【Health Science Blog】Vol.14 「座っている時間が長いと心臓病になりやすいの?」

座っている時間が長いと、心臓病になりやすいという話があります。これは、現代のライフスタイルにおいて、かなり大切な話です。というのも、多くの人たちが、デスクワークをしていて、一日の大半を座って過ごすことが多いからです。

さらに、昨今のコロナ渦においてリモートワークなどが推奨されている状況において、座って生活する時間が長くなるのは、ある意味避けようがない問題と言えるかもしれません。
しかし、コロナ渦をどのようにして乗り越えるかを考えるにあたって、座りすぎのリスクをここで勉強しておくことは有意義だと言えます。

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■座りすぎるとどうなるの?
長く座りすぎると健康を害するということが分かっていても、一体全体どの位の時間座っていたら悪いのか?などは、明確に示されていません。
なので、「一日〇〇分以上座ったら、心臓病のリスクが上がります」などといった決定的な証拠は未だに研究中の課題であると言えます。

ラットの実験によると、人にとって「座っている」に相当する姿勢を長くとることで、体にどのような変化が生まれるかを観測したところ、様々な健康被害が見られました。
まず初めに、脂肪を分解する能力に低下が見られ、コレステロールの濃度の上昇が、一日を立たずして見られ始めました。また、ミトコンドリアの活動にも悪影響が出たことが報告されています。つまり、脂肪を分解する能力が落ちて、エネルギー消費の要となるミトコンドリアの活動が落ちることで、肥満の問題が生じる可能性が予測できます。さらに、皮下脂肪としての肥満だけではなく、内臓脂肪の増加が起これば、高血圧などに繋がる可能性もあります。(一部の研究だと、座りすぎと高血圧において、直接的な相関関係は見られなかったという報告もある)

さらに、筋肉の活動も低下することが報告されています。
これらの報告から、長く座り続けるのではなく、定期的に立ち上がって歩いたりする方が良いことが示唆されます。仮に運動を行ったとしても、座っている状態が長引きすぎないようにすることが大切だと考えられます。

座りすぎることで、酸素の供給などにも悪影響を与え、それがDNAに突然変異を引き起こす危険性についても報告があります。DNAへの突然変異は、ガンを引き起こす可能性が心配されますが、「座りすぎ」は心臓病を引き起こすリスクが高まり、ガンのリスクが高まるという報告は少ないものの、これは「座りすぎ」が「ガンのリスクを高めることは無い」ということではなく、「座りすぎが原因で起こった健康被害の一つがガンのリスクを高める可能性は否定できない」と解釈するべきかもしれません。

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座りすぎのリスクを数字で表すと・・・
ある研究によると、一日中座っている人は54%ほどの死亡リスクが高まるとの報告があります。テレビを見る時間に換算すると、1日2時間以下しか見ない人と1日4時間以上見る人を比較すると、4時間以上見る人の方が、死亡リスクで45%、心臓病による死亡リスクに限定すると、80%も高いことが分かりました。

座りすぎは、このように死亡リスクを高めることが報告されていますが、1日60~75分の中強度以上の運動をする人においては、座りすぎが死亡リスクを高めるということはありませんでした。このように、運動は座りすぎによる健康被害を軽減する効果があります。

■外出が難しい状況の時こそ注意を!
日本では緊急事態宣言が出されていて、なかなか普段と同じように外出ができない現状があります。テレワークなどは推奨されているものの、座りがちな生活になりやすいというデメリットもあります。
さらに、2021年1月現在、ただでさえ外は寒く、なかなか外出に積極的になれないのも当然かもしれません。

しかし、こういう時こそ注意が必要です。
例えば、1時間座った後は、10分くらいは家の中を動くように心がけるなどの習慣を身に着けるようにしましょう。
今思えば、学校の授業の間の10分休み・5分休みの意味は、こういうところにもあったのでしょう。

暖かくなってくれば、少しずつ外出がしやすくなりますし、ウイルス自体も一般的には活動が弱くなる傾向にあります。
これからの1カ月ちょっとを、乗り切りましょう!

最後に、こんな状況下でも外出をする時は、怪我をしないようにISEALインソールの活用をお勧めします。バイオメカニクスの観点から、怪我が予防されることが科学的に証明されています。

また、科学番組をYouTubeで始めました。様々な分野をカバーしています。ゴンちゃん、ミクロちゃんという犬とネズミの愛らしい掛け合いが見る人の気持ちを温かくしてくれるような気がします(笑)チャンネル登録して頂けると大変うれしいです!!!
Vol.10「ロボット先生の未来予測」:https://youtu.be/aZ-hnSzHVdQ

Lavie, CJ., Ozemek, C., Carbone, S., Kalzmarzyk, PT., Blair, SN. 2019. Sedentary behaviour, exercise and cardiovascular health. Circulation Research, 124 (5): 799-815.

