CN101428175A - 模拟并强化下肢腓肠肌功能的运动鞋裤系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于体育运动器械领域，提供一种模拟并强化下肢腓肠肌功能的运动鞋裤系统。其包括相连的裤子和鞋子，还包括模拟并强化腓肠肌的弹性结构，通过固定带固定设置于裤子上相对处于人体腓肠肌的解剖位置。在裤子上的腰的位置设置第一固定带，该固定带绕腰一周设置；在裤子上的膝关节上方的位置设置第二固定带，该固定带环腿一周设置；还设置有第三固定带，其近端与第一固定带相连，远端与第二固定带相连。本发明一方面能起到保护腓肠肌的作用，避免了腓肠肌在剧烈运动中的损伤；另一方面，它也能强化腓肠肌在跨过的一个关节处产生与其力矩方向相反的作用，通过强化这种作用，以提高腓肠肌的肌肉功能，使运动员的成绩得到提高。

Description

模拟并强化下肢腓肠肌功能的运动鞋裤系统
技术领域
本发明属于体育运动器械领域，涉及能模拟并强化人体下肢腓肠肌功能的辅助运动器械。
背景技术
腓肠肌位于小腿后部浅层，有内、外侧两个头，呈梭形。腓肠肌内、外侧头分别起自股骨内、外上髁，止于跟结节。作用是使踝关节跖屈和使膝关节屈，在站立时固定踝关节和膝关节，以防身体向前倾斜。
由上面的解剖学解释可以看出，在膝关节处，腓肠肌为膝关节屈肌，但是肌肉的功能，特别是双关节肌肉的功能不应仅仅依据解剖学位置来解释，它与人体动作本身和运动时的约束条件有关。(Zajac F.E..Muscle coordinationof movement[J].J.Biome chanics，1993，26：109～124.；刘宇.人体多关节运动肌肉控制功能的生物力学分析[M].台北市：中国文化大学出版社，1999.23～24)
单关节肌肉对关节屈或伸的作用效果，不受动作本身和约束条件的影响，但其作用的大小会随着动作和条件的不同而改变。例如：单关节肌-比目鱼肌(Soleus)虽只跨过踝关节并在该处产生力矩，但它对膝关节和髋关节同样产生作用(产生加速度)，在有些特定的条件下，它对膝关节的作用可以比对踝关节的作用还大。
但是对双关节肌肉而言，无论是对关节屈或伸的作用效果还是作用大小，都与动作本身和约束条件有关，它可以在一个关节处产生与其力矩方向相反的作用效果，即与解剖学相矛盾的现象。例如：双关节肌——腓肠肌，跨过膝关节和踝关节，解剖学中称其为膝关节屈肌和踝关节伸肌，但是，在多肢体运动中，双关节肌肉的功能经常会出现与解剖学解释相矛盾的现象，即屈肌产生伸关节的作用，而伸肌产生屈关节的作用，最明显的例子是腿后肌群经常参与伸膝的运动，这就是双关节肌所谓的“Paradox(似非而是)”现象。最早观察到这一现象并对其研究的学者是Lombard(1903)，因此双关节肌肉这一“似非而是”的现象又被称作Lombard’s Paradox(Lombard矛盾现象)。
当双关节肌肉附着的肢体其中一端不被约束，则它的功能也同样与解剖学解释相一致，但是如果肢体的两端都被约束，则双关节肌肉可在一个关节处产生与其力矩方向相反的作用。例如：腓肠肌可以使膝关节伸的同时使踝关节同样产生跖屈的作用，这就是上面提到的矛盾现象(Paradox)。
请参阅图1，为Wiemann(K.Paradoxe muskelaktionen beim sprint-konsequenzen fur die sprinttechnik.In G.P.Bruggemann & J.K.Ruhl(Eds.)，Techniques in Athletics-The FirstInternational Conference.(pp.470-478).Cologne：Sport und Buch Strauss，1990.)设计的下肢肌肉骨骼模型示意图，由图1可以看出双关节肌肉腓肠肌1跨过踝关节和膝关节，在股四头肌2的配合下，腓肠肌不但具有使踝跖屈的作用，也同时具有伸膝的作用。
