JP6814630B2 - 受動模擬型ジョギングデバイス - Google Patents

Description

本発明は、腰掛けているか又は仰向けの人間の足の受動的な上方リフティング及び下向きタッピングのための携帯電動機械に関する。

現代社会では、移動、職場、及び家庭を含む多くの状況にわたって長時間の着座が人々の生活の中に組み込まれている。新しい科学的根拠により、過度の着座（座位挙動としても公知のものであり、テレビジョン視聴、デスクにつきっきりの仕事のような非常に低いエネルギ消費量しか伴わない）は、心臓代謝リスクバイオマーカ、タイプ２糖尿病、及び若年死を含む健康転帰に有害な関係を有することが示されている。重要な点として、これらの有害な関係は、余暇の身体活動に費やされる時間を考慮した後であっても留まる。疫学研究及び実験研究は、現代では過度の着座を特に糖尿病及び心血管リスクに関する身体活動及び健康方程式の重要な独立構成要素と見なさなければならないという説得力のある事例を呈している。

プレクック／缶詰食品及び軽食は、多くの場合にＴＶを観ながら消費されることが公知なので、そのようなリスクは、この種の食品を食べることによって複雑化する可能性がある。実際に、ＴＶ視聴と低い身体活動に関する太り過ぎとの間の関係を招くのは、ＴＶを観ながら消費される食品のタイプ及び量であるという科学的根拠が存在する。間食は、間食をしない場合と比較して、成人で１．５時間／週の追加のＴＶ視聴に関連付けられている。間食は、全エネルギ、全脂肪、動物性及び植物性の脂肪の高い摂取量、並びにファストフード、糖菓、及び砂糖入り飲料の高い消費量にリンクされるような粗悪な食事品質に関連付けられる。認識される関係のうちの一部の機構は、推測することが容易である。例えば、ＴＶを観ながらの食事、又はソファー又は肘掛け椅子に腰掛けながらの食事は、必然的により長いＴＶ観賞時間に関連付けることができる。これも、プレクック／缶詰食品及び軽食が、多くの場合にＴＶを観ながら消費されることは公知であるので、このタイプの食品を食べることに関する事例である。実際に、ＴＶ視聴と太り過ぎの間の関係を招くのは、ＴＶを観ながら消費される食品のタイプ及び量であるという科学的根拠が存在する。

殆どの米国居住者は、過剰座位生活を送っており、十分な身体活動を得ていない。米国では、成人のうちの５％未満及び若者（年齢が１２才から１９才）のうちの８％しか、それぞれ３０分及び６０分の毎日の身体活動という勧告を守っていない。更に、コンピュータに向いて着座すること又はＴＶを観ることのような着座活動を行うのに費やされる時間量は劇的に増大している。現在、米国内の８〜１８才は、典型的な１日にわたって娯楽メディアを使用することに平均で７時間３８分を充て、これは１週間では５８時間に換算される。

大量の全着座時間及びテレビジョン視聴は、死亡率と正の関係を有する。「ＮＩＨ−ＡＡＲＰ Ｄｉｅｔ ａｎｄ Ｈｅａｌｔｈ Ｓｔｕｄｙ（ＮＩＨ−ＡＡＲＰ食事及び健康の調査）」では、ベースライン時にいかなる癌、心血管疾患、又は呼吸器疾患も報じられなかった２４０，８１９人の成人（５０〜７１才）が調査されている。死亡率は、８．５年よりも大きいことが確認されている。座位挙動は、年齢、性別、教育、喫煙、食事、人種、及び適度に活発な身体活動（ＭＶＰＡ）に関する調整後に死亡率と正の関係を有していた。

着座は不健康である。長い時間長と着座時間からの少ない中断の両方が代謝リスクを高め、１日にわたる更に長い座位時間への推移は、インスリン感度を有意に低下させた。毎日の歩行活動の低減は、１週間目及び２週間目それぞれにおける経口ブドウ糖負荷試験に対するインスリン反応と内臓脂肪量とを増加させた。

タイプ２糖尿病（Ｔ２Ｄ）の自然経過は、インスリン感度の漸進的劣化（インスリン耐性）に関連付けられ、この劣化は、最初は血糖制御を維持するためのインスリン分泌の増加（インスリン過剰血）によって補償される。しかし、時間経過に伴って、膵臓内のβ細胞機能が劣化し、インスリンは、以後、低インスリン感度を補償するのに適する量で分泌されず、それによって耐糖能障害、高血糖症が引き起こされ、その後のＴ２Ｄ診断につながる。糖尿病は、脂肪性肝疾患、認識低下、及び一部の癌、並びに失明、腎不全、切断、及び心血管疾患を含む末期の合併症に関連付けられる。Ｔ２Ｄを有する者は、約２倍高い死亡率を有し、関連のコストは、医療制度に対して莫大な経済負担を課す。米国では、成人の３分の１及び若者の１６〜１８％は肥満しており、これは３０年前から５〜６％の増加である。タイプ２糖尿病の増加率は、肥満の増加に緊密に追従している。米国では、糖尿病は、診断された糖尿病を有する１，８８０万人と未診断の７００万人とを含む人口の８．３％に影響を及ぼしている。米国成人の追加の３５％又は２０才に等しいか又はそれよりも多い年齢の７９００万人の米国人が糖尿病前症を有し、３人に１人の米国成人が、２０５０年までに糖尿病を有することになる。