「無限のエネルギーを追究する」【痛快科学番組】Vol.6

痛快科学番組!ゴンちゃん&ミクロちゃん ー世界と宇宙の秘密を明かす旅ー

■第6話のあらすじ■
ミクロちゃんの考案したトレーニングで、ゴンちゃんのお腹のお肉は消えてしまいました。ゴンちゃんのお腹は、どこに行ってしまったのかなぁ?
https://youtu.be/NEQIA4dpHJs

■物語の内容■
タイムマシンを作り恐竜時代に行きたいネズミの「ミクロちゃん」。
食べ物の3Dプリンターを開発して食べ放題したい食いしん坊の犬っころの「ゴンちゃん」。
実は宇宙会議に呼ばれている科学者の「はなつ先生」。
科学の魅力を教えてもらいながら、地球や宇宙の神秘を知り、まだ明らかになっていない秘密に挑んで行く2匹と1人の科学旅番組!


《YouTube科学番組スタートしました!》

子どもや若者の科学離れを解決するために、今までわかっていることや、これから明らかにしてほしいことを織り交ぜながら、科学に興味を持ってもらいたいと願い、番組作成を開始しました。これがきっかけで、世界や宇宙に希望を持ち、生きる楽しみを広げるきっかけになれば幸せです。内容はできるだけわかりやすくポップにお伝えしていますが、大人でも楽しんでいけるように本格的な内容を扱っています!

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【Health Science Blog】 Vol.13「歩行測定を簡単にできるテクノロジーって何かあるの?」

あります!そして、私はとりあえずこれを色々なところが導入すれば良いと思っています。

その名もGaitRite

これは、マットのようになっていてこの上を歩くだけで、以前紹介した「基本歩行データ」を大体取ることができます。

非常に簡単なので、セットアップの仕方(これも簡単)だけできれば、すぐに使用開始できます。

マットの長さは7m程度なので、廊下など多少場所を必要とします。

なので、病院やスポーツジムなど、廊下などを活用して測定ができるようにすると良いでしょう。

Webster, KE., Wittwer, JE., Feller, JA. 2005. Validity of the GaitRite walkway system for the measurement of averaged and individual step parameters of gait. Gait and Posture, 22 (4): 317-321.

Bilney, B., Morris, M., Webster, K. 2003. Concurrent related validity of the GAITRite walkway system for quantification of the spatial and temporal parameters of gait. Gait and Posture, 17 (1): 68-74.

GaitRiteで何が測れるの?

以前紹介した基本歩行データを大体測ることができます。

主に以下のデータを測定することで、その人の歩行の健康状態を把握することができます。

(1) 歩行速度:歩く速度が分かります。基本的に速ければ健康!と考えられます。

(2) 歩幅:歩行速度と高い関係性があります。こちらも基本的には、長ければ健康と考えられます。

(3) 歩隔:足と足の横幅のことを指します。バランスが悪いと拡がる傾向があります。

(4) 両足立脚時間:地面に両足が接地している時間のことを指します。バランスが悪いと両足がともに接地している時間が長くなる傾向があります。

さらにGaitRiteは、以下のデータも測ることができます。

(5) 足の圧力中心の軌跡:バランスの指標となります。左右にぶれると、体の重心もぶれやすくなります。

(6) 垂直床反力:左右差を確認すると、どちらの脚に負担がかかっているかを見ることができます。

そして優れものなのが、平均値に加えて標準偏差をすぐに出してくれるところです!

3D動作解析などを使うと、ここまでたどり着くのに一苦労・・・これが自動化されているというのは、非常に使い勝手が良いと言えます。

なので、歩行分析という名目でもGaitRiteは活用できますし、実際のクリニカルな現場や運動指導者にとってのクライアントの健康状態を測定するという意味でも役立ちます。

歩行マットの仕組み


GaitRiteの仕組みが知りたい

簡単に言えば、ミニチュアの体重計をマットの下に大量に埋め込んでいると考えてください。そうなると、かかとの着地とつま先の離地は簡単に測定できます。

そして、その反応したミニチュア体重計の位置などを考慮すれば、位置情報を出すことも可能になります。

体重計とは、床反力の垂直方向だけを測定できるもので、その中心が、足の圧力の中心(COP)になるので、バランスであったり足にかかる負担などを測定することができます。

GaitRite自体の仕組みは画期的ですが、そこまで難しい技術を必要としているわけではありませんし、インターフェースの問題とデータの読み方の問題において改良の余地があるとも言えます。

改良することで、より安価で色々な施設に取り入れることも可能になるかもしれません。

社会にどのように役立てられるか?

