床反力という言葉を聞いたことがありますか？

床反力は皆さんがこの地球上で生活するうえで、切っても切り離せない関係にあるものです。

今回は、歩行と床反力の関係について解説していきます。

床反力とは

地球上には常に重力が働いており、その大きさは物体の質量に重力加速度である9.8m/s2を乗じたものになります。

万有引力の法則でおなじみのニュートンによる運動の3法則をご存知でしょうか。

押せば押し返され、引けば引き返される、そしてこのときの対になっている２つの力は、大きさが等しく、向きが反対で、同一作用線上にあることが第3の「作用反作用の法則」で説明されます。

床反力とは、足底が地面についているとき、体重および下肢の推進力として足底が地面を圧する力と同等の力が地面から反力として作用する力のことです。

この床反力は厳密にいえば足底全てに加わっているのですが、これを1か所にまとめた点を床反力作用点といい、足圧中心（center of pressure：COP）と呼びます。

歩行とCOPの関係についてはまた別のコラムで紹介していますので、そちらをご覧ください。

床反力がないと歩けない？？

目の前にあるコップをつかむためには、腕を伸ばして筋肉が収縮する必要があります。

では、歩行の際に筋肉が収縮するだけで前進することができるでしょうか。

答えはNoです。

地球上で重心を移動させるためには、常に外部からの「力」が必要となり、その役割を担うのが床反力です。

床反力の向きや大きさを変化させることによって人は歩くことができるのです。

歩行する際には、そもそも静止立位から「歩き始める」ことが必要となります。

この歩き始めにおいて、床反力はまず振り出す側の足に移動し、その後支持する側の足に働き、片脚となって足を振り出すことができます。

床反力は，文字通り地面からの反力なので歩行においては足が地面についている「立脚期」においてのみ生じます。

床反力は力ですから、3つの方向（前後方向・左右方向・垂直方向）に分けることができます。

この時の垂直方向の床反力は山が2つ、谷が1つの二峰性を示すことがよく知られています。

一般的な歩行スピードでは、この山の一番高い部分で生じる床反力の垂直方向成分は体重の1.2倍程度^1）となることが知られています。

歩行と床反力とモーメント

歩行中の床反力は、身体にどのような影響を及ぼすのでしょうか。

床反力は力ですので、歩行の力学的解析においては床反力計というものを用いて実施されます。

この際、重要視されるのが「関節モーメント」です。

力のモーメントとは、物体を回転させる力をさし、関節モーメントは外力によって関節を動かす力を指しています。

関節にはそれぞれ関節運動の中心となる、関節中心が存在します。

床反力は、おおよそ身体質量中心方向に向かって働くため、歩行周期のそれぞれのタイミングにおいて関節中心と床反力の位置関係が絶えず変化することになります。

床反力によって関節が特定方向へ運動させられようとする際に、身体が筋活動などを用いてそれに抗することによって連続した歩行という動きになります。

まとめ

今回は、床反力について取り上げ、歩行との関係について解説しました。

地球上では常にこの床反力を用いて移動を行うことになります。

床反力と身体の位置関係によって身体や関節に加わる負荷は変化していきます。

外傷や病気、加齢により身体の状態が変化することで歩行も変わってきます。

この変化を客観的に評価できるデバイスがAYUMI EYEです。

歩行機能に大切な「推進力」「バランス」「リズム」の３点で評価し、数値やグラフで表示することができます。

歩行中の床反力による働きを学習することに加え、AYUMI EYEのデバイスを使用することで、歩行をより詳細に理解し、より良い歩行を目指していきましょう。

参考文献・図書
1）高倉義典（編）　足・下腿　南江堂 東京 1995
2）中村ら（著）　基礎運動学　医歯薬出版 2010
3）Kristen Göts-Neumann（著） 月城ら（訳）　観察による歩行分析　医学書院 2013

歩行解析デバイスAYUMI EYEで歩行分析

AYUMI EYEはご利用者様の腰に専用ベルトを用いて装着し、10m歩くだけで評価を行うことが可能です。

バランスや歩行速度などがその場でiPad専用アプリにて解析され、結果が点数・マップ化してすぐに見ることができます。

測定者の評価の効率が上がるとともに、ご利用者様にもその場で結果を共有できるため、歩行の改善や歩行補助具の選定があっているのか、互いに確認することができます。

簡便な操作で分かりやすい結果をフィードバックできるAYUMI EYEを使用し、歩行分析を行ってみてはいかがでしょうか。