JP2011206214A - 腓骨筋群のトレーニング器具 - Google Patents

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Abstract

【課題】簡単な構成で腓骨筋群の筋力強化に用い得る腓骨筋群のトレーニング器具を提供する。
【解決手段】腓骨筋群のトレーニング器具1は、足が載せられる足載置部材10と、足載置部材10の下面に配置され、地面に当接して足載置部材を支持する支持部材21、22と、を備える。支持部材21、22は足載置部材10に足が載せられた際に両踝を結ぶ線の垂線に対し、足の前方内側に向けて傾斜した直線上に配置され、載せられた足の内反及び外反に従って足載置部材10が傾斜する。
【選択図】図1

Description

本発明は、腓骨筋群のトレーニング器具に関する。
足関節内反捻挫は、最も発生頻度の高いスポーツ外傷の一つである。足関節内反捻挫とは、腓骨下関節に内反(或いは回外)が求められて、前距腓靱帯や踵腓靱帯の損傷が起こることである。スポーツをする多くの者はこの足関節内反捻挫に対する認識が極めて低く、スポーツをする限り運命のようについて回る疾患と捉えている。しかし、一度足関節内反捻挫を受傷し、靱帯の修復が不十分なまま捻挫を繰り返すと、足関節不安定性を導くという事実がある。その結果、慢性捻挫や変形性足関節症に陥るおそれがある。このため、足関節内反捻挫が生じないよう予防することが重要である。
足関節内反捻挫の予防には、主要な外がえし筋である長腓骨筋、短腓骨筋(以下、長腓骨筋、短腓骨筋を総称して腓骨筋群ともいう)の機能の向上が必要とされる。このため、腓骨筋群の筋力や筋活動の増加を促進し得るトレーニングを行うことが有効と考えられる。
腓骨筋群のトレーニングを行い得るものとして、非特許文献1に、靴型装具に似た装置が開示されている。この装置は、立位で腓骨筋群を収縮させることで、足関節・足部が内反位におかれることに対抗し、中間位に保持させるトレーニングを行うものである。
Forestier,N.& Toschi,P.,The effects of an ankle destabilization device on muscular activity while walking,Int J Sports Med,(2005),26,(6),464−470
非特許文献1に開示の装置は足関節内反捻挫の予防に資する腓骨筋群を効率的に強化するには不十分であった。
本発明は、上記事項に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡単な構成で腓骨筋群の筋力強化に用い得る腓骨筋群のトレーニング器具を提供することにある。
本発明に係る腓骨筋群のトレーニング器具は、
足が載せられる足載置部材と、
前記足載置部材の下面に配置され、地面に当接して前記足載置部材を支持する支持部材と、を備え、
前記支持部材は前記足載置部材に足が載せられた際に両踝を結ぶ線の垂線に対し、足の前方内側に向けて傾斜した直線上に配置され、
載せられた足の内反及び外反に従って前記足載置部材が傾斜する、
ことを特徴とする。
また、前記支持部材は載せられた足の踵骨と第1中足骨の種子骨とを結ぶ線に平行な前記直線上に配置されていることが好ましい。
また、前記支持部材は足の前方内側に向けて14〜18°傾斜した前記直線上に配置されていることが好ましい。
また、前記支持部材は両踝を結ぶ線の中心部を通る前記直線上に配置されていることが好ましい。
また、前記足載置部材が足の内反に従って傾いて地面に当接したとき、前記足載置部材の上面と地面とのなす角度が30°以下であることが好ましい。
また、前記支持部材が弾力性部材から構成されていてもよい。
また、地面に当接する箇所が球面或いは曲面で構成された2つの前記支持部材を備えていてもよい。
また、前記足載置部材の下面には複数の支持部材接続部を有し、
2つの前記支持部材はそれぞれ任意の前記支持部材接続部に着脱自在に取り付けられる構成でもよい。
