專利名稱：模擬并強化下肢腓腸肌功能的運動鞋褲系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于體育運動器械領(lǐng)域，涉及能模擬并強化人體下肢腓腸肌功能的 輔助運動器械。
背景技術(shù)：
腓腸肌位于小腿后部淺層，有內(nèi)、外側(cè)兩個頭，呈梭形。腓腸肌內(nèi)、外側(cè) 頭分別起自股骨內(nèi)、外上髁，止于跟結(jié)節(jié)。作用是使踝關(guān)節(jié)跖屈和使膝關(guān)節(jié)屈， 在站立時固定踝關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)，以防身體向前傾斜。
由上面的解剖學解釋可以看出，在膝關(guān)節(jié)處，腓腸肌為膝關(guān)節(jié)屈肌，但是 肌肉的功能，特別是雙關(guān)節(jié)肌肉的功能不應僅僅依據(jù)解剖學位置來解釋，它與
人體動作本身和運動時的約束條件有關(guān)。(Zajac F. E.. Muscle coordination of movement [J] J. Biomechanics, 1993,26: 109 124.;劉宇.人體多關(guān)節(jié) 運動肌肉控制功能的生物力學分析[M].臺北市中國文化大學出版 社，1999. 23 24)
單關(guān)節(jié)肌肉對關(guān)節(jié)屈或伸的作用效果，不受動作本身和約束條件的影響， 但其作用的大小會隨著動作和條件的不同而改變。例如單關(guān)節(jié)肌_比目魚肌 (Soleus)雖只跨過踝關(guān)節(jié)并在該處產(chǎn)生力矩，但它對膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)同樣產(chǎn)生 作用(產(chǎn)生加速度)，在有些特定的條件下，它對膝關(guān)節(jié)的作用可以比對踝關(guān)節(jié) 的作用還大。
但是對雙關(guān)節(jié)肌肉而言，無論是對關(guān)節(jié)屈或伸的作用效果還是作用大小， 都與動作本身和約束條件有關(guān)，它可以在一個關(guān)節(jié)處產(chǎn)生與其力矩方向相反的
作用效果，即與解剖學相矛盾的現(xiàn)象。例如雙關(guān)節(jié)肌一一腓腸肌，跨過膝關(guān) 節(jié)和踝關(guān)節(jié)，解剖學中稱其為膝關(guān)節(jié)屈肌和踝關(guān)節(jié)伸肌，但是，在多肢體運動 中，雙關(guān)節(jié)肌肉的功能經(jīng)常會出現(xiàn)與解剖學解釋相矛盾的現(xiàn)象，即屈肌產(chǎn)生伸 關(guān)節(jié)的作用，而伸肌產(chǎn)生屈關(guān)節(jié)的作用，最明顯的例子是腿后肌群經(jīng)常參與伸 膝的運動，這就是雙關(guān)節(jié)肌所謂的"Paradox (似非而是)"現(xiàn)象。最早觀察 到這一現(xiàn)象并對其研究的學者是Lombard (1903)，因此雙關(guān)節(jié)肌肉這一 "似非 而是"的現(xiàn)象又被稱作Lombard' s Paradox (Lombard矛盾現(xiàn)象)。當雙關(guān)節(jié)肌肉附著的肢體其中一端不被約束，則它的功能也同樣與解剖學 解釋相一致，但是如果肢體的兩端都被約束，則雙關(guān)節(jié)肌肉可在一個關(guān)節(jié)處產(chǎn) 生與其力矩方向相反的作用。例如腓腸肌可以使膝關(guān)節(jié)伸的同時使踝關(guān)節(jié)同 樣產(chǎn)生跖屈的作用，這就是上面提到的矛盾現(xiàn)象(Paradox)。
請參閱圖l， 為Wiemann ( K. Paradoxe muskelaktionen beim sprint -konsequenzen fur die sprinttechnik. In G. P. Bruggemann & J. K. Ruhl (Eds. )， Techniques in Athletics - The First International Conference, (pp. 470-478). Cologne: Sport und Buch Strauss， 1990.)設計的下肢肌肉 骨骼模型示意圖，由圖l可以看出雙關(guān)節(jié)肌肉腓腸肌l跨過踝關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)，在 股四頭肌2的配合下，腓腸肌不但具有使踝跖屈的作用，也同時具有伸膝的作用。
在生物力學教科書中可以見到下列模型(請參閱圖2)來說明腓腸肌的這一 作用。圖2顯示了腓腸肌作用于股骨之拉力l，其中，力12為其水平分力，力 12可以使膝關(guān)節(jié)伸展并使身體上移，產(chǎn)生一個向上的舉力。
