陸上競技学会誌

第 20 巻第 1 号 2022

［原著論文］

投擲記録とハンマー投競技者のターン動作における下肢動作のキネマティクス変数との関係性
藤井宏明 1），大山卞圭悟 2），藤井範久 2）
Relationships between the throwing records and kinematic variables of lower limbs movements
in hammer thrower during turn phase

Hiroaki FUJII1)，Keigo OHYAMA BYUN2)，Norihisa FUJII2)

Abstract

The purpose of this study was to investigate the relationships
between the throwing records and kinematic variables of lower
limbs movements in hammer thrower during turn phase and toclarify the characteristics of the lower limbs motion of highrecord thrower. Forty-four male throwers (throwing record:
80.50-44.17m) participated in the study as subjects. The throwing motions were videotaped on high-speed VTR cameras (250300 fps), and three-dimensional coordinates were calculated using a DLT method. The kinematic parameters of the lower limbs
and trunk were calculated, and the correlations between thethrowing record and each kinematic parameter were examined.
The main results were as follows: (1) The higher record ofthrower, the smaller the range of right ankle plantar flexion motion during Double Support Phase (DSP). In addition, the higher
the average hip rotation velocity, the smaller the range of theright knee flexion motion during DSP. (2) The range of left lower
limb motion during DSP rarely had a significant correlation withthe throwing records. (3) The higher record of thrower, the moreleft thigh and left shank were tilted forward at right foot contact
during 1st and 2nd turn out of 4 turns. In the right limb it is considered that the knee joint flexion movement and the ankle joint
plantar flexion motion were reduced to correspond to the highspeed turn during DSP. In addition, tilting the left thigh andshank during Single Support Phase (SSP), it is possible to shorten the time required for the time of SSP and increase the acceleration distance of the hammer head in the phase from the highpoint to low point.

キーワード：ターン動作，右膝関節屈曲動作，右足関節
底屈動作

Ϩ．緒

ド速度ベクトルを接線方向，ハンマーヘッドから瞬間回
転中心への方向を法線方向とした座標系における接線方向のハンドル速度が高かったことを報告し，この接線方向のハンドル速度は主に身体の鉛直軸まわりの回転動作によって獲得されていたことも報告している．さらに，
藤井ほか（2021）は，投擲記録の高い競技者ほど DSP
における水平面上の身体（肩および腰）の回転スピードが高かったことを報告している．これらのことから，ハンマー投の競技記録向上においては，ターン動作中における身体の回転スピードを高める必要性があるといえよう．
身体の回転スピードを獲得するためには，左右の下肢で地面反力を獲得し，身体を回転させる力のモーメントを獲得する必要性がある．Dapena and Mcdonald（1989）
は，右投げのハンマー投のターン動作中に鉛直軸まわりの正の角運動量（上方からみて反時計まわり）を獲得していたことを報告している．さらに，ハンマーと身体の合成重心まわりの角運動量の変化量は地面反力によって生じたトルク（力のモーメント）の結果であると述べている．また，Murofushi et al.（2007）はターン動作中の地面反力を測定し，左右の脚で発揮される地面反力によって身体を回転させる力のモーメントを獲得していた

言ことを報告している．これらのことから，競技力向上の

ハンマーヘッドスピードの増加は，主にターン動作中

ためにターン動作中の下肢関節の力発揮や下肢の動作技の両脚支持局面（Double Support Phase，以下 DSP と略術が身体の回転スピードに及ぼす影響を検討する必要性

す）に生じることが報告されている（Dapena, 1984，池があると考えられる．

上ら，1994）．DSP は競技者の回転の勢いを獲得する局

指導書において，ターン動作中の下肢動作の技術につ面でもある（Dapena and Mcdonald, 1989）．ターン動作いては，投射直前までその膝関節の角度や脚と胴体との中のハンマーヘッドスピード増加について，藤井ほか

角 度 を 維 持 し て お か な け れ ば な ら な い こ と（ 室 伏，（2020）は，投擲記録の高い競技者ほど，ハンマーヘッ

1994），ハンマーがローポイントを通過すると同時に地

1） 帝京大学 Department of Judo Therapy, Teikyo University Faculty of Medical Technology〒 320-8551 栃木県宇都宮市豊郷台 1-1
2） 筑波大学体育系 Faculty of Health and Sport Sciences, University of Tsukuba〒 305-8574 茨城県つくば市天王台 1-1-1

9

面に接地しながら鉛直軸まわりに回転していた左下肢ので用いた VTR 画像の一部は（財）日本陸上競技連盟科

回転を止めることにより，上半身の捻りを速く戻すこと

学委員会によって撮影されたものも含まれている．
また，（室伏，1994），投射時に膝関節の急速な伸展によって地競技会と同様の条件下での実験試技に関しては対象者に面から大きな反発を得ること（室伏，1994），右足は軸研究目的，実験内容や起こりうる危険性などを書面およ脚に近づけて巻き込むように素早く回すこと（尾縣，び口頭で十分に説明し，安全面に十分配慮し遂行するこ1990）などが指摘されている．一方，ハンマー投のバイとを条件に実験参加への同意を得た．投擲試技の撮影にオメカニクス的研究については，ターン動作中におけるは，ハイスピードカメラ（2007 年度から 2008 年度は身体動作のキネマティクスについて複数の報告がある

HSV-500C 3（ 撮 影 ス ピ ー ド 毎 秒 250 コ マ， 露 出 時 間（池上ほか，1994；藤井ほか，2008；田内と藤井 2009；

1/2000 秒，NAC 社 製 ） を 2 台，2009 年 度 か ら 2015 年

藤井ほか，2010；藤井ほか，2020；藤井ほか 2021；岡

度は Exlim EX-F1（撮影スピード毎秒 300 コマ，露出時

本 ほ か，2005；Otto, 1991; Gutierrez-Davila and Rojas-

間 1/2000，CASIO 社製）を 2~3 台）を用いた．なお，

Ruiz, 2005）．その中でも，ターン動作における下肢の動競技会に参加した 3 回転投法の競技者は除外し，4 回転きに着目した研究は，世界一流選手の膝関節の動きにつ投法を用いる対象者の最も記録の良い試技を分析試技といて報告したもの（岡本ほか，2005; Otto, 1991），ター