在生物力学教科书中可以见到下列模型(请参阅图2)来说明腓肠肌的这一作用。图2显示了：腓肠肌作用于股骨之拉力1，其中，力12为其水平分力，力12可以使膝关节伸展并使身体上移，产生一个向上的举力。
Zajac F.E.等人(Gordon M.E..Determining muscle force and action inmultiarticular movement[J].ExerciseSport Science.Review，1989，17：187～230.；Zajac F.E..Muscle coordination of movement[J].J.Biome chanics，1993，26：109～124.)建立了下肢多关节系统运动的动力学方程(Dynamic Equation of Motion)，通过动力学正过程(Forward Dynamics)模型从理论上证实了上述现象的可能性并得出下列结论：
1.单关节肌肉可以在它不跨过的关节处产生作用(产生角加速度)使其屈或伸。2.双关节肌肉可以在它跨过的一个关节处产生与其力矩方向相反的作用(角加速度)。
研究也显示，小腿腓肠肌作为下肢伸肌的作用很显著，是提高跑、跳等运动成绩的关键。图3中可见腓肠肌连结跟腱，止于跟骨，跟腱是人体中最强的肌腱。在剧烈运动中，腓肠肌往往受力很大并作强直收缩，但是腓肠肌和跟腱的连结处较薄弱，而跟腱和跟骨的接触面较小，此时如果腓肠肌快速收缩，则跟腱和跟骨连结处易受损；如腓肠肌持续大强度收缩，则腓肠肌和跟腱的连结处易受伤；如运动过程中，既要有速度的保证，又要有一定力量的维持，则跟腱易受伤(三级跳中的腓肠肌损伤就是典型的例子)。
当然，在训练时，教练员可以有意识的让运动员作强化这块薄弱地方的力量训练(如负重提踵)，并注意保护避免受伤，可是对于运动员成绩的提高和运动损伤的防治，这个方法显然不能一劳永逸。
总而言之，腓肠肌如果肌力不足，在运动过程中很容易受伤，是制约运动成绩的重要因素之一。
发明内容
本发明的主要目的在于提供模拟并强化下肢腓肠肌功能的运动鞋裤系统，帮助运动员或使用者在运动中保护腓肠肌不受损伤，并协助提高运动成绩。
为了达到上述目的，本发明解决的方案是：
将裤子和鞋子连接作为一个整体，在裤子位于腓肠肌的地方加置弹性装置结构，以能模拟下肢腓肠肌功能的方式来起到强化下肢腓肠肌功能的作用。
模拟并强化下肢双关节肌肉功能的运动鞋裤系统，包括相连的鞋子和裤子，还包括模拟并强化腓肠肌的弹性结构，其通过固定装置设置于裤子上相对处于人体腓肠肌的解剖位置。
在裤子上的腰的位置设置第一固定带，该固定带绕腰一周设置；在裤子上的膝关节上方的位置设置第二固定带，所述模拟并强化腓肠肌的弹性结构的一端(近端)搭接于第二固定带上；另一端(远端)搭接于鞋子和裤子连接处，搭接的位置处于相对跟骨粗隆的解剖位置上。第二固定带的位置是指髌底上缘2-4厘米处，该固定带环腿一周设置。
模拟并强化下肢双关节肌肉功能的运动鞋裤系统，还包括另一辅助结构，即第三固定带，其一端连接于第一固定带上，另一端连接于第二固定带上。起到辅助固定和防止第二固定带滑脱的作用。
在第二固定带上设置有辅助固定环，模拟并强化腓肠肌的弹性结构从中穿过。
所述弹性结构的两端可以是通过搭扣与固定带连接的。
所述模拟并强化腓肠肌的弹性结构的弹性系数可以为100-1500牛顿/米。
所述固定带的宽度尺寸可以为2-4厘米。
