歩 行 お よ び駆 け足 中 の 足 部 の歪 み に 関 す る研 究

歩 行 お よ び駆 け足 中 の 足 部 の歪 み に 関 す る研 究

長 沢 光 雄

A

StudyoftheHumanFootStrai n i nW al ki ngandRunnI ng

Mi t s uoNagas awa

Abs t r ac t

Thepur pos eoft hl SS t udyi st or e s e ar c ht hec aus eoft hes t r ai nofhumanf e e ti ne xe r c i ‑ s e.Thr e e‑di me ns i onaldat awe r eobt ai ne dwi t hs t i l lc ame r asandVTR c ame r as. Change s ofangl e sofar t i c ul at i one st ar s ome t ar s e aeandar t i c ul at i ot al oc r ur al i si nwal ki ngandr unni ‑ ngwe r ede f i ni t e l yc he c ke dwhi l et hef e e twe r ei nc ont ac twi t ht hegr ound.Ther e s ul t soft he me as ur e me nts howt hatt hebodywe i ghti nc r e as eandde c r e aas et hel e ngt h,br e adt handhe i ‑ ghtoft hef ootatt her at eoff r om 4% t o2 0%.I twaspr ove dt hatt hef oots t r ai nwas c aus e dnots omuc hbyt hemot orac t i onasbyt hel oadoft hebody.

目 的

足 は運動の場の表面 と力のやりとりを して種種の運動を可能にしている｡また,基本的な歩 ･ 走の運動において も重要な役割を果 している｡このように人間の運動に欠 くことのできない足部 ではあるが,靴に隠れることが多 く,時間経過にともない三次元的に変化するため,運動中の変 容の実態 は明 らかにされていない｡人間の足についての研究 は,医学的立場か ら病的動 きの把 握1)や,機能障害を起 した者に対する機能回復訓練のための知見を求 める研究^'2)³)はかな りなさ れている｡

靴 は力の有効な発揮 と,足の保護に貢献 して,現代のスポーツの成果におよぼす影響を増大 し ている｡ したがって,運動靴の選択は運動を実践する者にとって,真剣に検討 しなければならな い重要な問題になっている4)｡

生身の体の一部である足部 は,運動を起すさまざまな力による,さまざまな変容を示す｡そこ で本研究は,人間の基本的運動である歩行および駆け足中の足部の三次元的変容を,空中に支持

した遊足時 と,体重のかけられた起立時と比較 し,その歪を定量化することを目的 とする｡その 結果 は,運動靴の選択に役立つであろうし,さらに優れた運動靴の製作の参考にもなるであろう｡

方 法

測定場所 は,全天候型陸上競技場の走路の外側で, ゴムチ ップのない,比較的滑 らかな樹脂舗 装がなされた場所で行 った｡被検者 は,平均的スポーツマンで,下記の特徴を有する者である｡

年齢 身長 体重 利 き足 専門種 目

KH 2 4 1 7 4 6 8

YH 1 9 1 7 4 6 7

1

‑ 75‑

3

1m

4

3m

図 1 測定点

(1) 足 幅 (2) 足 長 (3) 足 背 高 (4) 内 果 高 (51 外 果 高

図

2

‑ 76 ‑

静止状態の遊足 と起立時の測定は,マルチ ン人体計測器を用いて,裸足の表皮に貼っけたマー ク間を実測 した (図

1, 2)

m

5mはな した左右斜 め

4

3 5

3)｡写真は四切判に

( SHARPXlt ur bo)で Di r e c tLi ne arTr ans f or mat i on法を用 いて

図3 遊足 スチール写真 図4 更正器

移動運動中の測定は, 5台のVTRカメラを用い,画像分析によって行 った｡ 2台 のナ ショナ ル製電子 シャッター

VTR ( NV‑M2

, 3m後方 ( 0. 8m高)か らと4m側方 (1m高)か

HSV‑20 0)

3m前方 (

8m高)に設置 し被検者の足部を撮影 した｡その後, ビクター製 タイムラブス ビ

( RB‑9000)で再生 した VTR

2 0 0

結 果

実測 した結果では,両被検者の足には特に特徴を表す項 目はな く,平均的な足の形状を してい た｡足長 (鍾点 と足先点間距離) ･足幅 (腔側中足点 と排側中足点間距離)で,体重のかか った 起立時と,かか らない遊足時で 8mmか ら