また、前記足載置部材からの2つの前記支持部材の突出高さがそれぞれ異なる構成であってもよい。
また、前記足載置部材は、履物を載置するための足置き台であってもよい。
また、前記足載置部材は、一体的に形成された履物の底部であってもよい。
本発明に係る腓骨筋群のトレーニング器具は、足が載せられる足載置部材と、足載置部材の下面に配置され、地面に当接して足載置部材を支持する支持部材とを備えている。そして、支持部材は足載置部材に足が載せられた際に両踝を結ぶ線の垂線に対し、足の前方内側に向けて傾斜した直線上に配置されている。このため、載せられた足の内反及び外反に従って足載置部材が傾斜するので、靱帯を保護する長腓骨筋及び短腓骨筋を効果的に鍛えることができ、内反捻挫の予防につながる。
本発明に係る腓骨筋群のトレーニング器具の斜視図である。 本発明に係る腓骨筋群のトレーニング器具の側面図である。 本発明に係る腓骨筋群のトレーニング器具の底面図である。 本発明に係る腓骨筋群のトレーニング器具の足載置部材を足に装着した状態を示す斜視図である。 本発明に係る本発明に係る腓骨筋群のトレーニング器具の足載置部材に足を載せた状態を示す平面図である。 足の骨の平面図である。 本発明に係る腓骨筋群のトレーニング器具を地面に置いた状態を示す図である。 本発明に係る腓骨筋群のトレーニング器具を地面に置き、足載置部材の小指側が地面に当接した状態を示す図である。 本発明の他の実施の形態に係る腓骨筋群のトレーニング器具の底面図である。 本発明の他の実施の形態に係る腓骨筋群のトレーニング器具の底面図である。 本発明の他の実施の形態に係る腓骨筋群のトレーニング器具の側面図である。 本発明の他の実施の形態に係る腓骨筋群のトレーニング器具の側面図である。 本発明の他の実施の形態に係る腓骨筋群のトレーニング器具の側面図である。 本発明の他の実施の形態に係る腓骨筋群のトレーニング器具の側面図である。 本発明の他の実施の形態に係る腓骨筋群のトレーニング器具の底面図である。 本発明の他の実施の形態に係る腓骨筋群のトレーニング器具の側面図である。 本発明の他の実施の形態に係る腓骨筋群のトレーニング器具の底面図である。 実施例に用いた腓骨筋群のトレーニング器具の側面寸法図である。 実施例に用いた腓骨筋群のトレーニング器具の底面寸法図である。 実施例において腓骨筋群のトレーニング器具を装着して足踏みを行った際の筋活動の結果を示すグラフである。 実施例においてトレーニング器具Aを装着して足踏みをした前後の周波数解析の結果を示すグラフである。
以下、図を参照しつつ、腓骨筋群のトレーニング器具について説明する。なお、以下の説明では、人の右足に装着される右足用の腓骨筋群のトレーニング器具について説明し、左足用については右足用と対称の構成であるため説明を省略する。
腓骨筋群のトレーニング器具1は、図1〜図3に示すように、足載置部材10と、支持部材21、22と、連結部材31、32と、固定部材41、42とを備えている。腓骨筋群のトレーニング器具1は、図4に示すように足に装着され、長腓骨筋及び短腓骨筋のトレーニングに用いられる器具である。
足載置部材10は足が載置される平板状の部材である。足載置部材10の上面には、載置された足を固定するための固定部材41、42が設けられている。2つの支持部材21、22は、足載置部材10の下面に連結部材31、32を介して設けられており、それぞれ地面に当接して足載置部材10を支持する。
支持部材21、22はそれぞれ球体から構成されている。支持部材21、22は、足載置部材10の爪先側から踵側にかけて直線上に配置されており、支持部材21が爪先側に、一方の支持部材22は踵側にそれぞれ配置されている。
支持部材21、22の配置について、図5及び図6を参照して詳細に説明する。図5は、足載置部材10に足50を載せた状態を示す平面図である。図5中、支持部材21、22を結ぶ直線をA−A’で示している。また、B−B’は、足載置部材10に足50が載せられた際に、足50の両踝を結ぶ直線を示している。そして、C−C’は、B−B’の垂線を示している。