由于采用了上述方案，本发明具有以下优点：
根据下肢腓肠肌的起始位置加装体外弹性装置，用以模拟并强化下肢腓肠肌的功能。在跑、跳等运动中，或在有疾跑过程的运动(足球、橄榄球)中能使用这种“运动鞋—裤系统”。它一方面能起到保护腓肠肌的作用，避免了腓肠肌在剧烈运动中的损伤；另一方面也可以强化腓肠肌的作用，通过强化这种作用，以提高腓肠肌的功能，使运动员的成绩得到提高。
附图说明
图1是下肢双关节肌肉作用模型示意图；
图2是腓肠肌的作用示意图；
图3是腓肠肌作用的力学模型示意图；
图4是本发明安置于人腿模型上的一种实施示意图；
图5是图4所示实施例的背面结构示意图。
具体实施方式
请参阅图4、5，本发明一种实施例，模拟并强化下肢腓肠肌功能的运动鞋裤系统，包括相连的鞋子1和裤子2，还包括模拟并强化腓肠肌的弹性结构3，其通过固定装置设置于裤子上。
在裤子上，腰的位置，即髂脊上方，设置绕腰一周的第一固定带4；在裤子上，膝关节上方，即髌底上缘2-4cm处的位置，设置环腿一周的第二固定带5，第一固定带4和第二固定带5的宽度尺寸为2-4cm。所述模拟并强化腓肠肌的弹性结构3的近端，通过固定搭扣51搭接于第二固定带5上；在鞋子和裤子连接处，即在鞋后跟正上方的上缘位置设置一个固定搭扣11，所述模拟并强化腓肠肌的弹性结构的另一端(远端)搭接于该固定搭扣11上。固定搭扣11处于相对跟骨粗隆的解剖位置上。
还包括第三固定带6，其近端通过固定搭扣41连接于第一固定带上，远端通过固定搭扣52连接于第二固定带5上。
所述模拟并强化腓肠肌的弹性结构3的弹性系数可以选择100-1500牛顿/米。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以很快地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1、一种模拟并强化下肢腓肠肌功能的运动鞋裤系统，包括相连的裤子和鞋子，其特征在于：还包括模拟并强化腓肠肌的弹性结构，其通过固定装置设置于裤子上相对处于人体腓肠肌的解剖位置。
2、如权利要求1所述的模拟并强化下肢腓肠肌功能的运动鞋裤系统，其特征在于：在裤子上的腰的位置设置第一固定带，该固定带绕腰一周设置；在裤子上的膝关节上方的位置设置第二固定带，该固定带环腿一周设置；还设置有第三固定带，其近端与第一固定带相连，远端与第二固定带相连。
3、如权利要求2所述的模拟并强化下肢腓肠肌功能的运动鞋裤系统，其特征在于：所述腰的位置是指髂脊上方；所述膝关节上方是指髌底上缘2-4厘米处。
4、如权利要求2所述的模拟并强化下肢腓肠肌功能的运动鞋裤系统，其特征在于：所述的弹性结构，其近端搭接于第二固定带，远端搭接于裤子与鞋子连接处，即相对跟骨粗隆的解剖位置上。
5、如权利要求2所述的模拟并强化下肢腓肠肌功能的运动鞋裤系统，其特征在于：在第二固定带上设置有辅助固定环，该弹性结构从中穿过。
6、如权利要求1所述的模拟并强化下肢腓肠肌功能的运动鞋裤系统，其特征在于：所述的弹性结构两端是通过搭扣连接的。
7、如权利要求2所述的模拟并强化下肢腓肠肌功能的运动鞋裤系统，其特征在于：所述的第三固定带的两端是通过搭扣与第一、第二固定带相连的。
8、如权利要求1-7中任一所述的模拟并强化下肢腓肠肌功能的运动鞋裤系统，其特征在于：所述模拟并强化腓肠肌的弹性结构的弹性系数为100-1500牛顿/米。
9、如权利要求2-7中任一所述的模拟并强化下肢腓肠肌功能的运动鞋裤系统，其特征在于：所述固定带的宽度尺寸为2-4厘米。
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