した．

ン動作中の下肢の筋活動（碓井ほか，2000）が挙げられ

VTR 画像を Frame Dias Ⅳ（DKH 社製）を用いて 1 コ

る．
しかしながら，ターン動作中の下肢関節のキネマティ

マおきに手動デジタイズし，身体分析点 23 点およびハクスを詳細に検討した研究や様々な投擲記録の競技者をンマーヘッド 1 点の 2 次元座標値を得た．キャリブレー

対象にした研究は見当らない．これらのことから，ハンションポールの座標値からカメラごとに DLT 定数を算

マーヘッド加速局面における下肢の動作について詳細に出 し，DLT 法（Abdel-Aziz and Karara, 1971） を 用 い て検討することで，指導書でも未だ指摘されていないハン分析点の 3 次元座標値を算出した．サークルの中心に右

マーヘッド加速に有効な下肢の動作技術を明らかにする

手座標系を設定し，X 方向を投擲方向に対し直交する方ことができる可能性がある．さらに，坂東ほか（2006）
は，向，Y 方向を投擲方向，Z 方向を鉛直方向とした．なお，

投擲記録の高い競技者は高い速度条件下でハンマーヘッ

撮影を複数回に分けて行っており，標準誤差の最小値とド速度を加速することのできる能力（体力と技術）があ

最大値は X 軸：0.005m − 0.009m，Y 軸：0.007m − 0.009m，る可能性を示唆している．このことから，競技力の高い

Z：0.007m − 0.011m で あ っ た． そ し て， 残 差 分 析 法

競技者と低い競技者を含めてターン動作中の下肢の動作（Winter, 2004）を用いて，分析点の座標成分ごとの最適を検討し，高速回転運動に対応した加速技術の特徴を明

遮断周波数（4.6 − 7.8Hz）を決定し，Butterworth low-

らかにすることは，高いレベルで競技力向上を目指す指pass digital filter を用いて平滑化を行った．なお，上方

導者および競技者にとって有用な情報となると考えられからみて時計まわりへ回転する左投げ競技者についてる．

は，X 座標値の正負を反転することで，右投げ対象者とそこで，本研究の目的は，投擲記録と下肢関節キネマ

同様に反時計まわりに回転する対象者として扱った．

ティクス変数との関係性を検討することによって，投擲
記録の高い競技者のハンマー加速過程における下肢動作の特徴を明らかにすることであった．

ϩ㸬方

2．算出項目
2.1 分析区間および動作区分点
本研究では，スイング終了時点（右足離地）からハン法

マーが手から離れた時点（リリース時点）までをターン

1．対象者およびデータ収集

動作局面と定義し，分析対象区間とした（Fig.1）．右足

対象者は，ハンマー投を専門とする男子競技者 44 名が離地した時点を Roff，右足が接地した時点を Ron と4 回転投法）であった．分した．片脚支持局面（Single Support Phase，以下 SSP

析対象者には，世界選手権大会優勝者やオリンピック優と略す）は右足が離地してから接地するまでの局面，（投擲記録：80.50 − 44.17m

勝者などの世界一流競技者（計 15 名），日本選手権大会

DSP は右足が接地してから離地するまでの局面とし，上位入賞者や日本学生選手権大会優勝者などの日本一流

SSP と DSP を合わせた局面を 1 回転とした．なお，ハ

競技者や日本学生一流競技者（計 13 名）が含まれていた．

ンマーヘッドの鉛直座標値が極大となる 4 回の時点

投擲動作は，2007 年度から 2015 年度の競技会，競技会（High point）を HP1，HP2，HP3，HP4 とし，ハイポイと同様の条件下での実験試技において，全力で正規重量

ント後にハンマーヘッドの鉛直座標値が極小となる 4 回のハンマーを用いた投擲を 3 〜 6 投行った試技である．

の時点（Low point）を LP1，LP2，LP3，LP4 と定義した．

なお，競技会と同様の条件下での実験試技においては，「自己記録をねらう」ように指示した．
競技会においては，
競技会主催者から許可を得た上で撮影を行った．本研究10

陸上競技学会誌

Roff1

HP1

Ron1

SSP1

LP1

Roff2

DSP1

HP2

Ron2

LP2

SSP2

Roff3

DSP2

Turn1

HP3

Ron3

SSP3

Turn2

LP3

Roff4

DSP3

HP4

第 20 巻第 1 号 2022

Ron4

SSP4

Turn3

LP4

Rel

DSP4
Turn4

Fig.1 Deﬁnition of turn phases

Fig.2b に下胴座標系の定義を示した．両股関節中点を2.2 下肢のキネマティクス変数の算出について
2.2.1 体幹座標系および下胴座標系

原点とし，静止座標系の Z 方向の単位ベクトルを Zl t と

Fig.2 に体幹座標系および下胴座標系の定義を示した．

した．左股関節中心から右股関節中心に向かうベクトル

左右の股関節中心を結んだ線分の中点（以下，両股関節

X’l t と Zl t の外積により Yl t を算出，Yl t と Zl t の外積によ中点）を原点とし，原点から左右の肩関節中心を結んだ

り Xl t を算出し，Xl t，Yl t，Zl t からなる移動座標系を下胴線分の中点（以下，両肩関節中点）に向かうベクトルを座標系として定義した．

Zt とした．Zt と左股関節中心から右股関節中心に向かうベクトル X’t との外積により Yt を算出，Yt と Zt の外積

2.2.2 左股関節伸展屈曲角度および右股関節伸展屈曲角により Xt を算出し，Xt，Yt，Zt からなる移動座標系を体度
体幹座標系の Yt Zt 平面に左股関節中心から左膝関節