現状、コストが約500~1000万円くらいかかるのがネックになっています。

さらに、動作解析と比べれば、非常に簡単なので、歩行解析をテーマに研究をしたい人で細かいエンジニア技術が無い研究者にはお勧めですが・・・それでも、一般のユーザーが標準偏差6.8 などと言われてもピンとこないのが現状かと思います。

なので、実用化に向けてさらに改良する必要があるかと思います。

主に「インターフェースの改良」「データ診断の自動化」「AIの導入」ができれば超えられる課題です。

正直、そこまで難しい新規開発ではありません!

そして、将来的には各自治体ベースで長期的なデータを取っておくことが有効かと思います。

それらと、例えば医療費の相関関係を見ていけば、歩行をどのように変化させれば医療費が下がるかの目安をつけることができるようになります。

以上、もし開発にご興味のある方がいれば、ご連絡いただければと思います。

歩行テスト

歩行マットの仕組み

AIマネジメント

最後に、歩行トレーニングの一環として、正しい足の使い方を学ぶ必要があります。ISEALインソールは、履いているだけで正しい足首の使い方を練習することができるように設計されています。その秘密は、インソールの角度が勝手に足首をベストな動きに導いてくれるということと、インソール上の突起を足がなぞることで、自動的に正しい足の使い方がされることにあります。ぜひ、お試しください!

www.iseal-insole.net/jp

また、物理を始めとし様々な科学について、YouTube番組を作りました。ミクロちゃんとゴンちゃんというキャラクターの人形劇を含む、面白くも深い科学の魅力を伝えることを目的にしています。ぜひ、チャンネル登録をください!!!よろしくお願いいたします。

https://www.youtube.com/channel/UCtLhCSgGvMYVr3haHItU-9Q

文責 Dr Hanatsu Nagano

「不老不死の秘密と月移住」【痛快科学番組】Vol.5

痛快科学番組!ゴンちゃん&ミクロちゃん ー世界と宇宙の秘密を明かす旅ー

■第5話のあらすじ■
ミクロちゃんとゴンちゃんは、謎のおじいさんから、月ではうさぎがお餅をついているというお話を聞きました!
https://youtu.be/3Rxu6FjtpfU

■物語の内容■
タイムマシンを作り恐竜時代に行きたいネズミの「ミクロちゃん」。
食べ物の3Dプリンターを開発して食べ放題したい食いしん坊の犬っころの「ゴンちゃん」。
実は宇宙会議に呼ばれている科学者の「はなつ先生」。
科学の魅力を教えてもらいながら、地球や宇宙の神秘を知り、まだ明らかになっていない秘密に挑んで行く2匹と1人の科学旅番組!

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【Health Science Blog】Vol.12 「パッと見て歩行能力の低下が分かる方法ってあるの?良い歩き方を悪い歩き方、そして良い歩き方を目指す方法」

外出する機会が少なくなると、歩行能力が低下するリスクがありますが、認知力と併せて歩行能力は私たちが生活をしていくうえで非常に大切になってきます。
いつもお話をしていることではありますが、こうした基礎能力の低下は可能な限り早く察知して、さらなる低下の予防、そして可能であれば向上をさせていくというのが、健康促進の基本となります。
バイオメカニクスの研究をやり続けてきた一部のマニア集団(私のことになります 笑)を除けば、パッと見て、その人の歩き方が良いか悪いかを判断できる方法が大切になります。

今回は、ある程度誰でも実践できるか「簡易歩行診断方法」を紹介します。

「基本歩行データ」は、踵とつま先の位置情報と時間情報に基づいて定義できる方データとなります。英語では、「spatio-temporal parameters」などと表現されていて、「spatio = spatial」は位置を表し、「temporal」は時間を表します。

SpatialはSpace(スペース)の派生であり、Temporalは「テンポ」の派生になるので、覚えやすいかと思います。

これらも100分の1ミリ秒以上の正確さを求めるのであれば3D動作解析システムの使用などが必須になってきますが、ストップウォッチと足あとさえあれば、大雑把な測定ができるのも特徴です。

基本歩行データに関しては、様々な文献がありますが、

データが表す一般的な傾向
改善方法
の2つに絞って今回はお話させて頂きたく思います。

Holman, JH., McDade, EM., Petersen, RC. 2011. Normative spatiotemporal gait parmaeters in older adults. Gait and Posture, 34 (1): 111-118.

