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ここにあるのは、だれかが実際に調べ、考え、作ってきたことを集めたメモです。気になったら、ページの下の「参考にした情報源」から、もとの本や記事、それを生み出した人たちに、直接ふれてみてください。このメモには書ききれないおもしろさが、そこにあります。

ランニングシューズの ふかふかは、なんの ために ついて いるの?

ランニングシューズのクッションは、何のために入っているのか

ランニングシューズのクッション(ミッドソール)は、衝撃をやわらげるためだけの部品なのか

分野:からだ

ふかふかの くつで 走ると、じめんの しょうげきが ちいさく なる。そう 思う 人は おおいでしょう。ところが、93人の ランナーで しらべた じっけんでは、くつが やわらかい ほど、しょうげきの いちばん 大きい ところが 大きく なりました[2]。

どうして ぎゃくに なるのでしょう。それなら クッションは、なんの ために あるのでしょう。この ページを 読むと、体が 着地の しかたを かえて いること、けがや 走りの らくさとの かんけいが わかります。

ふかふかのランニングシューズなら、着地の衝撃は小さくなりそうです。ところが、ふつうのランナー93人で調べた実験では、靴の底がやわらかいほど、垂直方向の衝撃のピークが大きくなりました[2]。

なぜ逆になるのか。それなら、クッションは何のために入っているのか。この記事を読むと、体が靴に合わせて着地を変えていること、けがの起きやすさや走りの省エネとの関係で、研究の結果が分かれていることが分かります。

ランニングシューズのクッション(ミッドソール)は、着地の衝撃をやわらげる部品とされる[1]。しかし、ふつうのランナー93人を調べた実験では、ミッドソールがやわらかいほど垂直方向の衝撃ピークは大きかった(体重比で、やわらかい靴1.70倍、硬い靴1.54倍)[2]。

やわらかいのに、なぜ衝撃が大きくなるのか。ならば、クッションの役目は何なのか。この記事を読むと、体が着地を調節するという説明、けがの試験で結果が割れていること、衝撃をやわらげる以外の役目として研究されている「エネルギーを返す」働きが分かる。

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1. やわらかい くつほど、しょうげきは ちいさいの?

1. やわらかい靴ほど、衝撃は小さいのか

1. ミッドソールがやわらかいほど、衝撃ピークは小さくなるのか

ランニングシューズの そこには、ミッドソールと いう ふかふかした ぶぶんが あります。走って 着地する ときの しょうげきを やわらげる ための ぶぶんだと されて います[1]。

では、やわらかい ほど、よく やわらげるのでしょうか。ふつうの ランナー93人が、かたさの ちがう くつで 走る じっけんが ありました。しょうげきの いちばん 大きい ところを、体重と くらべて みると、やわらかい くつは 1.70ばい、まんなかは 1.64ばい、かたい くつは 1.54ばいでした[2]。

やわらかい くつの ほうが、すこし 大きかったのです。1.70は 1.54より 1わりほど 大きい 数字です。ほかの けんきゅうでも、やわらかい くつで しょうげきが へった ものと、ふえた ものが あり、けっかは そろって いません[1]。

ふかふかなのに、どうして なのでしょう。

ランニングシューズの底には、ミッドソールと呼ばれる発泡素材の層があります。着地の衝撃をやわらげ、吸収するための部品とされ、理屈の上では、体が衝撃を受け止めるときの硬さを変えて、衝撃の力を下げられると説明されています[1]。

では、やわらかいほどよいのでしょうか。ふつうのランナー93人が、硬さの違う靴で走った実験があります。垂直方向の衝撃のピークを体重との比で見ると、やわらかい靴で1.70倍、中くらいで1.64倍、硬い靴で1.54倍でした[2]。やわらかい靴のほうが、1割ほど大きかったことになります(1.70÷1.54は約1.10)。

ほかの研究でも、やわらかく厚いミッドソールが、衝撃の力や力が増える速さを下げたという報告がある一方で、衝撃のピークがかえって増えた研究もあり、結果はそろっていません[1]。「やわらかい=衝撃が必ず小さい」とは言えないのです。