Zajac R E.等人(Gordon M. E. . Determining muscle force and action in multiarticular movement[J]. Exercise SportScience. Review, 1989， 17:187 230. ; Zajac F. E.. Muscle coordination of movement [J]. J. Biomechanics, 1993，26: 109 124.)建立了下肢多關(guān)節(jié)系統(tǒng)運動的動力學方 程(Dynamic Equation of Motion), 通過動力學正過程(Forward Dynamics)模 型從理論上證實了上述現(xiàn)象的可能性并得出下列結(jié)論
1. 單關(guān)節(jié)肌肉可以在它不跨過的關(guān)節(jié)處產(chǎn)生作用(產(chǎn)生角加速度)使其屈或伸。
2. 雙關(guān)節(jié)肌肉可以在它跨過的一個關(guān)節(jié)處產(chǎn)生與其力矩方向相反的作用(角加 速度)。
研究也顯示，小腿腓腸肌作為下肢伸肌的作用很顯著，是提高跑、跳等運 動成績的關(guān)鍵。圖3中可見腓腸肌連結(jié)跟腱，止于跟骨，跟腱是人體中最強的肌 腱。在劇烈運動中，腓腸肌往往受力很大并作強直收縮，但是腓腸肌和跟腱的 連結(jié)處較薄弱，而跟腱和跟骨的接觸面較小，此時如果腓腸肌快速收縮，則跟 腱和跟骨連結(jié)處易受損；如腓腸肌持續(xù)大強度收縮，則腓腸肌和跟腱的連結(jié)處 易受傷；如運動過程中，既要有速度的保證，又要有一定力量的維持，則跟腱 易受傷(三級跳中的腓腸肌損傷就是典型的例子)。
當然，在訓練時，教練員可以有意識的讓運動員作強化這塊薄弱地方的力 量訓練(如負重提踵)，并注意保護避免受傷，可是對于運動員成績的提高和運 動損傷的防治，這個方法顯然不能一勞永逸。
4總而言之，腓腸肌如果肌力不足，在運動過程中很容易受傷，是制約運動 成績的重要因素之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供模擬并強化下肢腓腸肌功能的運動鞋褲系統(tǒng)， 幫助運動員或使用者在運動中保護腓腸肌不受損傷，并協(xié)助提高運動成績。 為了達到上述目的，本發(fā)明解決的方案是
將褲子和鞋子連接作為一個整體，在褲子位于腓腸肌的地方加置彈性裝置 結(jié)構(gòu)，以能模擬下肢腓腸肌功能的方式來起到強化下肢腓腸肌功能的作用。
模擬并強化下肢雙關(guān)節(jié)肌肉功能的運動鞋褲系統(tǒng)，包括相連的鞋子和褲子， 還包括模擬并強化腓腸肌的彈性結(jié)構(gòu)，其通過固定裝置設置于褲子上相對處于 人體腓腸肌的解剖位置。
在褲子上的腰的位置設置第一固定帶，該固定帶繞腰一周設置；在褲子上
的膝關(guān)節(jié)上方的位置設置第二固定帶，所述模擬并強化腓腸肌的彈性結(jié)構(gòu)的一
端(近端)搭接于第二固定帶上；另一端(遠端)搭接于鞋子和褲子連接處， 搭接的位置處于相對跟骨粗隆的解剖位置上。第二固定帶的位置是指髕底上緣 2-4厘米處，該固定帶環(huán)腿一周設置。
模擬并強化下肢雙關(guān)節(jié)肌肉功能的運動鞋褲系統(tǒng)，還包括另一輔助結(jié)構(gòu)， 即第三固定帶，其一端連接于第一固定帶上，另一端連接于第二固定帶上。起 到輔助固定和防止第二固定帶滑脫的作用。
在第二固定帶上設置有輔助固定環(huán)，模擬并強化腓腸肌的彈性結(jié)構(gòu)從中穿過。
所述彈性結(jié)構(gòu)的兩端可以是通過搭扣與固定帶連接的。 所述模擬并強化腓腸肌的彈性結(jié)構(gòu)的彈性系數(shù)可以為100-1500牛頓/米。 所述固定帶的寬度尺寸可以為2-4厘米。 由于采用了上述方案，本發(fā)明具有以下優(yōu)點
根據(jù)下肢腓腸肌的起始位置加裝體外彈性裝置，用以模擬并強化下肢腓腸 肌的功能。在跑、跳等運動中，或在有疾跑過程的運動(足球、橄欖球)中能使 用這種"運動鞋一褲系統(tǒng)"。它一方面能起到保護腓腸肌的作用，避免了腓腸肌 在劇烈運動中的損傷；另一方面也可以強化腓腸肌的作用，通過強化這種作用， 以提高腓腸肌的功能，使運動員的成績得到提高。


圖l是下肢雙關(guān)節(jié)肌肉作用模型示意圖； 圖2是腓腸肌的作用示意圖； 圖3是腓腸肌作用的力學模型示意圖； 圖4是本發(fā)明安置于人腿模型上的一種實施示意圖5是圖4所示實施例的背面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
請參閱圖4、 5，本發(fā)明一種實施例，模擬并強化下肢腓腸肌功能的運動鞋 褲系統(tǒng)，包括相連的鞋子1和褲子2，還包括模擬并強化腓腸肌的彈性結(jié)構(gòu)3， 其通過固定裝置設置于褲子上。