Nagano, H., Begg, R., Sparrow, WA., Taylor, S. 2013. A comparison of treadmill and overground walking effects on step cycle asymmetry in young and older individuals. Journal of Applied Biomechanics, 29 (2): 188-193.

■基本歩行データって何?

以下の基本歩行データを測定することで、その人の歩行能力がある程度分かります。

歩行速度:歩いている速さです。研究レベルだとm/s(1秒で何メートル進むか)が使われますが、日常生活ではkm/h(1時間で何キロ進むか)を使われることが多いのが特徴です。

歩幅:かかと着地から反対足のかかと着地までの前後距離。
歩隔:かかと着地から反対足のかかと着地までの左右距離。
両足立脚時間:かかと着地から反対足のつま先離地までの時間。

SPATIAL GAIT PARAMETER

さらに細かく調べるのであれば、

片足立脚時間:反対足のつま先離地からかかと着地までの時間。片足で立っている時間。
ステップ速度:つま先離地からかかと着地(遊脚期)に足が前方に進む速度。平均値と最大値を見る方法がある。

も役立ちます。

他の基本歩行データは、基本的に重複している部分が多いので、それのみで新しい意味を成すとは言えませんが・・・

遊脚時間:つま先離地からかかと着地までを遊脚期と言い、遊脚時間を測ることもあります。しかし、これは反対足(立脚期にある足の)片足立脚時間と全く同じになります。
立脚時間:これは、上記の片足立脚時間に両足立脚時間を加えたものです。
ステップ時間:一歩(1ステップ)にかかる時間になります。かかと着地から反対足のかかと着地までの時間となりますが、これは「両足立脚時間+(反対足)片足立脚時間」となり、特に新しいデータとは言えません。

さらに、細かい情報ではありませんが、ストライドデータを取る人もいます。

ストライドとは2歩(2ステップ)を意味するので、ストライドに注目すると両足間の差異などを知る術が無くなってしまうという欠点があります。

GPSで移動距離を出して、それをかかった時間で割った場合は、左右差を区別するのが難しいので、そういった場合においてはストライドデータで表すことしかできなくなります。

(例)

ストライド・レングス=右歩幅+左歩幅

ストライド・タイム=右ステップタイム+左ステップタイム

このように「かかと着地」と「つま先離地」の位置情報とタイミングから、様々な歩行データを取ることができて、総称して「基本歩行データ」と呼びます。

かかと着地とつま先離地のエンジニア的な定義が大切になってきますが、専門的になりすぎるので、この点につきましてはまたの機会にお話します。

■基本歩行データが表す歩行機能

(1) 歩行速度の低下は歩行能力の低下

一番わかりやすいのは、歩く速度です。歩行能力が低下すると速く歩くことができなくなります。

(2) 歩幅の低下は歩行能力の低下

歩行能力が低下して歩行速度が低下した場合、歩幅の減少が必ず伴うといっても過言ではありません。歩幅は物凄く長くなったけど、ステップの数(ケーデンス)が減った、ということは、ほとんどありません。

(3) 歩隔の増加はバランスの低下

足と足の横幅が拡がっている人は、左右のバランスが悪くなってきているので、以前お話したBase of Support(BOS)を横に拡げることでバランスを安定させようとしていることが考えられます。(BOSの詳細はコチラ)よって、バランスに問題のある時に見られる歩行の変化の一つです。

(4) 両足立脚時間の増加はバランスの低下

歩隔の増加に併せて、バランスが悪くなると、必然的に片足で立っている時間を短くしようとします。つまり、両足立脚時間の割合が増加することになります。

TEMPORAL GAIT PARAMETER (1)

■基本歩行データ改善の方法論

上記の基本歩行データの変化により、歩行能力の低下や向上を測定することができます。ここでは、これらのデータの改善方法について簡単にお伝えします。これらを行うことで、最も基本となる「歩行速度の増加」に繋がることが期待されます。

