立ち上がり動作における二関節筋の機構特性による機能

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本研究はヒトの立ち上がり動作時の筋活動によって生じる下肢大腿部の二関節筋の機構特性を明らかにする事を試みた．体幹を鉛直上に規制しない立ち上がり動作，すなわち，通常の立ち上がり動作における動作筋電図学的解析により主働筋を明らかにし，下肢の筋配列を基準にしたリンクモデルによる理論的解析，さらに，その機能を再現した実機モデルによる理論的解析を行った．動作筋電図学的解析によって，この動作の主働筋が膝関節の一関節伸筋と大腿部前面の二関節筋である大腿直筋の2筋である事が明らかになった．また，モデルによる理論解析により，立ち上がり動作時の体幹を支えるための筋収縮力に膝関節の一関節伸筋は大きく貢献するが，大腿部前面の二関節筋である大腿直筋は関与しない事が明らかになった．そこで，重心方向に床反力を向ける二関節筋の機能である平行リンク機能に着目し，大腿直筋を平行リンクとしたモデルを試作し，立ち上がり動作時の床反力の変化と立ち上がり動作の姿勢変化を計測した．その結果，大腿直筋に相当するワイヤが慣性力によって倒れる体幹を引き止め，さらに，平行リンク化する事により，足関節に発生する床反力を常に重心方向へ調整している事がわかった．従来から定義されているヒトの立ち上がり動作の主働筋，すなわち，膝関節の一関節伸筋と股関節の一関節伸展筋による伸展トルクではなく，膝関節の一関節伸筋による膝関節の伸展トルクと，倒れようとする体幹の慣性力を平行リンクとなった大腿直筋が保持している機能により，股関節の伸展トルクが発生したように見える作用となる事が明らかになった．このため，従来から述べられている股関節の一関節伸筋の作用がなくても立ち上がり動作が可能であると事が明らかになった．これより，大腿直筋の平行リンク機能は膝関節の一関節伸筋のみの駆動力で，立ち上がり動作を可能にする機構特性を有している事が提示できた．