また、図6は足の骨の平面図であり、踵骨と第1中足骨の種子骨とを結ぶ直線D−D’を示している。D−D’は距骨下関節の回旋の運動軸であり、これを軸に内反及び外反が行われる。
図5に示すように、支持部材21、22は、平面視で両踵を結ぶB−B’の垂線C−C’に対して、足の内側前方を向くようにθほど傾いた直線A−A’上に配置されている。
A−A’とC−C’とのなす角度θは14〜18°であることが好ましく、15〜17°であることがより好ましく、16°であることが更に好ましい。このような角度をもって支持部材21、22が直線上に配置されると、図6に示す距骨下関節の回旋の運動軸D−D’に平面視で大凡平行になる。距骨下関節の回旋の運動軸に沿うので、内反捻挫時の足の動きを再現でき、腓骨筋群を効果的に鍛えることができる。
また、A−A’は両踵の中点を通ることが好ましい。この場合、図6に示す距骨下関節の回旋の運動軸D−D’に平面視でほぼ一致することになる。従って、よりスムーズに足の内反或いは外反を促し、トレーニングが行いやすくなる。
続いて、腓骨筋群のトレーニング器具1を地面60に置いた状態を図7に示す。なお、図7は図5におけるA−A’方向に爪先側から見た状態を示している。また、固定部材41、42は省略している。
腓骨筋群のトレーニング器具1を地面60に水平に置いた場合、支持部材21、22が地面に当接し、また、支持部材21、22が直線上に配置された球体であるため、安定性はなく自立し難い。このため、支持部材21、22が転動し、矢印で示すように、足の内反及び外反に従って傾斜することになる。
腓骨筋群のトレーニング器具1を地面60に置き、足載置部材10の小指側が地面に当接した状態を図8に示す。これは、右足の内反に従って足載置部材10が傾き、足載置部材10の小指側が地面に当接した状態となる。この際に地面60と足載置部材10の上面とのなす角度θが30°以下となるよう、支持部材21、22の大きさや、足載置部材10の下面からの突出長さ等が設定されていることが好ましい。
これは、日本整形外科学会による足部内返しの参考可動域が30°であること、足関節内反捻挫は過度の内反が強制されたときにおこると考えられるからである。したがって、足載置部材10の小指側が地面に当接し、地面60と足載置部材10の上面とのなす角度が30°以下となるよう設定されていれば、足部内返しの可動域を超えず、腓骨筋群のトレーニング器具1を装着してトレーニングする際に生じる怪我を未然に防止することができる。
腓骨筋群のトレーニング器具1を足に装着し、足踏み、歩行、ランニングなどの運動を行うことで、内反捻挫或いは外反捻挫を引き起こす足関節の動きが再現される。このようなトレーニングを行うことより、前距腓靱帯や踵腓靱帯を保護する長腓骨筋及び短腓骨筋の筋活動が増加するので、長腓骨筋及び短腓骨筋が効果的に鍛えられ、内反捻挫或いは外反捻挫の予防につながる。
なお、連結部材31、32を設けて足載置部材10に支持部材21、22が配置された形態について説明したが、支持部材21、22の大きさや形状等によって、足載置部材10に直接支持部材21、22が設置された形態であってもよい。
また、支持部材21、22は弾力性を有する素材から構成されていてもよい。硬質の支持部材21、22であると、支持部材21、22と地面との接触面積が非常に小さく、立位状態でのバランスが取り難くなる。弾力性を有する支持部材21、22の場合には、撓みにより地面との接触面積が大きくなり、バランスを取りやすくなる。
また、足載置部材10は履物を載置するための足置き台であってもよく、履物の底部に一体的に形成された形態であってもよい。
また、支持部材21、22は、図5に示すA−A’の線上、即ち、距骨下関節の回旋の運動軸上から離れていてもよい。例えば、図9に示すように、支持部材21、22を結ぶ線が、A−A’よりも小指側に寄せて配置されていてもよい。このように、支持部材21、22が小指側に寄って配置されていると、腓骨筋群のトレーニング器具1を装着した者は立位の状態においてバランスを取り難くなる。このため、トレーニングの難易度が高くなり、より腓骨筋群のトレーニング効果が高まるため、上達した者にはこのような配置にしてトレーニングを行うとよい。一方、逆に支持部材21、22が親指側に寄せて配置されている場合、立位の状態でバランスが取りやすくなり、難易度が下がる。
