カーボンプレート入りランニングシューズは速く走れる？効果・仕組み・パフォーマンスへの影響を研究から解説

マナブ

「カーボンプレート入りのランニングシューズを履くと、本当に速く走れるの？」

「カーボンシューズは初心者でも効果がある？」

「普通のランニングシューズと比べて、どのくらいタイムが変わる？」

　近年、マラソンや長距離レースでは、カーボンプレートを搭載したランニングシューズが広く使用されるようになりました。

　カーボンシューズの特徴は、単に反発力が強いことではありません。高反発フォーム、カーボンプレート、ソール形状などを組み合わせることで、ランニング中の身体の動きやエネルギー消費に影響を与えます。

　実際に、研究では特定の高性能ランニングシューズを使用することで、ランニングエコノミー（一定の速度で走るために必要なエネルギー量）が改善することが報告されています。

　ただし、すべてのランナーが同じ効果を得られるわけではなく、カーボンプレートだけで速くなるとも限りません。

　この記事では、理学療法士の視点から、カーボンプレート入りランニングシューズの仕組みとパフォーマンスへの影響を、研究を交えながら解説します。

カーボンプレート入りランニングシューズとは？

　カーボンプレート入りランニングシューズとは、靴底の内部に炭素繊維を使用した硬いプレートを搭載したシューズです。

　主にレースやスピード練習を目的として開発されています。

　一般的な高性能カーボンシューズには、次のような特徴があります。

構造	主な役割
カーボンプレート	靴底の曲げ剛性を高め、足部の動きを変える
高反発フォーム	着地時のエネルギーを蓄え、一部を返す
厚底ソール	クッション性やフォームの変形量を確保する
ロッカー形状	重心移動や足部の回転運動を補助する

　重要なのは、これらの構造が組み合わされている点です。

隼人(はやと)

カーボンプレートそのものが大きな推進力を生み出すというよりも、フォームやソール形状と相互に作用して、走行中の力学的な条件を変化させると考えられています。

カーボンシューズで速く走れる仕組み

① ランニングエコノミーを改善する

　カーボンシューズの効果を考えるうえで、最も重要な指標の一つがランニングエコノミーです。

　ランニングエコノミーとは、一定の速度で走るために必要な酸素摂取量やエネルギー消費量を指します。

　例えば、同じ時速15kmで走っている2人のランナーがいた場合、酸素消費量が少ないランナーほど、一般的にはランニングエコノミーが優れていると評価されます。

　高性能カーボンシューズでは、同じ速度でもエネルギー消費量が減少する場合があります。

　その結果、同じペースで走る負担が小さくなったり、同程度のエネルギー消費で速く走れたりする可能性があります。

　ただし、ランニングエコノミーが4％改善したからといって、レースタイムが必ず4％短縮されるわけではありません。

② 高反発フォームがエネルギーを返す

　ランニング中、着地すると靴底のフォームが圧縮されます。

　その後、フォームが元の形状に戻る際に、蓄えられた機械的エネルギーの一部が返されます。

　高性能シューズでは、軽量で反発特性に優れたフォームが使用されていることがあります。

　これにより、着地時のエネルギー損失を小さくし、効率的な走行につながる可能性があります。

　ただし、フォームが返すエネルギーのすべてが前方への推進力になるわけではありません。

③ カーボンプレートが足部の動きを変える

　カーボンプレートを搭載すると、シューズの曲げ剛性が高まります。

　曲げ剛性とは、靴底を曲げる際に必要な力の大きさを表します。

　剛性が高いシューズでは、走行中の足趾関節の動きや、足部に作用する力の分布が変わることがあります。

　特に、足趾の付け根にある中足趾節関節（MTP関節）の運動や仕事量に影響する可能性があります。

　ただし、靴底が硬ければ硬いほどランニングエコノミーが改善するわけではありません。

　ランナーによって適した曲げ剛性が異なる可能性も報告されています。

④ ロッカー形状が重心移動を変える

　ロッカー形状とは、靴底が前後方向に湾曲した構造です。

　特に前足部が反り上がったシューズでは、接地中に身体が前方へ移動する際の足部の回転運動が変化します。

　これによって、足関節や足趾に求められる動きが変わる可能性があります。

　ただし、ロッカー形状の効果はプレートやフォームの効果と分離しにくく、すべてのランナーで同じ結果になるとは限りません。

研究①｜カーボンシューズでランニングエコノミーは改善する？

Hoogkamerら（2018年）

Hoogkamer W, et al. (2018).

A Comparison of the Energetic Cost of Running in Marathon Racing Shoes.

Sports Medicine, 48, 1009–1019.

　この研究は、高性能マラソンシューズによるランニングエコノミーへの影響を検証した代表的な研究です。

研究の内容

項目	内容
対象	高い競技能力を持つ男性ランナー18名
比較	Nike Vaporfly 4%の試作品と、当時の従来型レーシングシューズ2種類
方法	トレッドミル上で複数の速度を使用して走行
評価	走行時のエネルギーコスト

研究結果

　この研究では、高性能シューズを使用すると、比較対象の従来型シューズよりも走行時のエネルギーコストが平均して約4％低下しました。

　この結果は、シューズの構造がランニングパフォーマンスに関係することを示す重要な知見です。

　ただし、比較したのはシューズ全体であり、カーボンプレート単独の効果ではありません。また、実際のフルマラソンのタイムを測定した研究でもありません。

研究②｜カーボンプレートは硬いほど効果が高い？

Roy & Stefanyshyn（2006年）

Roy JPR, Stefanyshyn DJ. (2006).

