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(o^O^o)床反力の話


( *´艸`)題名:床反力の話

歩行運動のときに下肢に作用する力は、筋力、重力、下肢の運動による慣性力および足底に加わる床反力である。ニュートンの第3法則(作用・反作用の法則)にしたがって、立脚相で足底が地面についているとき、体重及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。これを床反力あるいは地面反応という。

床反力の測定には、ストレインゲージ(ひずみゲージ)やそのほかのトランスデューサー(変換器)を用いて、足底からプラットフォームに加わる力を、前後、左右、上下方向への分力として導出するフォースプレートを利用する。

歩行運動で足底がプラットフォームについたとき、身体からプラットフォームに作用力が働く。それに対するプラットフォームからの反作用として、同じ大きさで向きが反対の力が床反力として働く。床反力は前後分力(X軸)、側方(左右)分力(Y軸)、垂直分力(Z軸)に分けられる。垂直分力は常に上向きであり、前後分力は後ろ向き、左右分力は内向きになっている。

 

垂直分力はひとつの谷(trough)を挟んだ2つの主峰(peak)があり、いずれも体重を超える大きな力になっている。第1の主峰は初期に身体を上方へ加速するとき、第2の主峰は下方へ減速するときに生じる。両者のあいだの谷は、重心の加速度が上向きに減速される時期であり、谷のもっとも深いところは重心の位置が歩行周期のうちでもっとも高いときである。

自然歩行では床反力の各分力が示すパターンは左右で類似しているが、各時期の力の大きさは必ずしも一致しない。床反力のパターンは歩行速度によっても変化する。歩行が早くなり、歩幅と歩行率が大きくなると、垂直分力で第1の主峰が高くなり、谷も深くなり、第2の主峰は相対的に低くなる。前後分力も、それぞれの峰が高くなる。

 

側方(左右)分力は最初の両脚支持期で外向きから内向きに転じ、単脚支持期の間は内向きに働いている。

 

前後分力は踵接地で制動力として後ろ向きに働き、単脚支持期になるとき最大となる。それから次第に後ろ向きの分力は減少して、単脚支持期の中期を変換点として、後ろ向きの制動力から前向きの推進力に変わる。この力は単脚支持期から両脚支持期への移行期に最大となる。

(^◇^)参考文献

医療学習レポート.床反力


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