running velocity, 2) step frequency and stride length, 3) body angle, and 4) angu‑

larvelocity.

The results were as follows :

I. Both step frequency and stride length had no significant relationship with running velocity.

2. Characteristics of sprinters who had higher running velocity were to carry the recovery leg more forward at the moment of their foot contact, to swing the recovery leg backward faster prior to contact, and to locomote their body faster during support period.

3. Pulling the recovery leg backward extensively was causative of the timing delay in carrying the recovery leg. That delay seemed to be a factor which reduced running velocity,

4. Increasing velocity of the recovery leg prior to contact seemed to help body locomotion faster during support period.

5. Having consciousness of landing foot near the body seemed to be effective in getting up velocity of the recovery leg prior to contact.

日     的

猪飼ら5)は,運動の成果(Performance)を次式で示しているが,短距離走のPerformanceも

Performance ‑ Cybernetics ∫ Energy (Motivation)

この式で表すことができる.短距離走の場合 Energy (Physical resources)には筋収縮力,筋 収縮持続力などの体力的要素が該当し,これをPerformanceに変換する過程にCybernetics要 莱(技術)が介在する.すなわちトレーニングにより高められた体力を最大限に生かし, 高いPerformanceに結び付けるためには合理的な技術が要求されると考えられる.そのため, これまでにも疾走能力(速度,ピブチ,ストライド)と技術(疾走動作)との関係が検討さ

21

・)O

尾 牒   貢・中 野 正 英

れ2),4),8).9).10).12).14),15)合理的な疾走動作が明らかにされてきた.しかし,これらの報告は,症 走能力と‑動作要因間の関係(例:疾走速度と大腿の引き上げ角度)を取りあげたものがほとん どである.ところが走運動は典型的な循環運動であり6),それぞれの動作要因は相互に関係して いるため一つの動作を独立したものとして考えることには問題がある.従って,ある動作を指導 する場合でも,それに関連する動作を併せて指導することが効果的だと考えられる.

そこで,本研究ではコンピューターを利用した画像分析により疾走能力と関係のある動作要因 を明らかにしたうえで,それらの要因と他の動作要因との関係を検討することにより短距離走の 技術指導のための基礎資料を得ることを目的とした.

方     法

WKlヨ

男子短距離走者16名(年齢20.8±1.6yrs,身長173.3±4.0cm,体重65.9±4.2kg, 100m実験記録 ll.24±0.33sec)を被検者とし,最高速度に到達していると考えられる100m疾走中の40‑50m区 間5).ll)の疾走動作を高速度ビデオカメラ(Nac,200f. p. s.)により撮影した.撮影区間の走路の 両サイドには,ビデオ画像の縮小率が判別できるように1m間隔でマークを置いた.また疾走中 の時間経過が判別できるように,フイルムには1/200secのタイムを写しこんだ.実験の器具設 定は, Fig‑ 1の通りであった.

100m    50m

▲

Camera

Fig. 1 Schematic illustration for placement of equipment for filming.

2.画像分析

撮影により得られた画像は,ビデオプレイヤー(NationalNV‑FS90)からパーソナルコンピュー ター(SharpCZ‑888C)へ送り,スーパーインポーズ機能を利用することによりコンピューター 画面とビデオ画像を合成した. 45m付近のランニング1サイクルに該当するフレームとその前後 10フレームずつを対象とし,各フレーム毎に分析に必要な身体部位(肘関節点,肩峰点,外果点, 膝関節点,大転子)の座標を読み取った.座標値は,ディジタル・フィルタ一法16) (Cutoff欄 波数IOHz)により平滑化した.

平滑化された座標値から,これまでの疾走能力や疾走動作に関する研究報告2).4).8),9).10),12)・14),15)

を参考にD‑6)の変位,速度,角度,角速度などの力学的変数を算出した.なお,角度,角速

度は左脚を分析の対象とした.

疾走能力に影響を及ぼす動作要因

²³

本研究では支持期を足が地面に接している期間,非支持期を離れている期間,回復期を脚が離 地し,再び同じ脚が接地するまでの期間と定義した.

1) 100m疾走タイム(100m runningtime intheexperiment : rt) :実験時の100m疾走の記録を 潮定L/j.

2)撮影区間(40‑50m区間)の平均疾走速度(runningvelocity:RV) :フイルムから40mと 50m地点の通過タイム(トルソーが各地点真上を通過した時点のタイム)を読み取り,所要

タイムから平均速度を算出した.