また、支持部材21、22がそれぞれ足載置部材10の任意の位置に取り付けられる構成にしてもよい。例えば、図10に示す構成にしてもよい。足載置部材10の下面の爪先側には、支持部材21に接続された連結部材31を挿入可能な孔11が複数設けられている。また、足載置部材10の下面の踵側には、支持部材22に接続された連結部材32を挿入可能な孔12が複数設けられている。連結部材31及び連結部材32をそれぞれ任意の孔11、12に挿入することにより、適宜、トレーニングを行う者のレベルに応じた仕様にすることができる。
また、支持部材21、22の足載置部材10からの突出高さを異ならせた構成にしてもよい。例えば、図11に示すように、支持部材22の足載置部材10からの突出高さを、支持部材21の突出高さよりも高くすると、立位状態においてバランスを取り難くなる。このため、トレーニングの難易度が高くなり、より腓骨筋群のトレーニング効果が高まる。
一方で、図12に示すように、支持部材22の足載置部材10からの突出高さを、支持部材21の突出高さよりも低くすると、立位状態においてバランスを取り易くなる。このため、トレーニング初心者にも扱いやすくなる。
また、球体の支持部材21、22について説明したが、図13の側面図に示すように、主に地面に当接する箇所が球面である半球体の支持部材21、22でもよい。
また、支持部材21、22は、曲面を備えるものであってもよい。例えば、図14の側面図及び図15の底面図に示すように、地面に当接し転動する面が曲面で構成された支持部材21、22であっても、上記と同様のトレーニング効果が得られる。
また、上記では2つの支持部材21、22が足載置部材10の下面に配置されている例について説明したが、3つ以上の支持部材が直線上に配置されていても構わない。
また、支持部材は一つでもよい。例えば、図16及び図17に示すように、単一の円柱状の支持部材27が足載置部材10の爪先側から踵側にかけて設けられていてもよい。
上述した第1の実施の形態と同様の腓骨筋群のトレーニング器具を製作し、被験者に腓骨筋群のトレーニング器具を装着させてトレーニングを行わせ、筋活動と周波数解析により、効果を検証した。
被験者は、足関節内反捻挫の既往がなく、足関節・足部に愁訴をもたない男性8名、女性9名とした。男性の年齢(平均±SD)は22.0±1.2歳、身長は173.6±4.0cm、体重は62.6±2.8kgである。女性の年齢(平均±SD)は21.5±1.0歳、身長は158.1±7.4cm、体重は52.4±7.1kgである。
腓骨筋群のトレーニング器具は、図18及び図19に示すように、15mm厚の木製の板71を足載置部材とし、足載置部材の下面に支持部材としてゴルフボール72、73を2つ設置した。ボルト74、75を連結部材として用いてゴルフボール72、73を木製の板71に固定した。木製の板に足を載せた際に足の踵骨部及び母趾球部が位置する箇所にゴルフボール72、73をそれぞれ設置した。詳細な寸法等については図18及び図19を参照する。なお、腓骨筋群のトレーニング器具は右足用及び左足用をそれぞれ作成した。以下、これをトレーニング器具Aと記す。
また、参考例として、上記のトレーニング器具Aに更に1つゴルフボールを設置した。追加したゴルフボールは足の小趾球の辺りに設けた。以下、これをトレーニング器具Bと記す。
トレーニング器具A、トレーニング器具Bを被験者に装着させ、足踏み動作を行わせた。そして、足踏み動作中の筋活動、並びに、足踏み動作の前後で周波数解析を、以下のようにして行った。