1 2

4%,足幅で約1 0%増大することにあたる

蓑 1

( Sub.K

測定状態 足 幅 (1) 足 長 (2) 足背高(3) 内 果 高 外 果 高 遊 足 実 測

9 7 2 4 5 1 0 5 8 3 6 8

1 0 5 2 5 4 8 7 7 4 5 3

遊 足 写 真

1 0 6 2 41 ‑ ‑ ‑

起 立 写 真

1 1 3 2 4 9 8 7 7 0 5 6

歩 行 最 小

8 7 ‑ 8 0 6 3 4 0

歩 行 最 大

1 1 2 ‑ ‑ ‑ ‑

駆 け足最小

8 6 ‑ 7 5 6 7 41

単位

m m

ー 77‑

高さに関する歪の割合は,垂力の方向か ら考えて当然ではあるが,水平方向より大 きく,足背 高 (腰骨下端点の高 さ)で2

0

5

1 5

20%程度に

, 2)

表

2

( Sub.YH)

測定状態 足 幅 〔1) 足 長 (2) 足背高(3) 内 莱 高 外 果 高 遊 足 実測

1 0 3 2 5 4 1 0 5 8 8 6 5

1 1 4 2 6 6 8 4 7 6 6 0

遊 足 写 真

1 0 5 2 5 5 ‑ ‑ ‑

起 立 写 真

1 1 4 2

4 8 2 7 0 5 7

歩 行 最 小

1 0 2

81 6 8 4 5

歩 行 最 大

1 1 9

‑ ‑ ‑

駆 け足最小

1 0 2

71 6 9 5 0

単 位

m m

(1) 鰹側中足点 と排側中足間

(2) 足先点 と鍾点間

〔3) 鰹骨下点の高 さ

スチール写真か ら得 られた結果は表 3, 4で,遊足時には高さを算出す る基準が定まらず,高 さに関する歪 はみることができなかった｡ しか し,長さに関 して遊足時 と起立時の実測値 と写真 計測値を相互にみると

,Sub.KH

表

3

( Sub.KH)

測 定 点 遊 足 起 立

Ⅹ

Y Z

Y Z

鍾 点

1 1 3 1 2 6 7 2 9 4葛 8 3 3 5

1 0 9 3 6 5 5 0 1 01 3 2 9 5

5 9 3 0 2 5 1 5 0 2 6 7 1 4

1 6 0 2 7 8 2 8 1 5 7 2 3 2 7

1 2 1 2 1 4 1 2 3 9 2 1 8 1 8 7

1 5 0 1 7 0 8 6 1 2 5 1 2 8 5 6

7 8 1 8 5 1 1 2 5 3 1 4 3 7

1 2 8 1 91 1 7 8 9 4 1 7 4 1 41

1 0 6 1 2 0 1 6 3 7 7 9 4 1 3 8

91 1 6 2 1 7 8 6 3 1 3 6H 4 2

1 5 5 1 4 8 1 6 4 1 2 3 1 2 7 1 3 8

'遊足時足底 より

1 5 0 m m

VTR

5･ 斑 5, 6, 7, 8

1m/s e c

3m/s e c )よりやや高 くなった｡また,何回か くりかえ し撮影を行 い測定地点 に最 もよ く足が

‑ 7 8‑

表

4

( Sub.YH)

測 定 点 遊 足 起 立

Ⅹ Y

Ⅹ Y

1 0 2 4 5 1 0 2 9 6 8 4 3 5

1 0 6 2 8 8 2 8 1 0 6 3 4 6 4

5 8 2 2 7 6 0 5 2 2 7 7 1 0

1 5 3 1 8 9 3 6 1 6 0 2 41 6

1 0 9 1 4 9 1 5 2 8 3 1 91 8 2

1 3 6 9 0 1 1 6 1 21 1 3 3 5 7

6 9 1 1 3 1 4 8 4 6 1 4 9 7 0

1 1 3 1 3 0 2 0 4 81 1 8 2 1 2 8

1 1 2 4 5 1 8 9 8 5 1 0 2 1 3 9

8 0 8 3 2 0 2 5 3 1 3 5 1 3 4

1 4 0 8 6 1 9 5 1 1 4 1 4 6 1 3 6

1 0 3 5 6 1 3 8 8 7 9 3 7 6

1 5 0 m m

単位 mm ぼ一定の速度を保 っていた｡

歩行および駆け足中の右足接地時間は,高速VTR画面か ら得たが,表

6

表

5

6

被検者 歩 行 駆 け足

KH 0. 7 8 0 0. 2 3 0 YH 0. 6 6 5 0. 2 6 5

図

5

( Sub.K

‑ 7 9

図

6 歩行動作( Sub.Y H)

t.̲∫/し

111

‑‑‑‑∫/

l

̲∴

J＼芦十‑

//

＼

I J

＼ ′ ) ＼ 亡二

図

7

図 8 駆 け足動作(Sub.Y H)

‑ 80‑

接地中の足部の歪の状況を端的に表す足背高の,時間経過 にともな う変化をみると (図

9,1 0 )

Bac kofFootLengt h

ノ

■■

′ RUN

ヽ , /

一

か

､ ‑ ‑一 一 ‑ ‑

′

∫

0 . 1 .