(1) 歩幅の上昇

大腿四頭筋の強化:腿の前面の筋肉を鍛えることで、歩幅の増加が期待できます。
前脛骨筋の強化:脛の前の筋肉を強化することで、かかと着地がべた足で行われることが回避できます。べた足のかかと着地は歩幅の減少に繋がるため、しっかりとかかとから踏み込むようにしましょう。
脹脛の強化:賛否両論ありますが・・・脹脛を強化することで、足の蹴りだしが強化され歩幅が増加すると言う人もいます。しかし、過度な足の蹴りだしは足を痛める可能性があるので、これ一つに頼って歩幅の増加を目指すことは避けるべきでしょう。

(2) 歩隔の減少

線の上歩行:一番簡単な方法は、一本の線の上を歩く練習を行うことです。一本の線の上を歩くことで、歩隔0の状態が維持できます。これは、バランスを取るのが難しくなるため注意は必要ですが、こうした状況下で歩くトレーニングは、バランス向上にも役立ちます。

(3) 両足立脚時間の減少

リズム歩行:例えば手を一定のリズムで叩いたり、メトロノームを使ったりしながら一定のリズムで足踏みをする練習を行います。これをできるだけ早いペースで行っていくことで、必然的に両足立脚時間は下がってきます。ただし、これは練習としては効果的ですが、実際に歩くときはたくさんステップを踏めばよいというわけではないので、「トレーニング用」と割り切ってリズム歩行を行うことが大切になります。

以上、簡易な歩行測定の方法をお伝えしました。また、問題点が見られた時の改善方法も簡単なものを上記の通りお伝えしています。

また別の機会に、さらに具体的で詳細な方法をお伝えしていきます。

最後に、歩行トレーニングの一環として、正しい足の使い方を学ぶ必要があります。ISEALインソールは、履いているだけで正しい足首の使い方を練習することができるように設計されています。その秘密は、インソールの角度が勝手に足首をベストな動きに導いてくれるということと、インソール上の突起を足がなぞることで、自動的に正しい足の使い方がされることにあります。ぜひ、お試しください!

また、物理を始めとし様々な科学について、YouTube番組を作りました。ミクロちゃんとゴンちゃんというキャラクターの人形劇を含む、面白くも深い科学の魅力を伝えることを目的にしています。ぜひ、チャンネル登録をください!!!よろしくお願いいたします。

文責 Dr Hanatsu Nagano

「驚愕のパラレルワールド」【痛快科学番組】Vol.4

痛快科学番組!ゴンちゃん&ミクロちゃん ー世界と宇宙の秘密を明かす旅ー

■第4話のあらすじ■
ある日、ゴンちゃんは幽霊に出会い、ミクロちゃんは自分にそっくりのネズミで出会いました。パラレルワールドへようこそ!!!科学的に説明してもらって、ゴンちゃんとミクロちゃんは、安心しました。でも、油断したはなつ先生は、食べられちゃった?!Σ(゚Д゚)
https://youtu.be/eHpVfty9umU

■物語の内容■
タイムマシンを作り恐竜時代に行きたいネズミの「ミクロちゃん」。
食べ物の3Dプリンターを開発して食べ放題したい食いしん坊の犬っころの「ゴンちゃん」。
実は宇宙会議に呼ばれている科学者の「はなつ先生」。
科学の魅力を教えてもらいながら、地球や宇宙の神秘を知り、まだ明らかになっていない秘密に挑んで行く2匹と1人の科学旅番組!

《YouTube科学番組スタートしました!》

子どもや若者の科学離れを解決するために、今までわかっていることや、これから明らかにしてほしいことを織り交ぜながら、科学に興味を持ってもらいたいと願い、番組作成を開始しました。これがきっかけで、世界や宇宙に希望を持ち、生きる楽しみを広げるきっかけになれば幸せです。内容はできるだけわかりやすくポップにお伝えしていますが、大人でも楽しんでいけるように本格的な内容を扱っています!

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【Health Science Blog】Vol.11 「バランスが良い、悪いってどういうこと?」

運動をしている時は、良いバランスを維持することが基本的に大切になります。
バランスが悪いと、倒れて怪我をしてしまう危険性が高まりますし、体操やダンスなどにおいても、良いパフォーマンスをこなすにはバランスが大切になります。
しかし、バランスって何なのでしょうか?
もちろん感覚的には誰でもバランスが何かっていうのは、ある意味分かっているとは思います。しかし、バランスを数値で表す方法などは、あまり知られていないというのが現状でしょう。
今回は、バランスについてバイオメカニクスの考え方を紹介したく思います。

Hof, A.L., Gazendam, M.G.J., Sinke, W.E. 2005. The condition for dynamic stability. Journal of Biomechanics, 38: 1-8.
Lugade, V., Lin, V., Chou, L. 2011. Center of mass and base of support interaction during gait Gait and Posture, 33 (3): 406-411.