3)どツチ(step frequency:SF) :ランニング1サイクルに該当するフイルムフレーム数から 左右2歩の平均ピッチを算出した.

4)ストライド(stridelength:SL) :フイルムから左右2歩の平均を算出した.また,ストラ イドの身長比(stride length/body height : SL/H)も算出した.

5)身体角度(角の定義はFig. 2参照)

a)膝関節角度:大転子と腔骨点を結んだ線分と 腔骨点と外果点を結んだ線分が成す角度.接 地時の角度(knee angle at the moment of foot contact : K 1),支持期の最小角度

minimum knee angle during support peirod二

K2),離地時の角度(kneeangleatthem0‑

ment of take‑off : K3 ),回復期の最小角度

(minimum knee angle during recovery period

:K4)を算出した.

b)股関節角度:大転子と腔骨点を結んだ線分が 大転子から下した鉛直線と成す角度.鉛直線 を0度とし,それより前方を正の角度,後方 を負の角度とした.右足接地時の角度(hip

angle at the moment of right foot contact :

Fig. 2 Schematic illustration for body angle.

Hl),回復期の最小角度(minimum hip

angle during recovery period : H 2 回復期の最大角度 maximum hip angle during recoveryperiod :H3)を算出した.

C)脚角度:大転子と外果点を結んだ線分が大転子から下した鉛直線と成す角度.角度の正負 は股関節角度と同じ.接地時の角度(legangle atthemomentoffootcontact: Ll )と離 地時の角度(legangle at the momentoftake‑off : L2 )を算出した.

6)角速度

a)膝関節角速度:離地から回復期の最小膝関節角度に至るまでの平均角速度(膝関節屈曲角 速度, angular velocity of knee flexion : KF),回復期の最小膝関節角度から接地に至るま での平均角速度(膝関節伸展角速度 angular velocity of knee extension : KE)を算出した.

b)股関節角速度:回復期の最小股関節角度から回復期の最大股関節角度に至るまでの平均角 速度(股関節屈曲角速度, angular velocity oHlip flexion : HF),回復期の最大股関節角度 から接地に至るまでの平均角速度(股関節伸展角速度, angular velocity of hip extension : HE)を算出した.

24 尾 豚   京・中 野 正 英

C)脚角速度:支持期の平均脚角速度(支持期の脚角速度, angular velocity oflegduringsup‑

port period ‥ LSP),接地直前の脚角速度(angular velocity of leg directly before foot con‑

tact: LBC)を算出した.

結果 と考察

Tablelは,分析項目の平均値と標準偏 差, Table2は,各分析項目間の相関係数 とその有意水準を示している.

疾走速度‑ピッチ×ストライド とい う関係式から,疾走速度はピッチとストラ イドに規定されることは明らかであるが, 本研究では疾走速度とピッチ,ストライド, ストライドの身長比の間には有意な相関関 係は認められなかった.これは,速いピッ チや大きなストライドが単純に高い疾走速 度に結び付くのではなく,その個人にあっ たピッチとストライドとの割合が存在する ことを示唆するものである.

疾走速度と有意な関係にあった項目は, 右足接地時の股関節角度,接地直前の脚角 速度,支持期の脚角速度の3項目であった.

これら3項目と他の項目との関係を表した のがFig. 3である.

尾県・関岡12)は,高速度群(疾走速度 9.18±0.10m/secj,低速度群(疾走速度 8.62±0.23m/sec,),非鍛練者群(疾走速 度7.67±0.25m/sec)の疾走動作を比較し, 高速度群の特徴として振り出した脚が接地 する瞬間に回復脚がより前方に位置するこ

とをあげている.これは,右足接地時の股 関節角度が大きい者ほど疾走速度が高いと いう本研究の結果と一致するものである.

また,この角度と回復期の最小股関節角度 は有意な正の相関関係にあることから回復 脚を大きく後方に引くことが回復脚の前方 への振り出しのタイミングを遅らせ,疾走 速度低下の原因になると考えられる.これ に関する指導では離地後すばやく大腿を前 方へ運ぶ意識を持たせるとともに,腰屈筋

Table. 1 Mean and standard deviation values of variables.

Variables Mean S. D

RT (sec)

RV (m/sec) SF (Hz) SL(m SL/H Angle (deg)

KI K2 K3 wm HI H2 H3 Ll l.2

ll.24   0.33 9.83   0.29 4.47    0.25 2.21   0.ll 1.27    0.05

e

n

o

蝣

*

#

c

o

o

o

O O   N  

<

N   I M  

^

LO CO ITD CO

1

1

1

I

r

O O   M   ( C   C O   I D   f f )   だ U   3

ifi lfi LO lfi N M it H IM

Angular velocity (rad/sec) ma

KF.