糖尿病の蔓延は世界的になっている。世界中で推定５０，０００万人の人々が肥満しており、他の１５０，０００万人が太り過ぎている。毎年約３００万人の人々が、太り過ぎ及び肥満に起因して死亡している。２０１１年には、世界中で３６，６００万人の人々が糖尿病を患い、それによって４６０万件の死亡が引き起こされている。「Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｄｉａｂｅｔｅｓ Ｆｅｄｅｒａｔｉｏｎ（国際糖尿病連合）」は、２０３０年までに糖尿病を患う個人数が約４３％だけ増加することになり、５５，２００万人になると見積っている。２０１１年には、約２８，０００万人の人々が糖尿病前症を患い、２０３０年までには、この数は、ほぼ４０，０００万人まで増加すると予想されている。従って、有効な予防策及び治療策が不可欠である。

不活動誘起性のインスリン感度低下の臨床的意味は、糖尿病前症、次に、Ｔ２Ｄへの前駆体を発症させるには低下したインスリン感度の存在が必要であるという点である。Ｔ２Ｄを有する個人は、短い平均寿命を有する。当然ながら、生涯身体不活動は、高いＴ２Ｄ有病率及び死亡率に関連付けられる。更に、糖代謝は、体脂肪含量及び／又はＶＯ２ｍａｘの変化の前に機能不全に陥り、これは、この病弊が全身肥満誘起性ではなく不活動誘起性のものである可能性が高いことを示唆している。

積み重なる科学的根拠により、毎週の推奨エクササイズ量を達成することが必ずしも個人を疾病から守るわけではないことが示唆されている。例えば、毎週１５０分の定められたエクササイズを達成するが、８時間／日を超える着座を含み、生活の全ての他の局面では甚だしく座位に留まる内勤者は、全死因死亡率の高いリスクを有する。残念ながら、平均的な成人は、自分の一日の５０〜６０％を着座又は横臥として定められる座位習慣に費やし、米国成人の３％未満しか、提案されている週間身体活動レベルを得ていない。従って、殆どの場合に、個人は、座位と不活動の両方にある。しかし、これらの重要な分類を超えて、「タイプ２糖尿病が椅子に座っている」ことを支持する現在の科学的根拠は何であろうか？Ｔ２Ｄを有する若者は、これらの若者の年齢一致非糖尿病対照者よりも一日当たり５６分多い時間を座位で費やしていた。更に、着座時間は、身体活動に対して補正を行う場合であっても糖血症と逆の関係を有するものであった。テレビジョン観賞時間は、着座時間又は座位時間の確実な代用物として使用することができる。一週間に４０時間超のテレビジョン観賞時間は、１時間未満に対して５０〜７０％だけＴ２Ｄを発症するリスクを高める。テレビジョン観賞時間（着座時間の代用物）とＴ２Ｄのリスクの間の関連は、毎日の身体活動に対して補正を行う場合に有意に変更されることはない。個人が身体活動レベルを高めた場合であっても、これらの個人は、座位挙動が矯正されなければそれにも関わらずリスクに露出される。高いＴ２Ｄリスクに露出されている成人では、座位で費やされる時間は、２時間ＯＧＴＴ血糖レベルと強くかつ有害な関係を有する。

職場に加えて、通勤は、一日のうちで着座時間が発生する部分と見なさなければならない。２００９年米国国勢調査局報告書は、アンケート調査が行われた１３，２００万人のうちで僅か３８０万人しか非車両移動手段（歩き及び自転車）を用いて通勤していないことを報じた。従って、米国人口の９７％は、毎日職場へ通勤するのに車両内に着座している。平均通勤時間は２５．１分であるので、平均的な米国市民は、一日に約５０分を職場に通勤するために着座して費やしている。全ての距離を歩く又は自転車に乗るなどの活動的な移動が実現不可能である場合に、この着座時間を簡単に短縮するために、職場から離れた場所に自動車を駐車するか又はバス／列車から降り、残りの距離を歩くことができる。これに代えて、職場へのバス／列車の移動時に着座するのではなく立つことを選択することができる。しかし、このことを遵守するのは困難である。