さらに、今学界で認められている考え方の一つ先までお話したく思います。
この話に関しては、私自身の博士研究の中から生まれたコンセプトで、オープンソースとして閲覧できます。

Nagano, H. 2014. Understanding Gait Control Dynamics: Ageing Effects on Falling Risks. Victoria University, PhD thesis.

「重心がBOSの中にある」これが良いバランスを意味する。
現在バイオメカニクスで言われていることは、「体の重心がBOSの中にあれば安全」ということです。ここで言うBOSとは、Base of Supportを意味します。
※日本語ではBase of Supportは「支持基底面」と言われることもありますが、ここでいうSupportは体のバランスを「サポート」するという意味であり「あなたの主張をサポートする(支持する)」という意味とは異なるので、個人的に誤訳と考え、BOSで表現します。
BOSは、足と地面の接地面積、およびその間の面積を意味します。つまり、片足立ちをしている時は、足が地面と接地している面積がBOSとなります。しかし、両足で立っている場合は、両足の接地面積に加えて、両足間の面積もBOSに含まれます。
そして、体が動いていない時は、BOSの中に体の重心があればバランスが安定している状態と考えられています。片足立ちの状態だと両足立ちの状態と比べて、バランスを維持するのが難しくなりますが、これはBOSの大きさが片足立ちだと非常に小さくなることが理由としてあげられます。
「重心がBOSの中だとバランスは安定している」これは大きく見れば大体正しいのですが・・・体が動いている時、つまり運動中においてはこの定義は当てはまりません。
それはなぜでしょうか?
例えばBOSの境界線の上に重心がある場合、その重心が全く動いていなければ安全ですが、物凄い勢いで動いていれば、もう取り返しがつかない状態でそのまま倒れてしまうかもしれません。
なので、BOSと重心の位置関係に加えて、重心がどのように動いているかを考える必要があります。

「重心がBOSに向かっている」これは良いバランスと言い切れるか?
ひとつの考え方として、「重心がBOSの外にあったとしても、重心がBOSに向かっていればバランスは回復しているから危険ではない。逆に、重心がBOSの中にあっても外へ向かって移動していれば、バランスロスが始まっている状態である。」と報告した研究もありました。しかし、この考え方は完全であるとは言えません。というのも、仮に重心がBOSへと向かっていたとしても、重心が地面と近すぎれば、倒れていくことを阻止することはできないからです。
こうした問題をクリアするために、現在のバイオメカニクスにおいて、「運動中の良いバランスとは、Extrapolated Centre of Mass (XCOM)がBOSの中にあること」と定義されています。
ここで言うXCOMとは、以下の式で表されます。
XCOM=(重心の位置)+(重心の速度)×√(脚の長さ÷重力加速度)
このXCOMは、重心の速度が緻密に考慮されているため、運動時のバランスを考える上では正確であるとバイオメカニクスの観点から考えられています。

Balance BOS

バランスの数値化
よって、バランスの数値化はXCOM・重心の位置・BOSを用いて現在まで行われてきています。それ以外の方法は、直接的にバランスを測定しているとは言えないので注意をする必要があります。
「バイオメカニクスに基づき、バランスを~」などというキャッチコピーを見た場合は、本当に重心とBOSが考慮されているかどうか?をしっかりと見てください。
深く理解をしている人が少ない分、この原理をすっ飛ばしてバイオメカニクスを語りながらバランスについて言及する人は・・・要注意です!
これらを考慮したうえで、バランスの数値化は以下の通りです。
(1) Margin of Stability「安定性の余裕」(MOS)
(2) Available Response Time「実行可能な応答時間」(ART)

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機能的なバランスロス vs 危険なバランスロス
次に、BOSの考え方の問題点を挙げます。これは、いたってシンプルで、足が地面と接地していないとBOSとして考えないのであれば、例えば真上に垂直ジャンプをした場合、地面と足が設置していないため、BOSは全く存在しないことになります。そうなってしまうと、ジャンプして着地する、という何の危険もない動作が、「バランスロス」と定義されてしまいます。あるいは、歩く・走るなどといった普通のロコモーションですら、バランスロスということになってしまいます。
この考え方は、「機能的なバランスロス」と「危険なバランスロス」という風に区別することができれば解決します。前者は、歩く・走る・ジャンプするなどが含まれています。つまり、BOSの定義に基づけば、BOSが存在しない以上バランスロスになるが、怪我をするリスクが限りなく少ない場合を意味します。そして、後者の「危険なバランスロス」は、怪我に繋がるリスクが高い、あるいは転んでいる状況を意味します。これらを判断するためには、全く同じバランスの考え方をするのですが、BOSの代わりに「安全圏」という考え方をすれば解決します。安全圏とは、横断面において足の接地に関わらず両足とその間の面積を意味します。
そして、以下のように区別することが可能です。
(1) 安定状態:XCOMがBOSの中
(2) 機能的なバランスロス:XCOMがBOSの外だが安全圏の中
(3) 危険なバランスロス:XCOMが安全圏の外