幹座標系と定義した（Fig.2a）．

中心に向かうベクトルを投影し，Zt とのなす角を左股関
節伸展屈曲角度とした（Fig.3a）．同様に，体幹座標系の Yt Zt 平面に右股関節中心から右膝関節中心に向かうベクトルを投影し，Zt とのなす角を右股関節伸展屈曲角度とした．なお，角度の増大は股関節の屈曲，角度の減௧

少は股関節の伸展を示す．

ܼ௟௧

ܺ௧



ܺ௟௧

ܺǯ௧

2.2.3 左股関節内外転角度および右股関節内外転角度

ܺǯ௟௧
௧


ܻ

ܻ௟௧

䠄a䠅 Trunk reference frame䠄b䠅Lower trunk reference frame

Fig.2 Deﬁnition of reference frame௧

体幹座標系の Xt Zt 平面に左股関節中心から左膝関節
中心に向かうベクトルを投影し，Zt とのなす角を左股関
節内外転角度とした（Fig.3b）．同様に，体幹座標系のXt Zt 平面に右股関節中心から右膝関節中心に向かうベク

ܼ௧

௧
ܺ௧

ܻ௧

䠄a䠅Extension/Flexion
angle of hip䠄b䠅Horizontal
abduction/adduction
angle of hip

䠄c䠅Knee angle

ܼ௟௧
ܻ௟௧

䠄e䠅Left thigh angle

䠄d䠅Ankle angle

ܼ௟௧

ܻ௟௧

䠄f䠅Left shank angle

Fig.3 Angle deﬁnitions
11

トルを投影し，Zt とのなす角を右股関節内外転角度とした．なお，角度の増大は股関節の外転，角度の減少は股関節の内転を示す．

4．統計処理本研究では，各動作イベントにおける投擲記録と左右下肢のキネマティクスとの関係性を検討するため，ピア
ソンの積率相関係数を算出した．なお，危険率は 5％と2.2.4 左膝関節伸展屈曲角度および右膝関節伸展屈曲角度
左膝関節伸展屈曲角度は左大腿部と左下腿部がなす角，右膝関節伸展屈曲角度は右大腿部と右下腿部がなす角とした（Fig.3c）．なお，角度の増大は膝関節の伸展，角度の減少は膝関節の屈曲を示す．

した．

Ϫ㸬結

果

1．ターン動作中における右下肢のキネマティクス変数
Fig.4 にターン動作中の右下肢関節角度を示した．右股関節伸展屈曲角度は，各ターンの Roff − HP で値が増加（屈曲）し，HP − Roff で値が減少（伸展）してい

2.2.5 左足関節底背屈角度および右足関節底背屈角度た（Fig.4a）．右股関節内外転角度は，各ターンの SSP

左足関節底背屈角度は左足部と左下腿部がなす角，右で値が増加（外転）し，DSP で値が減少（内転）して足関節底背屈角度は右足部と右下腿部がなす角としたいた（Fig.4b）．右膝関節伸展屈曲角度は，
SSP で増加（伸（Fig.3d）．なお，角度の増大は足関節の底屈，角度の減展）し，DSP4 を除く DSP で減少（屈曲）していた（Fig.4c）．

少は足関節の背屈を示す．

右足関節底背屈角度は，各ターンの DSP 後半（LP −Roff）において値が増加（底屈）していた（Fig.4d）．

2.2.6 左大腿前後傾角度および左下腿前後傾角度

Table1 に，投擲記録と各動作イベントにおける右下肢

下胴座標系の Yl t Zlt 平面に左膝関節中心から左股関節のキネマティクス変数との相関関係を示した．右股関節

中心を結ぶ線分を投影し，Zl t とのなす角を左大腿前後

伸展屈曲角度は，LP1 のみ投擲記録と有意な負の相関関傾角度とした（Fig.3e）．また，下胴座標系の Yl t Zl t 平面係が認められた．右股関節内外転角度は Roff2，Roff3，に左足関節中心から左膝関節中心を結ぶ線分を投影し，Roff4，LP4，Rel において投擲記録と有意な負の相関関Zl t とのなす角を左下腿前後傾角度とした（Fig.3f）．Zl t

係 が 認 め ら れ た． 右 膝 関 節 伸 展 屈 曲 角 度 は，Ron2，と平行の場合を 0°とし，鉛直軸よりも前傾した場合にRon4 および LP4 で投擲記録と有意な負の相関関係が認は正の角度，後傾した場合に負の角度とした．

められた．右足関節底背屈角度は，Ron1，Roff2，Roff3
において投擲記録と有意な負の相関関係が認められた．

2.2.7 腰回転角速度
左股関節中心から右股関節中心を結ぶベクトルを静止

また，LP2，LP3 および Ron4 においては投擲記録と有
意な正の相関関係が認められた．

座標系の X Y 平面に投影し，X 方向となす角を腰の回転

Table 2 に，投擲記録と DSP における右股関節伸展角角度とした（藤井ほか，2021）．なお，右投げ競技者の度変化量，右股関節内転角度変化量，右膝関節屈曲角度

回転方向である反時計まわりを正の値とした．さらに，

変化量および右足関節底屈角度変化量との相関関係を示算出した腰の回転角度を時間微分することで，腰回転角した．その結果，投擲記録と DSP における右足関節底速度を算出した．そして，各ターンの DSP および SSP

屈角度変化量との間に DSP2，DSP3，DSP4 において負における腰回転角速度の平均値（以下，腰回転角速度平の相関関係が認められた．

均値）および DSP における腰回転角速度の増加量を算出した．

Table 3 に，DSP における腰回転角速度平均値と右膝
関 節 屈 曲 角 度 変 化 量 と の 相 関 関 係 を 示 し た．DSP1，
DSP2 および DSP3 において負の相関関係が認められた．

3．時間の規格化
時系列データについては，1 ターンにおける 4 局面
（Roff − HP，HP − Ron，Ron − LP，LP − Roff） の 時

Table 4 に，DSP における腰回転角速度増加量と右股関節内転角度変化量との相関関係を示した．DSP1 および DSP2 において正の相関関係が認められた．