「過剰座位生活様式」の健康効果の疫学調査は、通例的に推奨エクササイズレベル又は適度に活発な身体活動（ＭＶＰＡ）への参加の欠如に関する悪影響に着目している。座位挙動に費やされる時間の全体的な身体活動レベルに対する潜在的悪影響の理解は、毎日の活動の役割として急速に進化しており、健康におけるエクササイズ外エネルギ消費量がより明確に定められている。座位挙動に費やされる時間は、着座又は横臥及び極めて低いレベルのエネルギ消費量を有する広範囲の人的習慣を反映する。平均的な米国成人は、一日の覚醒時間の半分超を座位挙動で費やし、高齢の成人は、毎日そのような時間の６０％又は９時間を座位挙動で費やす。より多くの座位時間量は、体重増加及び肥満、貧弱な代謝健康、並びに死亡の高いリスクに個々に関連付けられる。余暇時間にわたる着座は、全体的な身体活動レベルが管理された後であっても死亡率と正の関係を有し、高い全活動レベルは、着座に関するリスクを最小にすることはなかった。活動、並びに全着座時間及びテレビジョン視聴の独立効果及び組合せ効果に関する類似の結果が見出されている。

米国人口における予想寿命の推定獲得値は、過度の着座を一日当たり３時間未満まで短縮する場合は２年であり、過度のテレビジョン視聴を一日当たり２時間まで短縮する場合は１．４年の獲得である。ｖａｎ ｄｅｒ Ｐｌｏｅｇ ＨＰ、Ｃｈｅｙ Ｔ、Ｋｏｒｄａ ＲＪ他著「２２２ ４９７人のオーストラリア成人における着座時間及び全死因死亡率リスク（Ｓｉｔｔｉｎｇ ｔｉｍｅ ａｎｄ ａｌｌ−ｃａｕｓｅ ｍｏｒｔａｌｉｔｙ ｒｉｓｋ ｉｎ ２２２ ４９７ Ａｕｓｔｒａｌｉａｎ ａｄｕｌｔｓ）」、Ａｒｃｈ Ｉｎｔｅｒｎ Ｍｅｄ ２０１２、１７２（６）、４９４−５００は、４５才又はそれを超える２２２ ４９７人の個人からの可能性アンケートデータと、２００６年２月１日目から２０１０年１２月３１日までの誕生、死亡、及び結婚のニューサウスウェールズ登録（オーストラリア）からの死亡率データに対する追跡調査とを関連付けた。平均で２．８年の６２１ ６９５人年の追跡において、５４０５件の死亡が発生した。全死因死亡率ハザード比は、４時間／日未満と比較して、身体活動及び他の交絡因子に対して調整して一日当たり４時間から８時間未満、８時間から１１時間未満、１１時間又はそれよりも多い着座では、それぞれ１．０２（９５％ＣＩ、０．９５〜１．０９）、１．１５（１．０６〜１．２５）、及び１．４０（１．２７〜１．５５）であった。

着座に関して人口に帰することができる分率は６．９％であった。着座と全死因死亡率の間の関係は、性別、年齢群、肥満度指数部類、及び身体活動レベルにわたって不変であり、先在的な心血管疾患又は真性糖尿病を有する参加者と比較して健康な参加者にわたって不変であるように思われた。従って、長い着座は、身体活動には関係なく全死因死亡率に対する危険因子である。

６０才を超える個人では、着座して費やされる一日当たりの全ての追加の時間は、適度のエクササイズにどの程度の参加があるかに関わらず、５０パーセント高い身体障害リスクに関連付けられる。従って、座位挙動は、適度に活発な身体活動の欠如とは別個の独自の身体障害危険因子である。座位挙動は、適度なエクササイズの欠如とほぼ同程度に強い身体障害危険因子である。５，６００万人よりも多い米国人に影響を及ぼす身体障害は、自力での食事、着衣、又は入浴、寝起き及び室内歩行のような日常の生活活動を実施する機能の不足である。身体障害は、入院加療及び施設収容のリスクを高め、＄４の支出の中で＄１を占める医療費の主要原因である。

最低レベルのベースライン身体活動に加えて、３０分の適度に活発な身体活動（ＭＶＰＡ）を表す歩数計又は加速度計で測定した場合の１０，０００歩を毎日達成することが推奨されている。３０分の適度な活動は、毎分１００歩の歩速で３，０００〜４，０００歩に変換される。この量を日常生活の毎日の活動からの６，０００〜７，０００歩という疑わしい仮定に加算すると、一日当たりほぼ１０，０００歩になる。しかし、最近の研究であるＳｃｈｅｅｒｓ Ｔ，Ｐｈｉｌｉｐｐａｅｒｔｓ Ｒ，Ｌｅｆｅｖｒｅ Ｊ．著「異なる身体活動勧告の遵守及び客観的尺度を用いた社会人口統計学的特徴との関連付け（Ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｉｔｓ ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｓｏｃｉｏ−ｄｅｍｏｇｒａｐｈｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｕｓｉｎｇ ａｎ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｍｅａｓｕｒｅ）」、ＢＭＣ Ｐｕｂｌｉｃ Ｈｅａｌｔｈ ２０１３、１３：１３６は、１６％の男性及び女性の１４％しか、７日間連続の一日当たり少なくとも１０，０００歩の歩数に到達していないことを明らかにした。頻度要件が５日／週に下げられると、男性の４５％及び女性の５５％がこの目標を達成した。