最後に・・・
ISEALインソールは、バランスを向上させる効果があります。これは、重心のブレを極限まで抑えることで特に左右方向への安定性を向上させます。運動や普段の生活にご活用ください!

文責:Dr Hanatsu Nagano

また、物理学を始めとした様々な科学の面白さについて、YouTubeチャンネルを開設しました。ゴンちゃんとミクロちゃんというキャラクターも居て、科学の面白いところを引き出している・・・と思います。ぜひ、チャンネル登録していただいたうえで、ご覧になってもらえると大変うれしいです!よろしくお願いいたします!

【痛快科学番組】Vol.3「強くなるための原理・原則」

痛快科学番組!ゴンちゃん&ミクロちゃん ー世界と宇宙の秘密を明かす旅ー

■物語の内容■
タイムマシンを作り恐竜時代に行きたいネズミの「ミクロちゃん」。
食べ物の3Dプリンターを開発して食べ放題したい食いしん坊の犬っころの「ゴンちゃん」。
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■第3話のあらすじ■
食いしん坊のゴンちゃんは、朝起きたらお腹がポッコリしていました。科学で助けて~!!https://youtu.be/CfnvaUu84fE

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【Health Science Blog】Vol.10「年齢による歩行機能の低下ってどんなこと?認知力との関係もあるの?神経伝達性の低下が原因?」

私は今この時のために研究をしてきたのかもしれない!と最近思うことがあります。

というのも、2021年1月現在・・・コロナウイルスによる2度目の緊急事態宣言が出されました。これにより危ぶまれることこそ、シニアの方の健康だと思うのです。

もちろん一番優先されるべきことは、コロナウイルスにかからないことなのだと思います。

しかし、自宅から出ないことを続けていると・・・運動不足やコミュニケーション不足で歩行機能と認知機能、そして精神健康に悪い影響を及ぼす可能性があります。そして、これらのことは互いに関係しあっているため、一つが悪くなると他にも影響を及ぼす可能性はあります。

そして、個人の幸せという意味以外にも、社会的に考えてコロナの件で医療崩壊が叫ばれていますが、緊急事態宣言による外出自粛などが原因での二次被害は、極力抑える必要があります。

今回は、年齢による歩行機能の低下について大枠をまとめてみました。タイトルで「年齢による」と書きましたが、ほとんど全ての大人に共通して言えることになります。

Pirker, W., Katzenschlager, R. 2017. Gait disorders in adults and the elderly. Wiener Klinische Wochenschrift, 129: 81-95.


60代だと10%、80歳以降は60%が何かしらの歩行障害を抱えている

歩行に問題を生じる原因は様々ですが、神経伝達の問題、物理的な身体の問題、精神健康の問題などに分かれていきます。これらの要因は互いに関係があるため、一つが悪くなれば他にも影響を与える可能性があります。また、逆の見方をすれば、歩行に問題が生じた場合は、「神経伝達・物理的な問題・精神健康」を確認することが重要と言えます。例えば、歩行能力が下がってくることは、将来的な認知症のリスクと関係があるという報告もあります。シニア層に関しては、約半数が、神経伝達が原因で歩行機能が低下していると言われています。しかし、その3分の1程度は、多数の要因があるため、どれか一つを原因として挙げるのは難しいという問題もあります。


求心性フィードバックについて

求心性フィードバックとは、感覚器が刺激を脳に伝達することです。例えば目・耳・プロプリオセプション(筋肉・関節などの位置感覚)のいずれかが悪くなっていた場合、他の部分で補おうとする傾向があります。歩行時に目が悪い場合は、耳やプロプリオセプションの働きが歩行の安全を保とうとします。つまり、どれか一つが悪くなると他の部分に頼りやすくなるということです。