在褲子上，腰的位置，即髂脊上方，設置繞腰一周的第一固定帶4;在褲子 上，膝關(guān)節(jié)上方，即髕底上緣2-4cm處的位置，設置環(huán)腿一周的第二固定帶5， 第一固定帶4和第二固定帶5的寬度尺寸為2-4cm。所述模擬并強化腓腸肌的彈 性結(jié)構(gòu)3的近端，通過固定搭扣51搭接于第二固定帶5上；在鞋子和褲子連接 處，即在鞋后跟正上方的上緣位置設置一個固定搭扣11，所述模擬并強化腓腸 肌的彈性結(jié)構(gòu)的另一端(遠端)搭接于該固定搭扣11上。固定搭扣11處于相 對跟骨粗隆的解剖位置上。
還包括第三固定帶6，其近端通過固定搭扣41連接于第一固定帶上，遠端 通過固定搭扣52連接于第二固定帶5上。
所述模擬并強化腓腸肌的彈性結(jié)構(gòu)3的彈性系數(shù)可以選擇100-1500牛頓/米。
上述的對實施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用 本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以很快地對這些實施例做出各種修改， 并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此， 本發(fā)明不限于這里的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對于本發(fā)明 做出的改進和修改都應該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種模擬并強化下肢腓腸肌功能的運動鞋褲系統(tǒng)，包括相連的褲子和鞋子，其特征在于還包括模擬并強化腓腸肌的彈性結(jié)構(gòu)，其通過固定裝置設置于褲子上相對處于人體腓腸肌的解剖位置。
2、 如權(quán)利要求1所述的模擬并強化下肢腓腸肌功能的運動鞋褲系統(tǒng)，其特 征在于在褲子上的腰的位置設置第一固定帶，該固定帶繞腰一周設置；在褲 子上的膝關(guān)節(jié)上方的位置設置第二固定帶，該固定帶環(huán)腿一周設置；還設置有 第三固定帶，其近端與第一固定帶相連，遠端與第二固定帶相連。
3、 如權(quán)利要求2所述的模擬并強化下肢腓腸肌功能的運動鞋褲系統(tǒng)，其特 征在于所述腰的位置是指髂脊上方；所述膝關(guān)節(jié)上方是指髕底上緣2-4厘米 處。
4、 如權(quán)利要求2所述的模擬并強化下肢腓腸肌功能的運動鞋褲系統(tǒng)，其特 征在于所述的彈性結(jié)構(gòu)，其近端搭接于第二固定帶，遠端搭接于褲子與鞋子 連接處，即相對跟骨粗隆的解剖位置上。
5、 如權(quán)利要求2所述的模擬并強化下肢腓腸肌功能的運動鞋褲系統(tǒng)，其特 征在于在第二固定帶上設置有輔助固定環(huán)，該彈性結(jié)構(gòu)從中穿過。
6、 如權(quán)利要求1所述的模擬并強化下肢腓腸肌功能的運動鞋褲系統(tǒng)，其特 征在于所述的彈性結(jié)構(gòu)兩端是通過搭扣連接的。
7、 如權(quán)利要求2所述的模擬并強化下肢腓腸肌功能的運動鞋褲系統(tǒng)，其特 征在于所述的第三固定帶的兩端是通過搭扣與第一、第二固定帶相連的。
8、 如權(quán)利要求1-7中任一所述的模擬并強化下肢腓腸肌功能的運動鞋褲系 統(tǒng)，其特征在于所述模擬并強化腓腸肌的彈性結(jié)構(gòu)的彈性系數(shù)為100-1500牛頓/米。
9、 如權(quán)利要求2-7中任一所述的模擬并強化下肢腓腸肌功能的運動鞋褲系 統(tǒng)，其特征在于所述固定帶的寬度尺寸為2-4厘米。
全文摘要
本發(fā)明屬于體育運動器械領(lǐng)域，提供一種模擬并強化下肢腓腸肌功能的運動鞋褲系統(tǒng)。其包括相連的褲子和鞋子，還包括模擬并強化腓腸肌的彈性結(jié)構(gòu)，通過固定帶固定設置于褲子上相對處于人體腓腸肌的解剖位置。在褲子上的腰的位置設置第一固定帶，該固定帶繞腰一周設置；在褲子上的膝關(guān)節(jié)上方的位置設置第二固定帶，該固定帶環(huán)腿一周設置；還設置有第三固定帶，其近端與第一固定帶相連，遠端與第二固定帶相連。本發(fā)明一方面能起到保護腓腸肌的作用，避免了腓腸肌在劇烈運動中的損傷；另一方面，它也能強化腓腸肌在跨過的一個關(guān)節(jié)處產(chǎn)生與其力矩方向相反的作用，通過強化這種作用，以提高腓腸肌的肌肉功能，使運動員的成績得到提高。
文檔編號A63B23/04GK101428175SQ20071004802
公開日2009年5月13日 申請日期2007年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月9日
發(fā)明者宇 劉, 毅 肖, 黃靈燕 申請人:上海體育學院