座位が過剰な内勤者の研究では、歩数に対して歩数計を用いて観察された労働者は、出勤日には、非出勤日（３３９±１３７分／日）と比較して有意に高い座位挙動レベル（５１７±１４４分／日）を有していた。全体的に労働時間の６５％は座位であり、仕事における着座は、毎日の合計着座時間の６３％を占めていた。仕事で殆ど座位にある者は、自分の座位挙動を仕事外で低減することによって補うことはなかった。実際に、仕事で最も長く着座したと報告した者は、仕事外で長く着座したことを報告した。この研究の結論は、職場健康介入が、座位が過剰な内勤者における職場及び余暇の着座を低減することを目的にすべきであるということであった。

過度の着座の健康ハザードというこの背景は、その害を相殺するための介入の必要性を明確に示している。先進社会では、間を置いて立位に姿勢を変えるなどの生活様式の変更の勧告は殆ど受け入れられてこなかった。解決に辿り着くためには、長い着座の悪影響に関する素因を理解しなければならない。長い着座の主な死亡転帰は、心血管疾患及び糖尿病の発症に関連付けられるので、これらの２つの疾患の間の共通性及びそれらの病態生理学的素因に着目しなければならない。この病態生理学的素因は、過剰座位生活様式が、１）肥満関連の食事挙動によって複雑化する肥満の潜在的発症を有する低いエネルギ消費量、及び２）殆どの慢性「着座」疾患に関する全体的又は部分的な素因である内皮機能不全を招くという考察にある。

過度の着座に対するソリューションを与える最近の試みは、オフィス又は家庭内に「トレッドミルデスク」を組み込むことであった。インターネットサイト「ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｗｏｒｋｗｈｉｌｅｗａｌｋｉｎｇ．ｃｏｍ／ｈｏｗ−ｍａｎｙ−ｔｒｅａｄｍｉｌｌ−ｄｅｓｋｓ−ａｒｅ−ｉｎ−ｕｓｅ−ｔｏｄａｙ」は、２０１３年の第４四半期において米国内で３００，０００人から５００，０００人が、購入か組み立てかのいずれかを行ったと推定している。この機器に関する平均価格は＄２，４００であり、更に着座のための関連するデスク、大量の床面積、及び非携帯性を必要とする。

コンピュータに向いて仕事をしながらトレッドミル上で歩く速度は、毎時２マイルよりも遅い。傷害を防ぐために、トレッドミルデスクは、ユーザの手首がキーボードによって平坦になり、タイピングするときにユーザの肘が９０度の角度を構成し、かつユーザの目がモニタを前方に見ることができるような配置を含むあらゆるコンピュータデスクに対して推奨される人間工学安全規格と同じものに対する準拠を必要とする。トレッドミルデスクを試用したユーザは、腰掛けを有する従来のデスクを保持しておくこと、及びトレッドミルデスクに慣れてくると着座と歩行の間で異なるデスクで交替することという助言を報告した。更に、多重作業過程である立って歩きながらタイピングすること又は書くことを学ぶことよりも、電子メールを読むこと及びインターネットサーフィンをすることの方が御しやすいことが見出されている。歩きながら通話することは、一部の場合はユーザの呼吸速度を変化させること、又はトレッドミル自体からのノイズのいずれかに起因して分断的である可能性がある。

トレッドミルデスクは、エアロビクスエクササイズを与えるように意図したものではなく、ユーザの代謝を基礎代謝率よりも大きいように設定するように、例えば、エクササイズ外活動熱発生（ＮＥＡＴ）を高めるように意図したものである。この点に関して、トレッドミルデスクは、過度の着座、内皮機能不全の発症という他の主要問題に対処しない。

より短い着座という健康上の利点は十分に確立され、肥満及び心疾患のリスクを摘み取るのに役立つが、いわゆるアクティブワークステーションの生産率の利益は、今日までの少ない研究の結果からはそれ程明確ではない。１１人の医学記録転写士の２０１１年Ｍａｙｏ Ｃｌｉｎｉｃ研究は、着座と比較してトレッドミルデスク上で歩きながらではタイピングの速度及び精度が１６％だけ低くなったことを明らかにした。更に、２０人の参加者に対するテネシー大学からの２００９年研究は、マウスクリック及びドラッグアンドドロップのような微細運動技能、並びに数学問題のような認識機能において１１％までの悪化がもたらされている。上述のようにトレッドミルデスクは、職場での座業を低減する方法を提供し、従業員の肥満及び医療費を低減する可能性を有する。しかし、従業員の生産率の有意な低下を防ぐためには、４時間よりも長い訓練が必要になる。