間をそれぞれ 25％とし，1 ターンを 100％と定義した．
さらに，分析区間（4 ターン）のデータを，3 次スプラ

2．ターン動作中における左下肢のキネマティクス変数

イン関数を用いた内挿補間を行うことで時間の規格化

Fig.5 に，ターン動作中の左下肢関節角度を示した．

（400％）を行った．なお，本研究の時系列データのグラ

左股関節伸展屈曲角度は，各ターンにおいて LP − HP

フは，横軸は規格化時間，縦軸は算出したハンマーおよで減少（伸展），HP − LP で増加（屈曲した）していた

び身体のキネマティクス変数であり，全対象者の平均値（Fig.5a）．左股関節内外転角度は，ターン動作中 HP −±標準偏差で示した．

LP で値が増加（外転）し，LP − HP で値が減少（内転）していた（Fig.5b）．左膝関節伸展屈曲角度は，各ターンの SSP で減少（屈曲）し，DSP で増加（伸展）して12

陸上競技学会誌

第 20 巻第 1 号 2022

いた（Fig.5c）．左足関節底背屈角度は，Turn 1 およびDSP4 を除いてほぼ一定の値を示していた（Fig.5d）．
Table 5 に，投擲記録と各イベントにおける左下肢のAngle䠄deg䠅

Angle䠄deg䠅

Angle䠄deg䠅

Angle䠄deg䠅

Roff1 Ron1 Roff2 Ron2 Roff3 Ron3 Roff4 Ron4 Rel
HP1 LP1 HP2 LP2 HP3 LP3 HP4 LP4100
Right hip extension(-)/flexion(+)
80
60
40
20
0
0 50 100 150 200 250 300 350 400-20-40(a) Right hip extension(-)/flexion(+)
60
50
40
30
20
10
0
-10 0 50 100 150 200 250 300 350 400-20
Right hip abduction(+)/adduction(-)-30-40(b) Right hip abduction(+)/adduction(-)
180
160
140
120
100
80
60
Right knee
40
Extension(+)/flexion(-)
20
00 50 100 150 200 250 300 350 400(c) Right knee extension(+)/flexion(-)
180
Right ankle plantar
160
140
flexion(+)/dorsiflexion(-)
120
100
80
60
40
20
0
0 50 100 150 200 250 300 350 400
Normalized time䠄%䠅
(d) Right ankle plantar flexion(+)/dorsiflexion(-)

キネマティクス変数との相関関係を示した．左股関節伸展屈曲角度について，投擲記録と 4 つのイベントの角度との間の相関関係について，HP1，Ron1，LP1，Ron2，
LP2，Roff3 とターン前半において，投擲記録と有意な負の相関関係が認められた．左股関節内外転角度は，
Rel のみ投擲記録と正の相関関係が認められた．左膝関
節伸展屈曲角度は，投擲記録と Ron1 は正の相関関係，
HP2 および HP3 は負の相関関係が認められた．左足関
節底背屈角度は，Rel のみ投擲記録と負の相関関係が認められた．
Table 6 に，投擲記録と DSP における左股関節屈曲角度変化量，左股関節伸展角度変化量および左膝関節伸展
角度変化量との相関関係を示した．投擲記録と DSP1 における左股関節屈曲角度変化量との間に正の相関関係が認められた．また，投擲記録と DSP1 における左膝関節
伸展角度変化量との間に負の相関関係が認められた．
Table 7 に腰回転角速度増加量と DSP 中における左股
関節外転動作範囲との関係性を示した．DSP1 およびDSP3 において有意な相関関係が認められた．
Fig.6 に，ターン動作中の左大腿前後傾角度および左下腿前後傾角度を示した．左大腿前後傾角度（Fig.6a）および左下腿前後傾角度（Fig.6b）は，
SSP で増加（前傾）し，DSP で減少（後傾）していた．なお，投擲記録と左 大 腿 前 後 傾 角 度 と の 間 に は，HP1，Ron1，Ron2，
Roff3 において正の相関関係が認められた（Table 5）．投擲 記 録 と 左 下 腿 前 後 傾 角 度 と の 間 に は，Roff2，HP2，
Ron2，
Roff3 において正の相関関係が認められた（Table 5）．

3．投擲記録と SSP の所要時間および腰回転角速度平均値との関係性
Table 8 に，投擲記録と各ターンの SSP 所要時間との相関関係を示した．全ての SSP において投擲記録と負Fig.4 Angle of right leg joints during turn phaseの相関関係が認められた．
また，Table 9 に投擲記録と SSP における腰回転角速
度平均値との相関関係を示した．全ての SSP において投擲記録と正の相関関係が認められた．

Table 1 Correlation coeﬃcient between record and right leg joints kinematics parameter at each event

Roff1

HP1

Ron1

Roff2

HP2

Ron2

LP2

Roff3

HP3

Ron3

LP3

Roff4

HP4

Ron4

LP4

Rel

0.064

0.029

-0.224 -0.419 Ύ -0.250

0.208-0.175-0.222

0.040

0.046

-0.271-0.1260.120-0.073-0.121

0.041

0.192

Abduction/Adduction angle of Right hip -0.132-0.0080.010-0.334 Ύ 0.247

0.100-0.203-0.354 Ύ 0.140-0.168-0.265-0.426 Ύ 0.148

0.006-0.305 Ύ -0.299 ΎExtension/flexion angle of Right knee

0.215

0.189

-0.068 -0.090-0.069-0.414 Ύ -0.290-0.114-0.116-0.265-0.2320.024-0.050-0.307 Ύ -0.301 Ύ -0.169

Extension/flexion angle of Right ankle-0.279-0.131-0.316 Ύ 0.202-0.302 Ύ 0.098

0.421 Ύ -0.457 Ύ 0.093

0.283

0.350 Ύ -0.288

0.055

0.313 Ύ 0.268

Extention/Flexion angle of Right hip

LP1
0.019

-0.0300.109-0.157*a significance level is set at a risk rate of 5% or less.