体の中で、何が起きているのでしょうか。

ミッドソールは、着地の衝撃を緩和する(クッション・衝撃吸収)ための部品とされる。理論上は、体の衝撃吸収のしくみの硬さを変えることで、着地時の減速を小さくし、衝撃力を下げうる[1]。

この前提を確かめたのが、ふつうのランナー93人を対象にした実験である。ミッドソールの硬さを変えると、垂直方向の衝撃ピーク(体重比)は、やわらかい靴で1.70、中間で1.64、硬い靴で1.54となり、やわらかいほど大きかった[2]。差は1.70÷1.54で約1.10倍、およそ1割である。

この結果は孤立したものではない。ミニレビューは、やわらかく厚いミッドソールが実験室で衝撃力や負荷の増加速度を下げたとする報告と、衝撃ピークがかえって増えたとする研究の両方を挙げ、結果はそろっていないとまとめている。クッション入りの靴が普及しても、けがの発生率や記録が大きく良くなってはいないとも述べる(2001年の文献にもとづく指摘)[1]。

では、やわらかい素材の上で、なぜ衝撃が大きくなりうるのか。

2. 体は、くつに あわせて 着地を かえて いるの?

2. 体が靴に合わせて着地を変えるとき、何が起きるのか

2. 衝撃が増える理由の仮説:体は路面や靴に合わせて脚の硬さを調節する

93人の じっけんを した 人たちは、こう 考えました。やわらかい くつでは、着地の とき、足くびの かたさが 大きく なる。すると、しょうげきを うける 体の 重さが ふえる、という 考えです[2]。これは じっけんの けっかでは なく、ひとつの 考えです。

体が じめんに あわせて かわる ことは、べつの じっけんでも 分かって います。ランナーは、じめんの かたさが かわっても、あしの かたさを 自分で かえて、走り方を ほぼ 同じに たもちました[3]。これは じめんの じっけんで、くつの やわらかさに そのまま あてはまると 言い切る ことは できません。

くつを はかない 人の 走り方も ヒントに なります。この 研究で しらべた、ふだん はだしで 走る 人の 多くは、足の さきから 着地して、足くびを しならせます。かかとから 着地する、くつを はいた ランナーより、地面から うける 力が 小さく、その 力が ふえる はやさは 半分ほどでした[4]。ちがいの 大きな 理由は、くつの あるなしより、足くびの つかい方だと されます。

体は、しょうげきを 自分で 調整して いるようです。

実験をした研究者は、こう推測しています。やわらかい靴で着地すると、足首の関節が硬くなり、衝撃を受け止める体の質量が増えるのではないか、という考えです[2]。実際にやわらかい靴で足首の見かけの硬さ(関節剛性)が大きかったことが、この推測の根拠です。ただし、これは著者の仮説で、実験で直接確かめたものではありません。

体が足元の条件に合わせて変わることは、別の実験でも知られています。ランナーは、走る地面の硬さが変わると、脚の硬さ(レッグスティフネス)を調節して、走りの力学をほぼ同じに保ちました[3]。これは路面を変えた実験なので、靴の硬さにそのまま当てはめてよいとは言えません。それでも、体は無意識に着地を変えるらしい、というヒントになります。

ふだん裸足で走る人の着地も参考になります。この研究で調べた、足の前のほうから着地する裸足のランナーの多くは、靴をはいてかかとから着地するランナーより地面から受ける力(衝突力)が小さく、その力が増える速さは約半分でした[4]。差の主な原因は、靴のあるなしより、足先から着地して足首がしなる使い方だとされます。「裸足のほうが安全」という意味ではありません。けがとの関係は別の問題です。

衝撃の大きさは、靴だけでなく、体の使い方でも変わるようです。では、衝撃が小さくならないなら、クッションはけがを減らさないのでしょうか。

93人の実験の著者は、やわらかい靴で衝撃ピークが大きくなった理由を、こう推測している。着地時に足首の見かけの関節剛性が高まり、衝撃を受ける有効質量が増える、というものだ。実際、やわらかい靴では関節剛性が大きかった[2]。ただしこの因果は著者の仮説であり、実験が直接示したのは、硬さと衝撃ピーク、関節剛性の相関までである。