F HE LSP LBC

14.33 13.17 8.60 6.25 9.96 1.80

C v ]   C O   C O   O O   C U   3

O   t O   " i O ‑ * #   n J

o   o   o   o RT: 100m running time in the experiment, RV: running velocity, SF: step frequency, SL: stride length, SL/H:

stride length/body height, Kl: knee angle at the moment of foot contact, K2: minimum knee angle during support period, K3: knee angle at the moment of take‑off, K4:

minimum knee angle during recovery period, HI: hip angle at the moment of right foot contact, H2: minimum hip angle during recovery period, H3: maximum hip angle during recovery period, LI: leg angle at the moment of foot contact, Lz: leg angle at the moment of take‑off, KF:

angular velocity of knee flexion, KE: angular velocity of knee extension, HF: angular velocity of hip flexion, HE:

angular velocity of hip extension, LSP: angular velocity

of leg during support period, LBC: angular velocity of leg

directly before foot contacL

Table 2. Matrix of correlations for 20 selected variables.

Variables (1) (2) (3  (4  (5)  6 (7) (8) (9) (10) (ll) (1 2) (13) 14) (15) (16 (ll)

ng time in the exper nt, RV: running velocity, SF: step frequency, SL: stride‑ length, Sl./Hニstrki。、 IenKth/body heiKht. Kl: ktlw angle at the moment of foot contact.

K2: minimum knee angle during support period, K3: knee angle at the moment of take‑off, K4: minimum knee aitglL‑ during re…very pe、nod. Hl: hip angk at the moment of i ght foot

contacL H2: minimum hip angle during recovery peril>d, 113: maximunl hip angle duriiュR recovery pく?riod. Iノ1 1し・a aiiKlC蝣at tht一moment of foot contact. Iノ2: leg angli‑ at the moment of take‑off. KF: angular velocity of knee fie , KE: angular velocity of knee extension, HP: angular velor ty of hip fitユ on, UK: unサula elocity of hip extension. LSP:   こir veloe‑

ty of lt'K during support period. LliC'annular velocity of leg directly bビ  蝣foot contacL nal pointsこire onllttlJd.    ・・ホ:Pく(),001 ** :P<0.01 * :P<0.05

&

,L 蒜A il :潔 い増 ir ti '. iヰ Sh i¥ t:

¥>

i

26 尾 願   頁・中 野 正 英

running velocity

(RV)

641 ノ 工.587 ＼ 791

hip angle at the m0ment of right foot contact(H 1 )

minimum hip angle during recovery

period (H2)

angular velocity of hip extension

(HE)

angular velocity of leg directly before foot contact(L B C )

leg angle at the moment of foot

angular velocity of hip flexion

(HF)

angular velocity of leg during support

period (LSP)

Fig. 3 Movement factors influencing on running velocity・

Figures are coefficients of correlation.

群のエキセントリックおよびコンセントリックな筋収縮力を高めることが強調されるべきであ る.なぜなら腰屈筋群は回復期前半で後方へ回転している大腿のエネルギーを吸収し,次いでそ れを前方へ回転させるための正パワーを生じる1)からである.

接地直前の脚角速度が高いということは,前方へ振り出した脚を勢い良く後方へ振り戻しなが ら接地していることを指す.この振り戻し動作が速いと支持期前半のブレーキが小さくキックで 加速を得やすくなると言われており13)そのため速い振り戻しが高い疾走速度に結び付いたと 推測できる.また,この角速度と接地時の脚角度との間に有意な負の相関関係が認められたこと から接地直前の脚の振り戻し動作が速い者ほど足を身体近くに接地したと言える.本研究では疾 走速度と接地時の脚角度との間に有意な関係は認められなかったが Deshon4',宮九7)は,この 2要因間に有意な関係が認められたことを報告している.しかし,接地時の脚角度と接地直前の 脚角速度との間に有意な負の相関関係,接地直前の脚角速度と疾走速度との間に有意な正の相関 関係が認められたことから,接地時の脚角度を小さくすることが,接地直前の脚角速度の増大を 招き,間接的に高い疾走速度を得るための条件となりえると推察できる.