13

Table 2 Correlation coeﬃcient between record and angular displacement of right leg joint during DSP.
Average value䠄deg䠅

Correlation coefficient
Vs record

Displacement of right hip joint extension

DSP1
DSP2
DSP3
DSP4

15.64䠇17.10
18.10㼼12.67
18.10㼼14.72
60.44㼼15.08-0.180-0.183-0.321 *-0.232

Displacement of right hip joint adduction

DSP1
DSP2
DSP3
DSP4

38.08䠇19.06
33.93㼼15.93
24.27㼼11.28
25.34㼼11.40

0.261
0.312 *
0.010
0.143

Displacement of right knee joint flexion

DSP1
DSP2
DSP3
DSP4

-42.26䠇12.62-25.61㼼14.89-17.05㼼13.70
28.70㼼13.11-0.034-0.320 *-0.248-0.121

Displacement of Right ankle joint plantar flexion

DSP1
DSP2
DSP3
DSP4

36.24䠇 9.87
35.65㼼 9.82
35.59㼼11.61
19.65㼼15.90-0.011-0.505 *-0.410 *-0.298 **䠖a significance level is set at a risk rate of 5% or less.

Table 3 Correlation coefficient between hiprotation angular velocity during DSP andangular displacement of right knee joint
ﬂexion during DSP.

Table 4 Correlation coefficient between increaseof hip rotation velocity and angulardisplacement of right hip adduction
during DSP.

Correlation coefficient
DSP1
DSP2
DSP3
DSP4

ϫ．考

-0.355 *-0.533 *-0.544 *-0.248*䠖a significance level is set
at a risk rate of 5% or less.

Correlation coefficient
DSP1
DSP2
DSP3
DSP4

0.421 *
0.298 *
0.287
0.011
*䠖a significance level is set
at a risk rate of 5% or less.

節伸展速度を効果的に脚全体のスイング速度に転換し，

察

1．投擲記録と右下肢キネマティクス変数との関係性に効率よいキック動作を行うためには，膝関節の伸展や足関節の底屈動作が少ないキック動作を行うことが重要でついてあることを報告している．また，伊藤（1998）は，足関

DSP における右股関節伸展屈曲角度変化に着目する節の役割は股関節伸筋群によって発揮されたキック力をと，股関節は伸展動作を行っていた（Fig.4a）．次に，右そのまま地面に伝達することであり，足関節を固定させ，膝関節伸展屈曲角度は Ron 付近で最大伸展位を示し，あそびをなくすことによって短い接地局面に対応していその後右足離地（Roff）に向けて屈曲していた（Fig.4c）．

たと考察している．本研究でも同様に，競技者の右下肢

これらのことから，競技者は DSP において右膝関節のは DSP において主に股関節伸展動作を行っており，投屈曲を伴いながら，主に右股関節伸展動作を行っていた擲記録の高い競技者ほど LP − Roff における右足関節底といえる．また，右足関節底背屈角度は HP から LP ま

屈動作が小さいという特徴を示した．さらに，ハンマーでは約 80 度で角度が維持された後，LP − Roff で右足

投においても，DSP の所要時間は投擲記録の高い競技

関節の底屈動作が行われていた（Fig.4d）．加えて，投者ほど短く（広瀬ほか，2016），DSP における肩および擲記録と DSP2，DSP3，DSP4 における右足関節底屈角

腰の回転速度平均値が高い（藤井ほか，2021）ことが報度変化量との間に負の相関関係が認められた（Table 2）．

告されている．これらのことから，ハンマー投の DSP

つまり，投擲記録の高い競技者ほど，LP − Roff におけにおいても，投擲記録の高い競技者ほど短い時間で力発る右足関節の底屈動作が小さかったことを示している．

揮を行う必要性があり，DSP 中の右足関節底屈角度変短距離走の下肢動作について，伊藤ほか（1998）は股関

化量を小さくして，高速回転下でのターン動作を可能に14

陸上競技学会誌

第 20 巻第 1 号 2022していたと推察される．
投擲記録と相関関係はみられなかったものの，DSPの腰回転角速度平均値が高い競技者ほど，DSP1，DSP2

Angle䠄deg䠅

Roff1 Ron1 Roff2 Ron2 Roff3 Ron3 Roff4 Ron4 Rel
HP1 LP1 HP2 LP2 HP3 LP3 HP4 LP480

および DSP3 で右膝関節屈曲角度変化量が小さかった

60（Table 3）．藤井ほか（2021）は，投擲記録の高い競技者

40ほど DSP の腰回転角速度平均値が高かったことを報告

20
0
-20

0

Left hip extension(-)/flexion(+)

しており，このことも DSP における投擲記録の高い競50 100 150 200 250 300 350 400

技者の下肢動作の特徴と捉えることができよう．これらのことから，ハンマー投のターン動作中において投擲記

Angle䠄deg䠅

Angle䠄deg䠅

Angle䠄deg䠅

-40

録の高い競技者は，DSP において右膝関節の屈曲，右(a) Left hip extension(-)/flexion(+)
60
Left hip abduction(+)/adduction(-)
50
40
30
20
10
0
-10 0 50 100 150 200 250 300 350 400
-20
-30
-40
(b) Left hip abduction(+)/adduction(-)
180
160
140
120
100
80
60
Left knee
40
Extension(+)/flexion(-)
20
00 50 100 150 200 250 300 350 400(c) Left knee extension(+)/flexion(-)
180
Left ankle plantar
160
140
flexion(+)/dorsiflexion(-)
120
100
80
60
40
20
0
0 50 100 150 200 250 300 350 400
Normalized time䠄%䠅
(d) Left ankle plantar flexion(+)/dorsi flesion(-)