体が足元の条件に合わせて動作を変えることは、ほかの実験とも整合する。Ferrisらは、ランナーが路面の硬さの変化に応じて脚の硬さ(レッグスティフネス)を調節し、走りの力学をほぼ一定に保つことを報告した[3]。ただしこれは路面を変えた実験で、靴の硬さへの調節にそのまま当てはまると断定はできない。

着地の様式も無視できない。Liebermanらの研究では、ふだん裸足で走る人の多くが行う前足部着地は、靴をはいたかかと着地より衝突力が小さく、荷重の増加速度は約半分だった。差の主因は靴のあるなしよりも、足先から着地して足首がしなる使い方だと解釈されている[4]。ここから「裸足は安全」とは言えず、けがとの関係は別に検討すべきである。

靴が変える衝撃と、体が変える衝撃が重なるために、「やわらかい=小さい」という単純な図式が崩れる。では、衝撃ピークが小さくなくても、クッションはけがを減らさないのか。

3. しょうげきが ちいさく ならないのに、けがは へるの?

3. 衝撃が小さくならなくても、けがは減るのか

3. 衝撃ピークでは説明できないけがの差:2つの試験は食いちがう

ルクセンブルクで、848人の ランナーを 6か月 おいかけた しけんが ありました。クッションいがいは 同じ、「やわらかい くつ」と「かたい くつ」に 分けて、けがを くらべました[5]。

この しけんで いう けがは、7日いじょう 走れなくなる ふちょうの ことです。けっかは、この しけんで つかった 数字では、かたい くつの 人の ほうが、けがの きけんが 高く なりました(1.52。ばらつきを 入れると、1.07から 2.16の はば)[5]。はばが 1を また いで いない ので、ちがいは ありそうですが、ぴったり 1.5ばい だと 決まった わけでは ありません。

ただ、体重で 分けると、ちがいが はっきり 出たのは かるい ランナーでした。おもい ランナーでは、はっきりとは 言えませんでした[5]。

ふしぎな ことに、この 研究の 追かの 分せきでは、やわらかい くつの ほうが、しょうげきの いちばん 大きい ところは 大きかった そうです。まとめた 人は、けがが へった 理由は しょうげきの へりでは せつめいできないと 考えています[1]。

べつの 247人の しけんでは、やわらかい くつと かたい くつで、けがの ちがいは ありませんでした[1]。しけんによって、答えが わかれて います。

ルクセンブルクの研究グループが、ふつうのランナー848人を、クッション以外は同じ「やわらかい靴」と「硬い靴」に分けて6か月追った試験があります。ここでのけがは、7日以上走れなくなる不調のことです。試験で用いた指標では、硬い靴のほうが、けがの危険度が高く、比は1.52でした(95%信頼区間は1.07〜2.16)[5]。範囲が1をまたいでいないので差はありそうですが、きっかり1.5倍と決まったわけではありません。

体重で分けると、この指標で差がはっきり出たのは軽いランナー(比1.80)で、重いランナー(1.23)では統計的にはっきりしませんでした[5]。「クッションが多いほど誰でもけがが減る」とは読めない結果です。

さらに不思議なことがあります。同じ試験の追加解析では、やわらかい靴のほうが衝撃のピークは大きく、前の章の結果と似ていました。ミニレビューは、クッションが多いほどけがが減る効果は、衝撃力の減少では説明できないと解釈しています[1]。

一方、別の247人の二重盲検試験(Theisen、2014年)では、やわらかい靴と硬い靴でけがの差はなく、ハザード比は0.92でした[1]。1つの試験の結果だけで、結論は出せません。