Shoe midsole longitudinal bending stiffness and running economy, joint energy, and EMG.

Medicine & Science in Sports & Exercise, 38(3), 562–569.

　この研究では、シューズの縦方向の曲げ剛性とランニングエコノミーの関係を検証しました。

研究のポイント

シューズの曲げ剛性を変えて走行時のエネルギー消費を比較
曲げ剛性によってランニングエコノミーが変化
適切な剛性がエネルギー消費を小さくする可能性を示した

　この研究は、現代の厚底カーボンシューズそのものを評価したものではありません。

　しかし、シューズの曲げ剛性が走行効率に影響する可能性を示した基礎的な研究として重要です。

隼人(はやと)

重要なのは、プレートの剛性を高めれば無制限に効果が大きくなるわけではないことです。

シューズの構造とランナーの身体特性に合った剛性が必要と考えられます。

研究③｜カーボンシューズの効果には個人差がある？

Hunterら（2019年）

Hunter I, et al. (2019).

Running economy, mechanics, and marathon racing shoes.

Journal of Sports Sciences, 37(20), 2367–2373.

　この研究では、高性能マラソンシューズと従来型シューズを比較し、ランニングエコノミーや走行動作への影響を調べました。

　研究では、高性能シューズによる平均的なランニングエコノミーの改善が確認された一方で、改善の大きさには個人差が認められました。

隼人(はやと)

つまり、同じシューズであっても、あるランナーには大きな効果があり、別のランナーには効果が小さい可能性があります。

そのため、カーボンシューズを選ぶ際には、人気や価格だけでなく、自分の走り方との相性も重要です。

カーボンシューズでマラソンのタイムは何分変わる？

　ここで、ランニングエコノミーの改善とレースタイムの関係を考えてみましょう。

　ランニングエコノミーの改善率が、そのままレースタイムの短縮率になるわけではありません。

　しかし、仮にレースタイムが1〜2％短縮できた場合、どのくらいの違いになるでしょうか。

➡現在のフルマラソンタイムが4時間00分・タイムの短縮率が1.5％の場合、3分36秒タイムが縮みます。

　ただし！！これは仮定した短縮率を単純計算したもので、カーボンシューズによる実際の改善を予測するものではありません。

　レースでは、走力、気温、コースの起伏、補給、ペース配分などもタイムに影響します。

隼人(はやと)

また、シューズによるエネルギーコストの改善が大きくても、それをどの程度レースタイムの短縮につなげられるかは個人差があります。

初心者や市民ランナーでもカーボンシューズの効果はある？

　カーボンシューズの効果は、エリートランナーだけに限定されるとは言い切れません。

　ただし、走行速度やシューズの種類によって、ランニングエコノミーへの影響が変化する可能性があります。

　特に市民ランナーでは、次の点が重要です。

自分の普段のペースで走って効果を感じられるか
シューズの形状や硬さに違和感がないか
長時間走っても足やふくらはぎに負担が集中しないか
レース後半でも安定して走れるか

　競技レベルだけでカーボンシューズの適性を判断することはできません。

　一方で、初心者が高性能カーボンシューズを履くだけで大幅に速くなるという根拠も十分ではありません。

カーボンシューズは速いペースほど効果が大きい？

　シューズの効果は走行速度によって変化する可能性があります。

　例えば、スピードが変わると、接地時間、関節運動、筋腱の働きなども変化します。

　そのため、ある速度ではランニングエコノミーが改善しても、別の速度では改善が小さくなる可能性があります。

　ただし、すべてのカーボンシューズについて「速く走るほど効果が大きい」と断定することはできません。

隼人(はやと)

自分のレースペースに近い速度で履き比べることが重要です。

カーボンシューズは脚への負担を減らす？

　カーボンシューズはクッション性が高いため、脚への負担が少ないイメージがあります。

　しかし、クッション性が高いことと、身体のすべての組織への負担が減少することは別です。

　シューズの構造が変わると、下肢の関節運動や筋肉の働き方も変化します。

　例えば、足関節や足趾の動きが変化すれば、下腿三頭筋や足部の組織にかかる負荷も変化する可能性があります。

　ここで重要なのは、負荷が単純に減るのではなく、負荷のかかり方が変化する可能性があるという点です。

　また、現時点でカーボンシューズが一般的なランニング障害の発生率を確実に低下させるとは言えません。

　反対に、カーボンシューズを履くこと自体が必ず障害を増やすと結論づけることもできません。

カーボンシューズに慣れるまで時間は必要？

　カーボンシューズは、普段のトレーニングシューズと比べて、靴底の硬さや形状が大きく異なることがあります。

　そのため、履き始めは走り方や筋肉への負荷のかかり方が変わる可能性があります。

　特に、普段から柔らかく屈曲しやすいシューズを使用している人は、違和感を覚えることがあります。

　慣れるための期間には個人差があり、すべてのランナーに共通する日数は分かっていません。

隼人(はやと)

初めてカーボンシューズを使用する場合は、短い距離から試し、徐々に使用時間を増やす方法が現実的です。

カーボンシューズは普段の練習でも使うべき？

　カーボンシューズは、レースだけでなくトレーニングで使用することもできます。

　ただし、すべての練習で使用する必要はありません。

練習の種類	カーボンシューズの活用
イージーラン	必須ではない
ロング走	レースを想定した試走に活用
閾値走	レース用シューズの感覚を確認
インターバル走	スピード練習で活用できる
レースペース走	本番前の確認として有用
レース本番	自分に合えば選択肢になる