足関節の底屈を抑えた股関節主導の脚のスイング動作を行うことで，高速回転下でのターン動作を可能にしていたと推察される．
右股関節内外転角度は，DSP において内転方向へ変化していた（Fig.4b）．また，投擲記録の高い競技者ほど Roff2，
Roff3，
Roff4 においてより内転位であった（Table
1）．Murofushi et al.（2007）は，鉛直軸まわりに身体を回転させる力のモーメントの生成について，主に右足によって獲得された地面反力の貢献が大きかったことを報告している．そこで，DSP 中の腰回転角速度増加量と右股関節内転角度変化量との関係性について検討すると，腰回転角速度増加量が大きい競技者ほど，DSP1 お
よび DSP2 において，右股関節内転角度変化量が大きかった（Table 4）．右股関節の内転動作は，競技者の右下肢を回転方向へ向ける動作となることから，水平面上における地面反力の向きや大きさに影響している可能性がある．これらのことから，DSP（Ron − Roff）における右股関節の内転動作は，DSP の地面反力の水平成分の向きを変化させ，右脚による身体を回転させる力のモーメントの獲得に寄与し，DSP 中の身体の回転スピー
ドを大きくすることに関係していた可能性がある．しかしながら，本研究では地面反力の測定を行っておらず，検討することは困難である．このことについて検討する
ためには地面反力の測定を行い，水平面上における地面
反力の獲得に対する右下肢動作との関係性について検討

Fig.5 Angle of left leg joints during turn phase

する必要性があると考えられる．さらに，金子（1988）や尾縣（1990）は，ターン動作の観察ポイントとして，
SSP において，送り足（右足）を，軸足（左足）に絡ませるように送っているかどうかを観察することが大事でTable 5 Correlation coeﬃcient between record and left leg joints kinematics parameter at each event

Extention/Flexion angle of Left hip

Roff1

HP1

Roff2

HP2

Ron2

HP3

Ron3

LP3

Roff4

HP4

Ron4

LP4

Rel

-0.124-0.500 Ύ -0.602 Ύ -0.320 Ύ -0.187

Ron1

LP1

-0.184-0.462 Ύ -0.394 Ύ -0.333 Ύ -0.164

LP2

Roff3

-0.277-0.295-0.2450.030-0.105-0.1360.069

Abduction/Adduction angle of Left hip -0.081

0.116-0.096 -0.026

0.227

0.137

-0.047-0.092

0.262

0.216

0.020

-0.141-0.023-0.042-0.2640.104

0.351 ΎExtesion/Flexion angle of Left knee

0.248

0.102

0.401 Ύ 0.192-0.225-0.361 Ύ -0.057

0.218-0.151-0.324 Ύ 0.136

0.240

0.064

-0.2210.134-0.076-0.119Extension/Flexion angle of Left ankle

0.168-0.014

0.163

0.162

0.051

-0.2470.245-0.025-0.263-0.0320.246-0.099-0.215-0.2260.250-0.289-0.324 Ύ

Left thigh angle

0.289

0.509 Ύ0.612 Ύ -0.068

0.081

0.122

0.410 Ύ 0.294

0.354 Ύ 0.012

0.260

0.276

0.245

-0.209

0.060

0.256

-0.041

Left shank angle-0.1400.261

0.169 -0.183

0.371 Ύ 0.428 Ύ 0.306 Ύ -0.146

0.393 Ύ 0.243-0.071

0.007

0.219

0.049

-0.0660.210-0.263*a significance level is set at a risk rate of 5% or less.

15

Table 6 Correlation coeﬃcient between record and angular displacement of left leg joint during DSP.
Average value䠄deg䠅

Correlation coefficientvs record

Displacement of left hip joint flexion

DSP1
DSP2
DSP3
DSP4

19.04䠇10.46
12.65㼼 8.49
8.44㼼 6.35
3.17㼼 3.95

0.371 *
0.265
0.210
0.064

Displacement of left hip joint extension

DSP1
DSP2
DSP3
DSP4

18.11䠇 8.94
16.98㼼 7.15
17.05㼼 8.73
42.14㼼11.36-0.1510.218
0.116-0.108

Displacement of left knee joint extension

DSP1
DSP2
DSP3
DSP4

45.86䠇12.56
50.37㼼10.22
52.20㼼11.50
73.29㼼14.64-0.526 *-0.086-0.043-0.182*䠖a significance level is set at a risk rate of 5% or less.

Table 7

Correlation coeﬃcient between increase of hip rotation velocity and angular displacement of left
hip joint abduction duiring DSP.
Correlation coefficientvs increase of hip rotation angular velocity

Average value䠄deg䠅

Displacement of left hip joint abduction

Roff1
0

Ron1
Roff2
Ron2
Roff3
Ron3 Roff4
Ron4
Rel
HP1
LP1
HP2
LP2
HP3
LP3
HP4
LP4
50

100

150

200

250

300

350

Roff1
80

400

-10

Ron1
Roff2
Ron2
Roff3
Ron3 Roff4
Ron4
Rel
HP1
LP1
HP2
LP2
HP3
LP3
HP4
LP4
Left leg shank

60

-20

Angle䠄deg䠅

0.463 *
40.40㼼22.89
0.153
27.69㼼17.03
0.530 *
19.05㼼11.97
0.156
13.11㼼10.15*䠖a significance level is set at a risk rate of 5% or less.

DSP1
DSP2
DSP3
DSP4

40

-30
20
-40
0

-50

50
Left leg thigh

-60

100

150

200

250

300

350

400

-20
-40

-70

Normalized time(%)

Normalized time(%)

Fig.6 Left thigh angle and left shank angle during turn phase

あると指摘している．一般的に，軸脚の膝（左膝）と右与えることが難しくなるとも述べている．これらのこと

膝をより近づけることで，右脚が回転軸よりも遠回りしから，投擲記録の高い競技者は，DSP に右股関節を内ないようにし，すばやく次のターンにおける右足接地動

転させ，
Roff 時に右股関節内転位で SSP を迎えることで，作を行うよう現場で指導がなされる．また，尾縣（1990）

次のハンマーヘッド加速に対する準備を行っていたもの

は，右足を送るときに軸足から離して回転すると，からと考えられる．

だの捻りを十分に利用できず，ハンマーに大きな加速を

16

陸上競技学会誌

2．投擲記録と左下肢キネマティクス変数との関係性について第 20 巻第 1 号 2022

Table 8 Correlation coeﬃcient between throwing
record and time during SSP.