内皮機能不全は、流れる血液に露出される血管の内壁を裏打ちしている細胞が、１）循環内に有益媒介物質を放出し損ねる、２）循環内に少量の有益媒介物質しか放出しない、及び／又は３）循環内に有害物質を放出する場合に発生する。内皮機能不全に関して根底にある素因は、血管の内側裏打ち（内皮）の上に緩慢に流れるか又は振動する血液からのこの内皮に対する低い剪断ストレスである。

内皮機能不全は、酸化ストレス及び炎症のような様々なストレス要因への慢性的な露出によって引き起こされ、結果として劣化した内皮一酸化窒素生体利用性がもたらされる。高血圧症及び動脈硬化症に関する弱い剪断ストレス及び振動剪断ストレスを含む内皮に対する生体化学力も内皮機能不全の重要な原因である。喫煙は、酸化ストレスを高め、内皮機能不全への主要なリスクである。特に糖尿病患者では、インスリン耐性及び信号伝達が劣化する。ＮＯ生体利用性の有意な低下と同様に、インターロイキン−６（ＩＬ−６）、血管細胞接着分子−１（ＶＣＡＭ−１）、及び単球化学誘因物質蛋白質（ＭＣＰ−１）の高い発現を含む強い血管炎症が観察される。更に、高血糖症は、ＮＯを緩慢化させて内皮機能を劣化させる終末糖化産物（ＡＧＥ）の高い形成を招く。糖尿病患者は、内皮機能不全の目印である内皮依存性血管拡張の劣化を例外なく示している。従って、内皮機能不全を理解して治療することが、全ての形態の真性糖尿病に関する血管合併症の予防における主なフォーカスである。

内皮機能不全の特質は、一酸化窒素の低い生体利用性であるので、Ｌ−アルギニン、内皮一酸化窒素によるＮＯの発生のための基質の経口投与が試られたが、失敗に遭遇した。Ｌ−アルギニンの経口投与は、有害なフリー酸素ラジカルを生成する高濃度のアルギナーゼに遭遇した。高血圧症、肺動脈性高血圧症、アテローム性動脈硬化症、心筋虚血症、うっ血性心不全、及び真性糖尿病には、弱い剪断ストレス又は振動剪断ストレスに起因する内皮機能不全におけるアルギナーゼの高い活性が存在する。増大したアルギナーゼ濃度は、Ｌ−アルギニンとのｅＮＯＳ反応が、一酸化窒素の代わりに過酸化物を生成し、それによって血管酸化ストレス反応及び炎症反応をもたらすことにおいてｅＮＯＳ脱共役をもたらす。エクササイズ又はＷＢＰＡ中の内皮に対する層流性及び拍動性の高い剪断ストレスは、アルギナーゼの放出を阻害し、それによって内皮機能不全が改善される。

正常の剪断ストレス又は増大した剪断ストレスは、内皮細胞を機械的に刺激し、最も重要なものが一酸化窒素である有益媒介物質の放出を受け持つ遺伝子の活動を高める。この発見は、１９９８年のＲｏｂｅｒｔ Ｆ．Ｆｕｒｃｈｇｏｔｔ、Ｌｏｕｉｓ Ｊ．Ｉｇｎａｒｒｏ、及びＦｅｒｉｄ Ｍｕｒａｄに対するノーベル医学生理学賞につながった。一方が層流性剪断ストレスと呼ばれ、他方が拍動性剪断ストレスと呼ばれ、両方ともがエクササイズ中に発生する２つの過程が剪断ストレスを高める。

層流性剪断ストレスは、内皮面を覆う血流が増大し、それによって血流と接触状態にあるこの層を構成する個々の細胞が機械的に変形及び再編成される場合に発生する。拍動性剪断ストレス（ＰＳＳ）は、拍動性血流の正常状態中に、エクササイズと共に増大する心拍数の関数として発生する。この剪断ストレスは、高い一酸化窒素量が検出される生体外摘出灌流血管調製物内の定常流ポンプを通じた拍動性ポンプによるパルスの追加によって高めることができる。Ｐａｌａｔｉｎｉ Ｐ、Ｍｏｓ Ｌ、Ｍｏｒｍｉｎｏ Ｐ他著「人体におけるランニング中の血圧変化：「拍動」現象（Ｂｌｏｏｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｄｕｒｉｎｇ ｒｕｎｎｉｎｇ ｉｎ ｈｕｍａｎｓ： ｔｈｅ ’ｂｅａｔ’ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ）」、Ｊ Ａｐｐｌ Ｐｈｙｓｉｏｌ １９８９、６７（１）：５２−５９は、ランニング中に足が地面を蹴る度に、身体自体のパルス上に重ね合わされるパルスが循環内に追加され、橈骨動脈圧波形内で検出されることを示している。運動選手では、歩数は、ウォームアップ中には１３０〜１６５／分、最大以下速度中には１４０〜１７５／分、全力疾走中には１６５〜２０５／分の範囲にわたる。移動運動中、並びに全身の周期的な加速中のパルスの追加は、拍動性剪断ストレスを高める。

