てこの種類と人体での作用例

運動学


 日常生活の各所にてこの原理が使われています。簡単な原理ですが,ある仕事を効率的に行うためにはとても重要な原理です。人体においても,骨と骨の連結部 (関節) を支点,筋の付着部を力点,身体各部位の重心点を荷重点とすると,骨はてこであり,そこにはてこの原理が作用します。てこには3つの種類があって,それぞれの概要と,人体での作用例を下にまとめました。

第1のてこ


 支点が力点と荷重点の間にあるてこです。その特徴は「安定性」にあります。はさみやシーソーなどは第1のてこが作用しています。

人体での作用例

(1) 頸部前後屈

[支点]  環椎後頭関節    
[力点]  後頭骨の筋付着部
[荷重点] 頭部の重心から延長した部分

(2) 片足立位時の骨盤に対する中殿筋の作用

[支点]  股関節
[力点]  大腿骨の大転子の筋付着部 
[荷重点] 骨盤(片足を挙上した側)

(3) Push upにおける肘伸展運動の上腕三頭筋の作用

[支点]  肘関節
[力点]  肘頭の筋付着部
[荷重点] 前腕

(4) 上腕三頭筋の肘伸展

[支点]  肘関節   
[力点]  肘頭の筋付着部
[荷重点] 前腕

第2のてこ


 支点と力点の間に荷重点があるてこです。特徴は「力の有利性」にあります。一輪車の手押し車,棒をてこにして大きな岩を動かそうとする状態などは第2のてこを用いています。人体で作用する例は少ないです。

人体での作用例

(1) 下顎骨の開口運動

[支点]  顎関節
[力点]  下顎骨下面舌骨付着部
[荷重点] 咀嚼筋付着部

(2) つま先立ち時の足の状態

[支点]  中足指節関節部
[力点]  アキレス腱付着部
[荷重点] 足関節前方の身体重心線の通過点

(3) 腕橈骨筋の肘屈曲

[支点]  肘関節
[力点]  橈骨茎状突起の筋付着部
[荷重点] 前腕の重心線

第3のてこ


 力点が支点と荷重点の間にあるてこです。特徴は「運動の速さに対して有利」ですが,一方で「力に対しては不利」であることです (詳しくは「てこの力学的有意性」を参照して下さい)。人体で作用するてこの多くはこの第3のてこです。

人体での作用例

(1) 上腕二頭筋の肘屈曲

[支点]  肘関節
[力点]  上腕二頭筋付着部
[荷重点] 前腕の重心線

(2) 基本的立位姿勢で上肢全体を前方挙上するときの三角筋の作用

[支点]  肩関節(肩甲上腕関節) 
[力点]  上腕中央外側(三角筋粗面)の付着部
[荷重点] 上肢の重心線

(3) 三角筋による肩外転

[支点]  肩関節(肩甲上腕関節)
[力点]  上腕中央外側(三角筋粗面)の付着部
[荷重点] 上肢の重心線

(4) 側臥位での中殿筋外転

[支点]  股関節
[力点]  大腿骨の大転子の筋付着部
[荷重点] 下肢の重心線

(5) 大腿四頭筋による膝伸展

[支点]  膝関節
[力点]  脛骨粗面の筋付着部
[荷重点] 下腿の重心線

まとめ

 てこには3種類あって,それぞれによって特徴(有利な点,不利な点)が違います。人体においても,このてこを上手く活用していますが,活用しているてこに応じて有利な運動,不利な運動があります。てこが人体でどのように作用しているかを考えることで,効果的なリハビリテーション介入に活用できると思います。てこの力学的有利性については「てこの力学的有利性」を参考にして下さい。

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*この記事は,リハビリテーションに関する理解・知識を深めるためのものであり,特定の治療法・医学的見解を支持・推奨するものではありません。


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