パラリンピック選手が使用する車椅子はなぜ8の字型になっているのでしょうか？

最近、パリパラリンピックが盛んに行われています。中国パラリンピック代表団の284人の選手たちは、フィールド上で汗を流し、自分たちのスタイルを披露し、国の栄光を勝ち取っています。試合を観戦する友人は、車いすテニス、車いすバスケットボール、車いすレースなどの競技で、選手が使用する車いすがすべて「8の字」の形になっていることに気づくかもしれません。

車いすバスケットボール 出典：新華社通信

「八の字型」の車椅子と普通の車椅子の違いは何ですか？競技で使用される車椅子はなぜ8の字型になっているのでしょうか?一緒に勉強しましょう〜

01 「8の字型」車椅子の主な理由 - 機械的安定性

競技スポーツで使用される車椅子が8の字型に設計されている主な理由の1つは、安定性のためです。大型車両は曲がるときに簡単に横転し、交通事故を引き起こす可能性があることは誰もが知っています。車椅子競技スポーツでも同じことが言えます。旋回すると、向心加速度が発生し、全体としては外向きの慣性力は発生しません。この慣性力により、選手の上半身は外側に「投げ出され」、全体の重心は外側に移動します。慣性力と重心の移動により、高速旋回時に車椅子が転倒する可能性があります。

曲がるときに転倒しやすいです。

画像出典：The Paper

車椅子の座席の幅は人体の形状によって決まります。一般的な車椅子のH字型デザインは、占有スペースを減らして移動を容易にしますが、地面の支点間の間隔が比較的狭いため、車椅子の安定性に影響を与え、競技会での使用には適していません。車椅子の「8の字」デザインにより、地面の支点と支点に囲まれた領域との間の距離が長くなり、転倒する可能性が比較的低くなります。

ピボット距離の比較 出典: 著者提供

実際、競技用車椅子の設計は関連する機械的解析から切り離すことはできず、最も一般的なのは車椅子の静的解析である[1-3]。さらに、車椅子のダイナミクス解析はさらに重要です[4]。たとえば、下の図は、車いすカーリング競技における車いすの力学と運動学を分析しています。適切な機械的分析は、一方では車椅子の設計に優れたソリューションを提供し、他方ではアスリートのトレーニングを導くことができます。

競技用車椅子は機械的な分析なしには成り立ちません。出典：参考文献[4]

02 「 8の字型」車椅子の二次的要因：人間工学

2 つの後輪間の距離を広げると、レーシング用車椅子の安定性が向上します。アスリートの手の制御可能な領域によって、人間工学に基づいた「8の字」のホイールデザインが決まります[5-7]。平たく言えば、車椅子を道具として使うアスリートの利便性や快適性を指します。安定型は後輪間の距離を広く取る必要があります。 H型設計を採用した場合、選手は後輪を操作する際に常に両腕を水平に広げた姿勢になります。一方で、この姿勢は腕の力を十分に発揮するのに役立たず、スポーツの競争力に影響を与えます。一方、この姿勢を長時間維持すると、腕が疲れやすくなります。 「8の字」デザインにより、アスリートのパフォーマンスが向上します。

人間工学シミュレーション分析出典：参考文献[7]

競技用車椅子の人間工学的分析は、「8の字」後輪の配置を決定するために使用されるだけでなく、車椅子と座席の間の距離、車椅子の包括性、アスリートの姿勢、作業スペースなどにも関係します。

競技用車椅子のアスリートの姿勢に関する人間工学的分析 出典：参考文献[5]

競技スポーツは決してそれ自体が単なる競争ではありません。機械的および人間工学的な分析のサポートがあって初めて、より優れた性能を備えた競争力のある車椅子を設計することができます。設計を現実のものにするには、材料や製造など複数の業界のサポートが必要です。祖国の強力な支援のもと、パリパラリンピックで中国の選手たちがベストの力を発揮し、新たな躍進を遂げることを期待しています。

参考文献

[1] 屈安卓球用車椅子の分析と評価[D]大連交通大学、2010 年。

[2] 馬暁玲新しいバスケットボール用車椅子の設計と分析[D]。大連交通大学、2007 年。

[3] 傅佳宇。行動分析に基づく車椅子フレームの最適化設計に関する研究[D]中国鉱業大学、2022年。DOI:10.27623/d.cnki.gzkyu.2022.001137。

[4] Sun Dong、Zhao Liang、Huang Ying、他。スポーツバイオメカニクスの観点から見た障害者のスポーツパフォーマンス向上に関する研究の進展[J]。スポーツ科学、2020年、40(05):60-72。 DOI: 10.16469/j.css.202005006.

[5] 劉俊.人間工学に基づいたレーシング車椅子の研究[D].大連交通大学、2008 年。

[6] 馮雲龍。人間工学に基づいたバスケットボール用車椅子の設計[D]。天津科技大学、2014年。

[7] 張秀燕人間工学に基づいたテニス用車椅子の設計[D]。大連交通大学、2007 年。

著者：王永建、南京農業大学准教授、江蘇省機械学会科学普及委員会副事務局長、江蘇省科学技術コミュニケーション主任専門家 企画者：小小たんぽぽ 編集者：小鼎党