. 8

Tlme sec

図9 歩行 ･駆 け足 中の足背 高(Sub.K H)

歩行 においては同程度 に圧縮 された状態が しば らく続 き,けり出 しの動作 に移 り,足背高が増大 してゆ く｡夢区け足の場合 は,全身が空中か ら落下す るため,歩行よ り強 く圧縮 され,定常的に圧 縮 された期間がみ られないまま,けり出 しの上昇に移 る様子が,それぞれ明確 にみ られた｡

足幅の変化 (図

1 1 ,1 2)

足部の変容の指標 として,足指関節角 と足関節角の

2

1 5 c m

‑ 81‑

0

. 1 . 2 . 3

. 8 Tl me S e C

図10 歩行 ･駆 け足 中の足背高

( Sub.YH)

測定 した足指関節の変化をみると,被検著聞にわずかな差がみ られた｡その差 は接地期間の前 半部に現れ,後半部分 には差 はみ られず,共通 した変化を示 していた｡Sub.YHの場合,按地 の 前半でこの足指関節角がほぼ水平に達 し,その後徐徐に伸展 してゆき,最後のけり出 しの屈曲に 至 っている (図14)｡それに対 し

,Sub.

1 3)

歩行中の足関節の変化 には,両被検者 に共通 した傾向が現れていた｡それは,接地直後に屈曲 (角度が増大) し,続 いて伸展 (角度 が縮小) し,最後 にけ り出 しで屈曲 して ゆ くことであ る (図1

5 ,1 6)

駆 け足の場合には,被検著聞にやや差がみ られ,Sub.YHが屈曲状態か ら単純 に伸展 し, け り 出 しの屈曲に移行す るのに対 し

,Sub.

り,足が地面か ら離れ る直前に再び伸展 し,不対称ではあるが,サイ ンカーブに似た屈曲伸展を

‑ 8 2‑

CQreadthBreaJuth

m

1 2 0 1 1 0

1 0 0

9 0

110

100

9 0

' ･ . '

/ ･ ■ ■ . I . ■

〜I

'

I′̲■̲

■

RUN

FootBr e adt h

:

/

･ l ･ : I .

A

･J ･.'tJL･/ ･/∵

WALK

Ⅹ :s e c Y:m m

0 .1 . 2 . 3 . 4 .5 . 6 .7 . 8 s e c Tl me

図

1

m

1 2 0

11

0 1 0 0

9 0

1 1

0 1 0 0

9 0

JJ^{･}｢一■}

LJ I

I . , .

FootBr eadt h

ヽ

/■ ■

RUN

,:･一 ‑ ‑I‑予 へ 1‑･‑ 沖 _■

∧

. ‑

′ヽ′

WALK

Ⅹ :≦ e c Y :

0 ^{.1 . 2 . 3 .4 .5 .6 . 7 .8}

Tl me

‑ 8 3‑

図

1

S e C

Angl eofAr t i c ul at i one st ar s o

0 .1 . 2 .3 . 4 .5 . 6 .7 .8 Tl me

図13 歩行 ･駆け足中の足指角 (Sub.K H)

‑ 84‑

X .s e c

Y :皿 皿

Angl eofAr t i c ul at i one st ar so.

90180 531

Ang1

e

0 .1 .2 ̲3 .4 .5 .6 .7 .8

Ti me

図14 歩行 ･駆 け足中の足指角(Sub.Y H)

‑ 8 5‑

S e C

X :s e c

Y :m m

Angl eofAr t l C ul at i ot al oc r u

■ ■

..

90180 531

A

∴∵

WALK

′■ ■■→

■

..∫.‑...,.･･l I.･､･

. .

〜 . ^I

､ ､√:･･･.‑ '･t･1.･.'･.

■ ･ ■ ■

tl ヽ

0 .1 .2 . 3 . 4 .5 .6 . 7 .8 Ti m

se c

図15 歩行 ･駆 け足中の足角(Sub.K H)

ー 86‑

X :se c

Y :°e g

Angl eofAr t i c ul at i ot al oc r u

■■

･

NU氏 ■1■▼●tJ

(.