認知力と歩行機能

歩行機能の低下と認知力・寿命には関係があります。そして、認知機能の中では、実行機能・視覚空間の感覚・注意力などが安全な歩行と関連しています。以前の投稿でもお話しましたが、「話しかけると、立ち止まって歩いてしまう人」は転倒のリスクが高いと言えます。もちろんここでは、じっくり話すために立ち止まるということを指しているのではなく、立ち止まらないと話せない、つまり「歩く」「話す」という行動を同時に取る能力が低下している人のことを指しています。認知機能は多岐にわたりますが、認知力の向上は安全な歩行にも役立つとされています。

神経伝達への障害と歩行への影響

神経伝達とは、主に上述した求心性フィードバックと遠心性フィードバックによって成り立っています。例えば、障害物を見て、それを回避した場合、求心性フィードバックは「視覚で得た情報を脳に送る」、遠心性フィードバックは「脳から足に回避する信号を送る」ということになります。これらに問題が生じると、当然歩行機能や安全性が低下します。最も大きな神経伝達の問題としては感覚運動失調が18%を占めています。感覚運動失調とは、感覚を得ることに問題が生じ、体全体を同時に協調させて動かすことが難しくなることを指します。体の運動機能を司る小脳自体には問題がないという特徴があります。感覚運動失調に次ぐ神経伝達の問題としては、パーキンソン病が16%となります。そして、8%が前頭葉の問題であり、先ほど話した感覚運動失調の中でも小脳が原因の種類…と続いていきます。

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感覚運動失調:歩行の特徴としては、歩幅が短くなり歩行速度が低下します。さらに両足の横幅(歩隔)は増加する傾向があります。これらは、バランスに問題が生じた時に共通して起こる歩行の変化です。この症状があると、平衡感覚や体の位置感覚が低下するため、視覚でカバーしようとする傾向が生まれます。つまり、視覚が働かない状況(例:暗闇)では、さらに症状が悪化し、歩行中の怪我のリスクが高まります。

パーキンソン:動作速度の低下、動きのかたさ、震え、バランスの低下などが主に見られます。初期は、体の片側に症状が現れ、その後反対側へも影響が出てくることがあります。歩行時に他のことを同時にすると(二重課題・多重課題)歩行の安全性が損なわれます。パーキンソン症状を持つ人は、階段を上る方が平たんな地面を歩くよりも簡単な場合が多いのが特徴です。「すくみ足」は、パーキンソン症状を持つ人の歩き方の特徴の一つです。方向転換したり、障害物に近づいたり、狭いところを通ろうとしたり(例:ドア)したときに、すくみ足は生じやすくなります。レボドパを使用すれば、すくみ足の症状は改善されることがありますが、症状の進行に併せて、長期使用しているとその効果は減っていく傾向があります。

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前頭葉:前頭葉の問題によって生じる歩行への障害は「Highest level gait disorder」などと形容されることがあり、非常に多くの問題を同時に生じやすくなります。これらは、脳の灰白質の萎縮が原因で起こると考えられています。それにより、運動皮質と中脳の歩行機能に関連している部分のリンクを弱めます。前頭葉への悪影響により歩行が難しくなった場合、「歩き方を忘れてしまう」という状況になることがあります。同様に、立ち上がり方も忘れてしまうことがあります。しかし、一度歩きだすことができれば、徐々にその状態を続けることができるようになります。症状の根本的な改善は難しいとされています。聴覚や視覚に合わせた歩行トレーニングやレボドパの使用など、パーキンソン症状において活用されている方法も、効果が得られる可能性はあまり高くないと報告されています。


小脳性の感覚運動失調:
感覚運動失調と基本的には同様の症状が見られますが、感覚運動失調が例えばプロプリオセプションによる平衡感覚やバランス感覚、位置感覚の低下であるとすれば、小脳性の場合は、文字通り小脳への影響によって体の統合が失われバランスに悪影響が出やすくなります。また、小脳性の特徴としては、方向転換時や複雑な歩行(例:タンデム歩行など)を行うとバランス力が低下します。これらを引き起こす原因の一例としては、「血管系の問題、アルコールなどの中毒、多発性硬化症などの炎症、遺伝性の病気」などが挙げられます。

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まとめ:神経伝達の問題は、全てが解明されているわけではなく、確立された治療法が少ないことが問題として挙げられます。しかし、以上の情報を基に、まずは現状把握をすることが大切になります。

ISEALインソールは、歩行中の転倒リスクを下げるために開発されました。履くだけで効果があるというのが特徴なため、上記のような症状があっても活用いただけます。現在の社会情勢の中でこそ、転倒予防が大切になってくることと思います。

文責:Dr Hanatsu Nagano

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