衝撃でも説明できないなら、クッションには別の役目があるのでしょうか。

けがについては、848人のふつうのランナーを対象に、クッション以外を同じにした「やわらかい靴」と「硬い靴」を割り当て、6か月追った試験がある。けがは7日以上走れない不調と定義された。硬い靴の群でけがの危険度(サブハザード比)が高く、比は1.52(95%信頼区間1.07〜2.16)だった。体重で層別すると、有意だったのは軽いランナー(1.80)で、重いランナー(1.23)は有意でなかった[5]。

注目すべきは、同じ試験の追加解析である。やわらかい靴のほうが衝撃ピーク(VIPF)は大きく、第1・2章の実験と同じ向きの結果だった。ミニレビューは、これをクッションが多いほどけがが減った効果は衝撃力の減少では説明できない、という趣旨で解釈している[1]。

ただし、試験どうしは食いちがう。別の247人の二重盲検試験(Theisen、2014)では、やわらかい靴と硬い靴でけがの差はなく、ハザード比は0.92だった[1]。しかも、前者は特定の試作靴での6か月の結果であり、一般の靴すべてに広げられない。

衝撃ピークでもけがでも一つに決まらないなら、クッションはほかにどんな役目を持つのか。

4. クッションは、走りを らくに する ことも あるの?

4. クッションには、エネルギーを返す役目もあるのか

4. 衝撃緩和以外の役目:エネルギーを蓄えて返すミッドソール

いまの きょうそう用の くつは、あつい ふかふかの そこに、まがった かたい 板が はいって います[6]。ここでは、足が じめんを おす ときの 力を、いったん ためて、また かえす はたらきが ねらわれて います。

2018年の じっけんでは、この そこの くつは、ふつうの きょうそう用の くつより、走る ときに つかう エネルギーが へいきん 4%ほど へりました。人によって 2%から 6%ほど ちがいます[6]。4%は、タイムが 4%はやく なる という いみでは ありません。

ただし、へる りょうは じょうけんで かわります。16人の 男の ランナーが 時速13キロで 走った じっけんでは、へったのは 平地で 3.83%、のぼり坂で 2.82%、くだり坂で 2.70%でした[6]。のぼり坂では、すこし 小さく なりました。くだり坂は、平地との ちがいが はっきり しませんでした。

クッションは、「しょうげきを やわらげる」ため だけでは なさそうです。

近年の競技用シューズは、軽くてやわらかく、よくはね返る厚いミッドソールの中に、曲がったカーボンファイバーのプレートが入っています[6]。ここで期待されているのは、衝撃を逃がすことよりも、走るときに地面を押した力をいったん蓄えて、返すことです。

2018年にHoogkamerらが行った実験室での測定では、この種の靴は、従来のレース用の靴より、走るエネルギー消費を平均約4%減らしました。個人差は約2〜6%です[6]。この4%はエネルギー消費の減り方で、タイムが4%縮むという意味ではありません。

この省エネは、条件でも変わります。男性の競技ランナー16人が時速13kmで走った実験では、エネルギー消費の減りは、平地で3.83%、上り坂(+3°)で2.82%、下り坂(−3°)で2.70%でした[6]。上り坂では効果がやや小さくなりました。下り坂は、平地との差がはっきりしませんでした。

こうして、クッションは、衝撃をやわらげる、けがに関わる、走りを省エネにする、という複数の役目を持つ部品として、別々に研究されていることが見えてきます。

近年の厚底・カーボンプレート入りの競技用シューズは、軽量で柔らかく反発の大きいミッドソールの発泡素材と、中に埋め込まれた曲面のカーボンファイバー製プレートで構成される[6]。ここでのミッドソールの役目は、衝撃の緩和だけでなく、エネルギーを蓄えて返すことにまで広がっている。

Whitingらのレビューが引用するHoogkamerら(2018)の実験室測定では、この種の靴は従来のレース用靴より、走るエネルギー消費を平均約4%減らし、個人差は約2〜6%だった[6]。この約4%はエネルギー消費の減少であり、記録の短縮とは別の量である。

省エネ効果は条件に依存する。16人の男性競技ランナーが時速13kmで走った条件では、代謝の節約は平地で3.83%、上り坂(+3°)で2.82%、下り坂(−3°)で2.70%だった[6]。つまり上り坂では効果が小さく、下り坂は平地との差が明確でない。対象が男性競技ランナーに限られるため、他の人や速度にそのまま当てはまるかは分からない。