正常な血管内皮機能は、導血管と抵抗血管の両方の血管健康血管運動制御の維持に対して不可欠である。これらの機能は、多くのオータコイドの生成によるものであり、その中で一酸化窒素（ＮＯ）が最も幅広く研究されてきており、重要である。エクササイズ訓練は、多くの動物及び人間の研究において、大血管内と小血管内の両方において内皮ＮＯ依存血管拡張を増強することを示している。

人間におけるこの改善の程度は、訓練を受ける筋肉量に依存し、前腕エクササイズでは、変化は前腕血管に限定され、それに対して下半身訓練は、全体的な利益を含むことができる。エクササイズ訓練によって高められたＮＯ生体活性は、先行内皮機能不全が存在する、心血管疾患及び危険因子を有する被検者において容易にかつ一貫して明らかにされている。これらの病状は全て、ＮＯシンターゼ活性に対して影響を及ぼし、ＮＯが反応する増加した酸素フリーラジカルに関連付けることができ、反復エクササイズ及びＮＯ生体活性の剪断ストレス刺激は、このラジカル不均衡を矯正し、従って、オータコイド生体利用性に対するより高い可能性を導出する。

人間の研究は、エクササイズ訓練が、内皮一酸化窒素シンターゼ（ｅＮＯＳ）蛋白質の発現及び循環するＬ−アルギニンに対して作用して一酸化窒素を生成するその活性リン酸化形態を上方制御することによって内皮機能を改善することを示している。ＮＯ生体活性の増大は、数週間以内の訓練停止で散逸するが、エクササイズが維持される場合に、ＮＯ依存の構造変化によって短期機能適応が続き、動脈再形成及びずりの構造正常化が引き起こされる。

今日では、殆どの仕事及び余暇活動は、継続的な着座時間を有する。着座の根底にある性質は、筋収縮、エネルギ消費量の増加、又は強い血流を促進しない。また、着座は、立姿勢又は仰臥姿勢と比較して主動脈（大腿骨及び膝窩）が延びる角度を変化させる。動脈樹における曲げは流れパターンを変化させ、この変化は、アテローム硬化過程に影響を及ぼすことが示されている。座位活動中の大部分の腰掛け姿勢に起因して、下肢の変形した動脈区間内で乱血流が強まる可能性がある。乱流は、大腿骨−膝窩動脈区間におけるアテローム性動脈硬化症の有病率の根底にある機構である可能性もある。更に、仰臥位、立位、及び腰掛け位では、上腕動脈に対して大腿骨動脈内では剪断率（血液粘性に対処していない剪断ストレスの推定値）が低い。時に、反復的な座位活動は、下肢内でアテローム性動脈硬化症の発症を促進する慢性刺激を与える。腰掛け姿勢では、下腿内の血液プール、及び下腿内の末梢抵抗と血圧の両方が増加する。端座は、仰臥位と比較して下腿内に低い平均剪断ストレスをもたらし、この剪断ストレスは、時間と共に内皮機能に影響を及ぼす可能性がある。座位活動に起因する低い平均剪断ストレスは、アテローム発生を促進する酸化ストレスを増大させる。低い剪断ストレスは、内皮一酸化窒素シンターゼ（ｅＮＯＳ）の発現を低下させ、それによって低い一酸化窒素生体利用性及び酸化ストレスが引き起こされる。Ｔｈｏｓａｒ ＳＳ、Ｊｏｈｎｓｏｎ ＢＤ、Ｊｏｈｎｓｔｏｎ ＪＤ他著「着座及び内皮機能不全：剪断ストレスの役割（Ｓｉｔｔｉｎｇ ａｎｄ ｅｎｄｏｔｈｅｌｉａｌ ｄｙｓｆｕｎｃｔｉｏｎ：ｔｈｅ ｒｏｌｅ ｏｆ ｓｈｅａｒ ｓｔｒｅｓｓ）」、Ｍｅｄ Ｓｃｉ Ｍｏｎｉｔ ２０１２、１８（１２）：ＲＡ１７３−ＲＡ１８０は、これらの方式に沿って、座位が過剰なマウスが高い過酸化物生成を有することを示している。この研究では、不活動は、ＮＡＤＰＨオキシダーゼ活性を促進して高い酸化ストレスをもたらした。

これらの方式に沿って、振動流剪断ストレス又は弱い剪断ストレスは、エクササイズの繰り返しにより、又は全身周期加速のような追加のパルスを循環内に導入するいずれかのものによって対処することができるアテローム性動脈硬化症（アテローム易発性）、内皮機能不全、及び炎症を促進する。全身周期加速は、パルスを電動台座上の仰臥被検者を頭から足まで１分間に約１００回から１８０回前後に反復的に移動する周波数の関数として追加する。身体は反復的に加速と減速を受けるので、小さいパルスが循環に追加され、正常パルス上に重ね合わされる。それによって効果の中でも循環内へのナノモル量の一酸化窒素の放出を増加させる内皮一酸化窒素シンターゼの刺激が取りわけ重要である多くの内皮遺伝子を活性化する拍動性剪断ストレスが高まる。