ターン動作中の DSP における左下肢動作について，Time (s)左股関節は Ron − LP で屈曲し，LP 付近から Roff で伸Correlation
coefficient

SSP1

0.33㼼0.04-0.562 *SSP2

0.28㼼0.04-0.595 *DSP の LP − Roff において競技者は左脚股関節およびSSP30.25㼼0.03-0.570 *膝関節伸展動作を行っていたといえる．Murofushi et

SSP40.26㼼0.04-0.510 *展していた（Fig.5a）．また，DSP における左膝関節は，
Ron―Roff で伸展していた（Fig.5c）．これらのことから，*䠖a significance level is set
at a risk rate of 5% or less.

al.（2007）は，DSP の投擲方向（本研究における Y 方向）の地面反力について，左足は投擲方向へ，右足はその反対方向への地面反力を発揮し，鉛直軸まわりの身体を回転させる力のモーメントを獲得していたことを報告しての高い競技者ほど腰の回転速度を高め，SSP の所要時間いる．これらのことから，競技者は左股関節伸展およびを短くする能力に優れていたといえよう．SSP はハン

左膝関節伸展動作を行うことで，投擲方向への地面反力

マーヘッドの減速区間であることから，所要時間を短くを獲 得 し て い た と考えられる．そこで，投擲記 録 とすることはハンマーヘッドが距離的にも時間的にも長く

DSP における左股関節屈曲角度変化量，左股関節伸展

先行することを避け，ハンマーヘッドスピードの減少を

角度変化量および左膝関節伸展変化量との関係性につい抑 え る こ と が で き る 可 能 性 が あ る こ と（ 藤 井 ほ か，て検討すると，投擲記録と DSP1 における左股関節屈曲

2010），さらに，主なハンマーヘッド加速区間である

角度変化量と左膝関節伸展角度変化量との間に有意な相HP―LP（藤井ほか，2020）のハンマーヘッド加速距離

関関係が認められたものの，その他の局面においては有を大きくすることが可能となる．また，SSP の左膝関節

意な関係性が認められなかった（Table 6）．これらのこ伸展屈曲動作について着目すると，左膝関節は屈曲動作とから，DSP における左股関節伸展および左膝関節伸を行っていた（Fig.5c）．SSP では左膝関節を素早く屈曲

展動作範囲については，投擲記録による差は小さいもの

し，脚の回転を高めることで SSP の所要時間を短くすと考えられる．

ることができるといわれている（金子，1988）．そこで，

DSP における左股関節内外転角度に着目すると，DSP

投擲記録と SSP の左膝関節伸展屈曲角度との関係性に

前半（Ron − LP）で外転し，DSP 後半（LP − Roff）で着目すると，HP2 および HP3 において投擲記録の高い

内転していた（Fig.5b）．また，DSP における腰回転角

競技者ほど屈曲が大きかった（Table 5）．さらに，投擲

速度増加量の高い競技者ほど，DSP1 および DSP3 にお記録と SSP における左大腿前後傾角度および左下腿前ける左股関節外転動作範囲が大きかった（Table 7）．藤

後傾角度について着目すると，左大腿前後傾角度は

井ほか（2010）は，左股関節の水平外転動作によって骨HP1，Ron1，Ron2 で正の相関関係，左下腿前後傾角度は，

盤の左回旋のための左股関節の水平内転可動域を確保

HP2 および Ron2 において正の相関関係が認められた

し，骨盤の左回旋を行いやすくしていたと考察している．

（Table 5）．このことは，投擲記録の高い競技者ほど，本研究の結果から，腰回転角速度増加量が大きい競技者

Ron1 においては左大腿部が前傾位，Ron2 においては左ほど，Ron − LP にかけてより左股関節を外転させるこ

大腿部および左下腿部が前傾位であったことを示していとで，その後の腰の回転速度増加につなげていたものとる．なお，同時点における投擲記録と左股関節伸展屈曲

考えられる．

角度との相関関係をみると，HP1，Ron1，Ron2 で投擲

投擲記録の高い競技者ほど SSP の所要時間が短く，記録の高い競技者ほど股関節伸展位であった（Table 5）．

SSP における腰回転角速度平均値が大きかった（Table 8

す な わ ち， 投 擲 記 録 の 高 い 競 技 者 ほ ど， タ ーン 前 半

および Table 9）．すなわち，本研究の結果から投擲記録（Turn1 および Turn2）において，より左股関節を伸展おTable 9 Correlation coeﬃcient between throwing recordand hip rotation angular velocity during SSP

Hip rotation
angular velocity

SSP1
SSP2
SSP3
SSP4

Angular velocity
䠄deg/s䠅Correlation coefficientvs throwing record

644.79 㼼 81.55
782.99 㼼107.11
874.24 㼼117.18
893.67 㼼 97.79

0.404 *
0.475 *
0.676 *
0.651 *

*䠖a significance level is set at a risk rate of 5% or less.

17

よび左下腿部を前傾させた状態（左脚を前傾させた状態）

坂東美和子・田辺智・伊藤章（2006）ハンマー投げ

で右足接地動作を行っていたといえる．SSP で左脚の下記録とハンマーヘッド速度の関係．体育学研究，51（4）：

腿部を前傾させることは，上昇するハンマーに対して身505-514．

体重心を低くすることや，右足の接地を早めることに繋Dapena J. (1984): The pattern of hammer speed during a

がると考えられる．これらのことから，投擲記録の高い

hammer throw and influence of gravity on itsfluctuations.

競技者ほど，SSP における腰回転角速度を高めるだけでJournal of Biomechanics, 17 (8): 553-559．

なく，ターン前半（Turn1 および Turn2）において，左Dapena J. and McDonald C, (1989) A three-dimensional脚（軸脚）の大腿部および下腿部を Ron 時に前傾位にanalysis of angular momentum in the hammer throw.

なるように接地を行い，SSP の所要時間を短くしていた

Medicine and Science in Sports and Exercise, 21 (2):

可能性があると考えられる．

206-220.