足踏み動作中の筋活動は生波形から整流化した後、RMS(Root Mean Square)に変換した。解析区間は150回の足踏み動作のうち、最初の10回を用い、この10回の平均値を使用した。各筋の活動量は、5秒間の最大等尺性収縮のうち、波形の安定した3秒間のRMSを100%として正規化した。
筋電図の記録にはPersonal−EMG(有限会社 追坂電子機器)を使用した。
スキンピュア(日本光電工業株式会社)で皮膚表面を研磨し、アルコール綿で清拭した。筋電位の導出にはblue sensor(Amubu A/S)を用い、双極誘導にて行った。電極はPerroto(Perott,A.,Delagi,E.F.,Anatomic guide for the electromyographer,3rd Edi.,Charles C Thomas Publisher,(1994),158−161)の方法に基づいて右足側の長腓骨筋(以下、PLともいう(PL:Peroneus Longus))、短腓骨筋(以下、PBともいう(PB:Peroneus Brevis))の筋腹に貼付し、電極中心間距離は30mmとした。また、アース電極は右腕の肘頭に接地した。導出した筋電位をアンプで増幅し、サンプリング周波数は1,000Hzとし、低域遮断フィルターを10Hzで用い、パソコンに取り込んだ。
筋電図の周波数は、徒手筋力検査法のテスト肢位(Normal)に準じて、長腓骨筋、短腓骨筋の最大等尺性収縮を行い、筋活動を記録した。このとき得られた波形を高速フーリエ変換により解析し、足踏み動作を行う前後の平均周波数を求めた。
統計学的検定にはエクセルアドインソフトStatcel2(オーエムエス出版)を用いた。参考例及び実施例における足踏み動作中の筋活動の差、筋電図の周波数の差の検定には対応のあるt検定、ウイルコクソン符号付順位和検定を用いた。いずれも危険率5%未満を有意とした。
まず、トレーニング器具Bを各被験者の両足に装着させ、被験者に2Hzのゆっくりしたリズムに合わせて足踏み動作を150回(75秒間)行わせた。
続いて、トレーニング器具Aを各被験者に装着し、上記参考例と同様、被験者に2Hzのゆっくりしたリズムに合わせて足踏み動作を150回(75秒間)行わせた。
筋活動の結果を図20に示す。10回の足踏み動作を行わせたときの筋活動は、PLにおいて、実施例では52.0±20.2%、参考例では20.8±3.2%であった。実施例ではPLの活動が有意に増加(p<0.05)していることがわかる。
また、PBにおいて、実施例では73.8±19.4%、参考例では24.8±7.1%であった。PBにおいても、実施例では活動が有意に増加(p<0.05)していることがわかる。
PLについては、参考例と比較して実施例で約2.5倍、PBについては、2.98倍と、大幅に活動量が増加している。腓骨筋群に対して十分高い筋活動を得られることが確認された。
また、トレーニング器具Aを装着して足踏みをした前後の周波数解析の結果を図21に示す。
周波数解析において、PLでは足踏み動作前が196.5±38.9Hz、足踏み動作後が209.1±40.5Hzであり、トレーニング器具Aを用いて足踏み動作を行うことにより、周波数は有意に上昇した(p<0.01)。
また、PBについても、足踏み動作前が129.8±26.3Hz、足踏み動作後が145.4±31.5Hzであり、トレーニング器具Aを用いて足踏み動作を行うことにより、周波数は有意に上昇した(p<0.01)。
周波数は筋疲労の影響などを定量化する際の指標として用いられ、筋疲労により周波数は徐波化を示すことが報告されている(木村貞治、理学療法における筋電図学的評価の意義、理学療法、(2003)、20、(11)、1161−1168)。しかしながら、本実施例ではPL、PBともに足踏み動作を行った後に有意に周波数が上昇したことから、足踏み動作によりPL、PBに筋疲労は生じなかったものと考えられる。
周波数の上昇は運動単位の上昇とα運動ニューロンの放電頻度の上昇を示すと述べられている(加藤浩、藤野英次郎、上島隆秀、城石晴子、時枝美貴、高杉紳一朗、林和夫、随意収縮強度別(%MVC)による表面筋電図周波数特性、理学療法学、(1998),25,(7),425−431)。このことから、足踏み動作を行うことにより運動単位が増員し、α運動ニューロンの放電頻度が上昇したと考えられる。