エクササイズ中又はＰＳＳ全身周期加速（ＷＢＰＡ）の場合の拍動性剪断ストレス（ＰＳＳ）及び層流性剪断ストレス（ＬＳＳ）は、１）血管拡張物質である一酸化窒素（ＮＯ）、プロスタサイクリン、内皮由来過分極因子、アドレノメデュリン、Ｃ−ナトリウム利尿ペプチド、ＳＩＲＴ１、ＢＨ４、２）抗増殖物質であるＮＯ、プロスタサイクリン、形質転換増殖因子−β、ヘパリン、３）抗血栓物質であるＮＯ、プロスタサイクリン、組織プラスミノーゲン活物質（ｔＰＡ）、蛋白質Ｃ、組織因子阻害物質、３）血管新生物質である血管内皮増殖因子（ＶＥＧＦ）という有益媒介物質の放出をもたらす。

弱い剪断ストレス又は振動剪断ストレス中に内皮から放出される潜在的に有害な物質は、１）血管収縮物質であるエンドセリン−１、アンジオテンシン−ＩＩ、トロンボキサンＡ２、酸素フリーラジカル、プロスタグランジンＨ２、２）増殖促進物質であるエンドセリン−１、アンジオテンシン−ＩＩ、フリー酸素ラジカル、血小板由来増殖因子、塩基性線維芽細胞増殖因子、インスリン様増殖因子、アルギナーゼ、３）血栓形成促進物質であるエンドセリン−１、フリー酸素ラジカル、プラスミノーゲン阻害剤−１、トロンボキサンＡ２、フィブリノーゲン、組織因子、４）炎症マーカである細胞接着分子（Ｐ−セレクチン及びＥ−セレクチン、ＩＣＡＭ、ＶＣＡＭ）、ケモカイン、核因子カッパベータ（ＮＦ−κβ）、及びＳＴＡＴ３を含む。

これらの物質の直接的な活性に加えて、多くは、他の物質に対する信号伝達活性を有する。例えば、拍動性及び層流性の剪断ストレスは、脳及び筋肉内で脳由来神経栄養因子（ＢＤＮＦ）及び神経膠由来神経栄養因子（ＧＤＮＦ）、並びにＳＩＲＴ１を増加させることができる内皮由来ＮＯを増加させる。内皮における内皮一酸化窒素シンターゼ（ｅＮＯＳ）の高い活性に加えて、ＰＳＳは、心筋内のｅＮＯＳ及び心臓及び骨格筋内の神経細胞一酸化窒素シンターゼ（ｎＮＯＳ）を増加させる。ｅＮＯＳの活性化から放出される一酸化窒素は、血管新生に対して必要不可欠な内皮前駆細胞及び幹細胞の骨髄から循環内への放出を促進する。

拍動性剪断ストレス（ＰＳＳ）は、ｅＮＯＳ及びトロンボモジュリンの上方制御に必要なクルッペル様因子−２（ＫＬＦ２）を増加させ、血管細胞の経年変化、機能不全、及びアテローム性動脈硬化を防ぐように作用するＳＩＲＴ１を活性化し、ＧＴＰＣＨ Ｉ、ＢＨ４生体合成の律速酵素を上方制御し、ｅＮＯＳによる過酸化物よりも大きいＮＯの発生に有利に働き、それによってｅＮＯＳの脱共役を防いで治療する。全てのこれらの作用は、健全な内皮を促進し、内皮機能不全を改善する。

Ｗｉｌｌｉａｍｓ ＣＢ、Ｇｕｒｄ ＢＪ著「骨格筋ＳＩＲＴ１及び代謝健康の遺伝学：薬剤及びエクササイズによる治療的活性化（Ｓｋｅｌｅｔａｌ ｍｕｓｃｌｅ ＳＩＲＴ１ ａｎｄ ｔｈｅ ｇｅｎｅｔｉｃｓ ｏｆ ｍｅｔａｂｏｌｉｃ ｈｅａｌｔｈ： ｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｂｙ ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｓ ａｎｄ ｅｘｅｒｃｉｓｅ）」、Ａｐｐｌ Ｃｌｉｎ Ｇｅｎｅｔ ２０１２；５：８１−９１は、ＷＢＰＡの場合にもそうであるように、強い層流性の剪断ストレスに起因する有益媒介物質活性化を有するエクササイズの場所への興味深い洞察を提供しており、肥満及び代謝疾患の管理において、エクササイズは、薬剤介入に優るいくつかの内因性の利点を有する。