また,阿江ら1)は,回復期後半では腰伸筋群が前方へ回転している大腿の機械的エネルギーを 吸収し,接地に先立って大腿を後方へ振り戻すように働き,同時に膝屈筋群が前方へ振り出され る下腿の機械的エネルギーを吸収し下腿の過度の回転を抑制して脚の回復を早め,足の接地位置 が身体重心近くになるように働くと指摘している.同様に ChapmanandCaldwell も膝屈筋群 の発揮する負パワーが下腿の振り戻しに関係し,これが疾走速度を限定する重要な要因となると

疾走能力に影響を及ぼす動作要因

²⁷

疾走速度と有意な関係にあった支持期の脚角速度は,接地直前の脚角速度とも有意な関係に あった.このことから接地前の脚の後方への速度を増すことが支持期の身体移動を速め,その結 莱,疾走速度が高まるという相互関係が推測できる.

要     約 本研究の結果を要約すると次の通りである.

1)疾走速度とピッチ,ストライドとの間には有意な相関関係は認められなかった.

2)疾走速度と有意な相関関係にあった動作要因は,右足接地時の股関節角度,接地直前の脚角 速度,支持期の脚角速度であった

3)右足接地時の股関節角度は,回復期の最小股関節角度と有意な正の相関関係にあった.これ は,回復脚を後方に大きく引くことが前方への振り出しのタイミングを遅らせ,疾走速度低 下の原因になることを示唆するものである.

4)疾走速度,接地直前の脚角速度,支持期の脚角速度の3要因の間には相互に有意な関係が認 められた.この関係からは接地直前の脚の後方への速度を増すことが支持期の身体移動を速 め,高い疾走速度につながると推測できる.また,接地直前の脚角速度は接地時の脚角度と

も有意な関係があった.すなわち回復期後半から接地にかけての脚の振り戻し動作が速けれ ば接地時の脚角度が小さくなると言える.

si m x m

1 )阿江通良・宮下憲・横井孝志・大木昭一一郎・渋川侃二「機械的パワーからみた疾走における下肢機能お よび貢献度」筑波大学体育科学系紀要, 9 : 229‑39, 1986.

2)天野義裕・星川保・松井秀治「走運動における良い動作とは」第7回日本バイオメカニクス学会大会論 文集, 42‑45, 1984.

3 ) Chapman, A. E. and Caldwel), G. E., "Factors determining changes in lower limb energy during swing in treadmill running". J. of Biomechanics, 16 '. 69‑77, 1983.

4 ) Deshon, D. E., ̀4A cinematographical analysis of sprint running'', Res、 Quart, 35‑ 4 , 451‑55, 1963.

5)猪飼道夫・芝山秀太郎・石井喜八「疾走能力の分析」体育学研究, 7‑3 :59‑70, 1963.

6)マイネル(金子明友 訳),スポーツ運動学,大修館書店, 1981, pp.162‑63.

7)宮丸凱史「短距離疾走フォームに関する研究」東京女子体育大学紀要, 6 :22‑33, 1971.

8)宮下憲・阿江通良・横井孝志・梼原孝博・大木昭一郎「世界一流スプリンターの疾走フォームの分析」

J.J.ofSPORTSSCI., 5‑12 :892‑98, 1986.

9 )村木征人・宮川千秋「短距離疾走の加速過程における運動の変化」東海大学体育学紀要, 3 : 55‑72,

1973.

10)村瀬豊・亀井貞次・星川保「陸上選手と非鍛練者に見られる走行中の足の動きの速さの違いについて」

体育学研究, 16‑5 :273‑79, 1971.

ll)日本陸上競技連盟技術研究部「測定資料」技術・トレーニングに関する測定・調査報告, 1 :57‑108,

1990.

12)尾県頁・開聞康雄「疾走速度に影響を及ぼす要因の検討‑下肢能力と疾走動作の視点から‑」陸上競技

紀要, 2 :21‑28, 1989.

28 尾 願   貢・中 野 正 英

13)小野勝次,ランニング・フォーム,講談社1972,pp.158‑62.

14)斉藤満・星川保・宮下充正・松井秀治「走速度増加に対応する下肢関節の動きについて」体育学研究, 16‑5 :265‑71, 1971.

15) Saito, M., Kobayashi, K., Miyashita, M. and Hoshikawa, T., "Temporal pattern in running" , in Nelson, R. C.

and Morehouse, C. A. (Eds.), Biomechanics IV, University Park Press : Boltimore, 1973. pp. 107‑ll.

16)斉藤慎一・横井孝志「スプラインとディジタルフィルターによるデータスムージングのためのBasicプ ログラム」筑波大学体育科学系紀要, 5 :201‑06, 1982.