Ϭ㸬まとめ
本研究の目的は，投擲記録の高い競技者の下肢動作の特徴を明らかにするために，投擲記録と下肢関節キネマ
ティクス変数との関係性を検討することであった．主な藤井宏明・大山卞圭悟・藤井範久（2021）記録水準の異なるハンマー投選手のターン動作におけるハンマー
ヘッド加速動作のキネマティクス的分析．
体育学研究，
66：219-237．
藤井宏明・大山卞圭悟・藤井範久（2020）記録水準の異結果は以下の通りである．

なるハンマー投競技者のハンマーヘッドスピードとハ（1）両脚支持期（DSP）中の右下肢動作は，主に股関節ンドルの動き．体育学研究，65：643-657．

伸展，膝関節屈曲動作を行っていた．DSP 後半（LP− Roff）では，足関節底屈動作もみられた．

藤井宏明・大山卞圭悟・田内健二・持田尚・遠藤俊典・

末松大喜・大宮真一（2008）ハンマー投における世界（2）投擲記録の高い競技者ほど，DSP 中の右足関節底

一流選手と日本一流選手のバイオメカニクス的分析

屈角度変化量が小さかった．また，各ターンの腰回（日本陸連科学委員会研究報告）．陸上競技研究紀要 4：

転角速度平均値が高い競技者ほど，DSP 中の右膝

128-132．

関節屈曲角度変化量が小さかった．

藤井範久・小山陽平・阿江通良（2010）ハンマー投ター（3）DSP 中の左下肢動作は，主に左股関節伸展およびン局面におけるハンマーヘッド加速技術の研究―ハン

左膝関節伸展動作を行っていた．動作範囲に関して，

マーヘッド加減速パターンの違いに着目して―．体育

投擲記録と有意な相関関係を認めた局面は少なかっ

学研究，55（1）：17-32．

た．

G u t i e r re z - D a v i l a , M . a n d Ro j a s - Ru i z , F J . ( 2 0 0 5 )（4）投擲記録の高い競技者ほど片脚支持期（SSP）の所

Comparative biomechanical analysis between hammer

要時間が短く，SSP における腰回転角速度平均値がthrowers of different performance levels. Journal of

大 き か っ た． ま た， タ ー ン 前 半（Turn1 お よ び

Human Movement Study, 49 (1): 31-47.

Turn2）の Ron において，投擲記録の高い競技者ほど，
左大腿部および左下腿部が前傾位であった．
これらのことから，投擲記録の高い競技者ほど，DSPにおいて右膝関節の屈曲および右足関節の底屈動作を小さくしながら股関節伸展動作を行うことで，高速回転下

広瀬健一・大山卞圭悟・前田

奎・梶谷亮輔・山元康平・

中野美沙・木越清信・尾縣

貢（2016）：ハンマー投のターン動作と投てき記録との関係．陸上競技研究，
105：24-29．
池上康男・櫻井伸二・岡本敦・植屋清美・中村和彦（1994）

でのターン動作に対応していたと推察される．また，

ハンマー投のバイオメカニクス的研究．日本陸上競技

SSP の腰回転角速度平均値を大きくすること，ターン前連盟強化本部バイオメカニクス研究班編，世界一流競半において SSP から DSP の移行局面で軸脚の前傾動作

技者の技術，第 3 回世界陸上競技選手権大会バイオメ（大腿部や下腿部の前傾）を強調した接地動作を行うこカ ニ ク ス 班 報 告 書． ベ ー ス ボ ー ル・ マ ガ ジ ン 社，とで，SSP の所要時間を短くし，HP―LP におけるハンpp.240-256．

マーヘッドの加速距離を増加させる可能性がある．

伊藤章・市川博啓・斎藤昌久・佐川和則・伊藤道郎・

小林寛道（1998）100m 中間疾走局面における疾走動

文献
Abdel-Aziz, Y.I. and Karara, H.M. (1971) Direct linear
transformation from computer coordinates into object

作と速度との関係．体育学研究，43（5-6）：260-273．
金子今朝秋（1988）陸上競技指導教本

種目別実技編．

日本陸上競技連盟，大修館書店，pp.244-247.

space coordinates in close-range photogrammetry.

Murofushi K., Sakurai S., Umegaki K. and Takamtsu J.

P ro c e e d i n g s o f t h e s y m p o s i u m o n c l o s e - r a n g e(2007) Hammer acceleration due to thrower and hammer

photogrammetry, American Society of Photogrammetry:
Falls Church, pp.1-19.

18

movement patterns. Sports Biomechanics 6 (3): 301-314
室伏重信（1994）ハンマー投げ．ベースボール・マガジ

陸上競技学会誌

ン動作における右脚の筋活動．陸上競技研究 41（2）：ン社，pp.36-50．
岡本敦・池上康男・桜井伸二（2005）日本陸上競技連

盟バイオメカニクス研究班

第 20 巻第 1 号 2022

29-32.

男子一流ハンマー投げ選

梅垣浩二・室伏広治・藤井宏明・桜井伸二・田内健二（2010）

手のバイオメカニクス的分析．陸上競技研究紀要，1：

世界陸上大阪大会の男・女ハンマー投上位 8 名のバイ

163-166

オメカニクス的特徴．日本陸上競技連盟バイオメカニ

尾縣

貢（1990）実践陸上競技―フィールド編―．大修

Otto, R, M. (1991) A kinematic analysis of Yuriy Sedikhʼsworld record hammer throw. Modern Athlete and Coach.,
田内健二・藤井宏明（2009）ハンマー投げ−回す力，飛ばす力−．体育の科学，59（6）：396-402
崇・大山卞圭悟・永井

競技連盟バイオメカニクス研究班報告書．日本陸上競技連盟，pp.201-211．
Winter, D. A. (2004) Biomechanics and Motor Control of

29: 3-7.

碓井

クス研究班編，世界一流競技者のパフォーマンスと技術，第 11 回世界陸上競技選手権大阪大会，日本陸上館書店，pp.189-190.

Human Movement (third edition). John Wiley and Sons,
pp.49-50.

純（2000）ハンマー投ター

19