ここまでで、ミッドソールの役目は少なくとも三つの軸、衝撃の緩和、けがのリスク、走りの経済性に分かれて研究されており、一つの目的に決めることはできない。では、この記事を読んだあと、自分の手と足で何が確かめられるか。

5. じぶんの てで ためして みよう

5. 靴の底と着地を、自分で確かめる

5. 靴と着地を観察し、原典に当たる

くつの そこを おして みる

いえに ある 運動ぐつの そこを、ゆびで ぐっと おして みましょう。ふかふかの くつと、かための くつを くらべると、へこみ方が ちがいます。くつの そこは、ミッドソールと いう ぶぶんです。

着地の おとを きく

くつを ぬいで、すべらない ゆかの 上で、その場で ちいさく ちょこんと はねて みます。足の さきから そっと おりる ときと、かかとから おりる ときで、おとが ちがうか、耳を すまして みましょう。高く とんだり、きゅうに はげしく したり しないで ください。足くびや ひざが いたく なったら やめて、おとなに 言いましょう。

靴の底を押して比べる

家にある運動靴の底を、親指でぐっと押してみましょう。ふかふかした靴と、硬めの靴で、へこみ方が違うはずです。この部分がミッドソールです。靴の中が見えるわけではないので、あくまで外から押したときの感じです。

着地の音を聞く

靴を脱いで、すべらない床の上で、その場で小さくはねてみます。足先からそっと降りるときと、かかとから降りるときで、音がどう変わるか、耳をすましてください。音の違いだけでは、衝撃の大きさは分かりません。高く跳んだり、急に激しく動いたりせず、足首やひざが痛くなったらやめましょう。

同じ靴の底を場所で比べる

同じ靴の底を、かかとのあたりとつま先のあたりで押して、へこみ方を比べてみましょう。場所によって底の感じが違うかもしれません。外から押した感じなので、中の構造までは分かりません。

手で確かめる

運動靴のミッドソールを親指で押して硬さを比べ、すべらない床の上で裸足の小さなジャンプをして、足先から降りたときとかかとから降りたときの音を聞き比べる。音の違いは衝撃の大きさの代わりにはならないが、着地の仕方で体が受ける衝撃が変わりうるという話(第2章)を、体感として思い出す手がかりになる。高く跳ばず、痛みが出たらやめること。

資料を読むなら

全体像はミニレビュー[1]、衝撃ピークの実験は[2]、脚の硬さの調節は[3]、裸足の着地は[4]、けがの試験は[5]、省エネの測定は[6]にある。いずれも英語だが、結果の数字は表で追える。「何を測った結果か」(衝撃ピーク、けが、エネルギー消費)を分けて読むと、同じ「クッション」でも結論が違う理由が見える。

しらべた もとの じょうほう

参考にした情報源

参考にした情報源と、その使い方

本文で使った資料です。

  1. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology 2020 ミニレビュー(ミッドソールと走行バイオメカニクス). https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7039038 (ミッドソールの目的/研究結果の食いちがい/別の試験)
  2. Baltich, J., Maurer, C. & Nigg, B. M. PLoS One 2015. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4405580 (ミッドソールの硬さと衝撃ピーク)
  3. Ferris, D. P., Louie, M. & Farley, C. T. Proc. R. Soc. B 1998. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC1689165 (路面の硬さと脚の硬さの調節)
  4. Lieberman, D. E. et al. Nature 2010. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20111000/ (裸足ランナーの着地)
  5. Malisoux, L. et al. Am. J. Sports Med. 2020(ルクセンブルク保健研究所の抄録ページ). https://researchportal.lih.lu/en/publications/shoe-cushioning-influences-the-running-injury-risk-according-to-b/ (クッションとけがの試験)
  6. Whiting, C. S., Hoogkamer, W. & Kram, R. J. Sport Health Sci. 2022. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9189710 (厚底シューズの省エネ効果と条件)

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