更に、運動単位の増員とα運動ニューロンの放電頻度の上昇は筋力値の増加要因であるため、トレーニング器具Aを用いた足踏み動作を行った直後では腓骨筋群の筋力発揮が促通されている可能性がある。
以上、説明したように、腓骨筋群のトレーニング器具を足に装着してトレーニングを行うことで、長腓骨筋や短腓骨筋の筋力を強化でき、足関節内反捻挫の予防やリハビリに役立つ。このように、足関節内反捻挫の予防やリハビリ等、トレーニング器具として利用可能である。
1 腓骨筋群のトレーニング器具
10 足載置部材
11 挿入孔
12 挿入孔
21 支持部材
22 支持部材
23 支持部材
31 連結部材
32 連結部材
41 固定部材
42 固定部材
50 足
60 地面
71 木製の板
72 ゴルフボール
73 ゴルフボール
74 ボルト
75 ボルト

Claims (11)

  1. 足が載せられる足載置部材と、
    前記足載置部材の下面に配置され、地面に当接して前記足載置部材を支持する支持部材と、を備え、
    前記支持部材は前記足載置部材に足が載せられた際に両踝を結ぶ線の垂線に対し、足の前方内側に向けて傾斜した直線上に配置され、
    載せられた足の内反及び外反に従って前記足載置部材が傾斜する、
    ことを特徴とする腓骨筋群のトレーニング器具。
  2. 前記支持部材は載せられた足の踵骨と第1中足骨の種子骨とを結ぶ線に平行な前記直線上に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の腓骨筋群のトレーニング器具。
  3. 前記支持部材は足の前方内側に向けて14〜18°傾斜した前記直線上に配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の腓骨筋群のトレーニング器具。
  4. 前記支持部材は両踝を結ぶ線の中心部を通る前記直線上に配置されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の腓骨筋群のトレーニング器具。
  5. 前記足載置部材が足の内反に従って傾いて地面に当接したとき、前記足載置部材の上面と地面とのなす角度が30°以下であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の腓骨筋群のトレーニング器具。
  6. 前記支持部材が弾力性部材から構成されている、ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の腓骨筋群のトレーニング器具。
  7. 地面に当接する箇所が球面或いは曲面で構成された2つの前記支持部材を備える、ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の腓骨筋群のトレーニング器具。
  8. 前記足載置部材の下面には複数の支持部材接続部を有し、
    2つの前記支持部材はそれぞれ任意の前記支持部材接続部に着脱自在に取り付けられる、ことを特徴とする請求項7に記載の腓骨筋群のトレーニング器具。
  9. 前記足載置部材からの2つの前記支持部材の突出高さがそれぞれ異なることを特徴とする請求項7又は8に記載の腓骨筋群のトレーニング器具。
  10. 前記足載置部材は、履物を載置するための足置き台であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の腓骨筋群のトレーニング器具。
  11. 前記足載置部材は、一体的に形成された履物の底部であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の腓骨筋群のトレーニング器具。
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