.

■ ■

I ̲ Il ■ 1■

90

180

Ang1e

〜‑I

: '

｢

./ ,.

T J 1

■■

■ ■ t

t■ ■■■■1

t■

K L A W

■

一.

0 , 1 . 2 . 3 . 4 Tlme

図

1

‑ 8 7‑

Ⅹ :se c

°e g

なお,VTRか ら得た測定結果には,さまざまな測定誤差が含まれてい ると考え られ るため,

5

考 察

フイルム分析で三次元的に時間経過 にともな う測定をす る場合 に,測定誤差がかな り拡大され る傾向があ り,本研究の結果 にも,かな り不安定な部分 もみ られたが,全体の傾向は明確に得 ら れたと考え られる｡また,被検者 はよ く類似 した

2

6 5de g)なって,それか ら身体垂心の移動により,桂が浮上 ることによる伸展 (

1 0

°e g)が起 り,最後に約0. 0 5

3 0de g

1 5 0 de g)によ りけ り出 しているこ

足関節角が,最 も縮小 した最大伸展時の様子 を考察す ると,下腿部前面 と足背部の表面のなす 角 は

,9 0de g

3 5de g

9 0de g

足幅は,けり出 し直前が足指関節の屈曲や,移動の推進力を発揮す る筋活動がさかんになるた め,最 も拡大す るか と思われたが,それよりはるかに早 い時期 に最大値 を示 した｡駆 け足では, 接地期間の三分の一程度の時期で,歩行ではほぼ中央付近で,両者 とも身体重心が足指関節のほ ぼ真上にきた時期,すなわち重力が最 も母指球に集中 したと考え られる時期であった｡ このこと は,荷重 による足部の変形が大 きく,歩 ･走動作のけり出 しなどの,筋活動による変形 は小 さな ことが明 らか となった｡

その荷重 による変形の傾向は,足背高をはじめとす る高 さの変化にも,共通 していると判断 さ れる｡実測や写真計測の結果 と,運動中の最小値を比較 してみると,全 く荷重 されていない遊足 時か ら,体重の約半分が荷重 されていると考え られる起立時,ほぼ全体垂が荷重 されたと考え ら れる歩行時,さらに体重以上が荷重 されていると考え られる駆 け足 と,荷重の程度が大 きくなる に従い,各高 さが縮小す る傾向が明確にみ られた｡

結 論

足部の歪の状態を定量化 した結果,遊足時に比較 して荷重 された起立時の足長 ･足幅にかなり 大 きな増大がみ られた｡また,足部の各高 さの縮小 は,荷重が直接影響 しさらに大 きな値を示 し た｡

歩行 ･駆 け足中の足部の歪 は,荷重 による変形が主で,筋活動による影響 は小 さな ものである と考え られる^｡

‑ 8 8‑

足部の関節の移動運動中の角変化には,個体差が現れた点 もあったが,運動中の伸展 と屈曲の 時間経過 にともな う変化が明確にされた｡その結果か らも,節活動 による足部 の変形 は小 さいこ

とが明 らか となった｡

本研究 は筑波大学関康雄教授の助言を受 け,財団法人水野 スポーツ振興会 スポーツ学委託研究 費の一部を活用 して実施 した.また,以下の方々の協力 も得たことを記 し,感謝の意を表 します｡

美津野株式会社技術開発本部 佐藤文宣,金子靖仙 筑波大学大学院 川田浩司,森田正利

筑波大学 吉武信二,山本元

参 考 文 献

1

9 84.

2

･F･ラバ ック :ザ ･フッ ト･ブック,有限会社 ブックハ ウス ･エイチディ ,1 9 82.

3

s eJour nalof SPORTSSCI ENCESVol .7 No7.

9 8 8.

4)Ni gg, Be nnoM.:Bi ome c hani c sofr unni ngs hoe s , HumanKi ne t i c sPubl i s he r sI nc , 1 9 86.

5

9 70.

6

9 5 0.

7)人間工学人体計測編集委員会,人体計測値図表,人間 と技術社,1

9 7 0.

8)Chandl ar

‥Cl aus e r , C. E. , Mc Convi l l e, J. T. , Re yno l ds , H. M. andYoung, J. W.A .I nve s t i ga‑

t i onofi nt e r nalPr ope r t i e soft hehumanbody,Ae r os pac eMe di c alRe s e ar c hLabor at or y Te c hni c alRe por t ,Wr i t e ‑ Pat t e r s onAi rFor c eBas e ,1 9 7 5.

ー 8 9‑