第１に、薬剤介入は、個人と医療提供者の両方からのかなりの金銭的責務を有するが、エクササイズに伴って改善される代謝機能は、僅かな金銭的コストで得られる。第２に、改善される骨格筋ミトコンドリア機能及び代謝／心血管の健康に加えて、定期的なエクササイズは、精神障害及び癌の予防及び治療から、多くの慢性疾患における症状を軽減し、生活品質を改善することまでの広範囲にわたる無数の有益な効果を有する。第３に、エクササイズは、有害な副作用リスクを殆ど又は全く伴わない全身的な改善に関連付けられる。薬剤は、多くの場合に、望ましくない副作用を伴い、本質的に特定的であるように設計され、全身的な健康の改善の可能性を排除する。最後に、エクササイズは、生活様式の介入の一部として、代謝疾患を有する被検者内に薬剤介入と比較して優れた改善を誘起するという科学的根拠が存在する。これらの議論に照らすと、エクササイズが、肥満及び肥満関連疾患の予防と治療の両方において第一線のツールになることは、健康と金銭の両方において意味がある。

ｅＮＯＳ及び他のものから導出されるＮＯのような有益媒介物質は、炎症媒介物質を中和することができる。例えば、ＷＢＰＡによってもたらされる強いＰＳＳは、ｅＮＯＳの活性を刺激して、アレルギー性気管支喘息における後期炎症反応を核因子カッパベータの阻害を通して鈍らせるＮＯを増加させる。ＮＯは、ＰＳＳによって放出される最も重要な有益媒介物質であり、その作用を以下に列挙する。

血管拡張：血管平滑筋に対して作用してｃＧＭＰを増加させる（脳血流及び心筋微小血管血流のかなりの増加によって臓器血流を改善する）。

抗アテローム硬化：内皮機能不全をもたらす内皮への白血球及び血小板の接着を防ぎ、傷害をもたらす内皮への白血球及び血小板の接着を防ぐ。

抗炎症物質：フリー酸素ラジカル（ＲＯＳ）と共に多くの慢性疾患の発病の原因であるＮＦ−κβ、ＳＴＡＴ３、及び炎症サイトカインを阻害する。

抗サイトカイン：ＴＮＦ−α及びＩＬ−１を抑制する。

抗ケモカイン：ＭＩＰ−１及びＭＩＰ−２を下方制御する。

抗アポトーシス：ｐ５３を下方制御し、ヒトカスパーゼを阻害し、熱ショック蛋白質の発現を誘起する。

酸化ストレスの低減：ＲＯＳ及びＲＮＳを捕捉し、ＮＡＤＰＨオキシダーゼ活性を阻害する。

抗腫瘍化：ＮＦ−κβ活性及び他の腫瘍化促進遺伝子を阻害する。

臓器の事前調整、調整、及び事後調整：心臓、脳、消化管、肺、肝臓、腎臓、及び骨格筋への虚血の悪影響を最小にする。

抗糖尿病誘起：心筋及び骨格筋、並びに脂肪組織によるブドウ糖摂取を促進し、微小血管合併症に対抗する。

皮質線条手法可塑性の調節：神経シナプスにおける相互接続を強化し、それによって神経学的疾患における運動障害、学習障害、及び疲労障害を緩和する。

加齢に関連付けられた認識低下を最小限に留める。

心室リモデリングを逆転させる。

創傷及び骨折の治癒を促進する。

血管修復に向けて骨髄から内皮前駆細胞（ＥＰＣｓ）を動態化する。

脳由来及び神経膠からの神経栄養因子（ＢＤＮＦ及びＧＤＮＦ）、並びにＳＩＲＴ１の増加を信号伝達する。

拍動性剪断ストレス及び糖尿病

過剰座位生活様式に関するタイプ２糖尿病に関して、全身周期加速（ＷＢＰＡ）によって達成される強い拍動性剪断ストレスは即時効果を有する。従って、Ｔ２Ｄを有する８人の患者を心筋微小循環の容量及びその糖尿病状態の尺度である冠動脈血流予備能（ＣＦＲ）の変化に対して、１回の４５分ＷＢＰＡセッションの前及び直後に調査した。ＷＢＰＡは、ＣＦＲを２．３±０．３から２．６±０．４に高めた（ｐ＝０．０２）。ＷＢＰＡは、血清インスリン濃度を２６±１９ＩＵ／ｍｌから１９±１５ＩＵ／ｍｌに下げ（ｐ＝０．０１）、全アディポネクチンを１１．６±７．３ｇ／ｍｌから１２．５±８．０ｇ／ｍｌに高め（ｐ＝０．０２）、高分子量アディポネクチンを４．９±３．６ｇ／ｍｌから５．３±３．９ｇ／ｍｌに高め（ｐ＝０．０３）、それに対して血清ブドウ糖濃度は、２０７±６６ｍｇ／ｄｌから２０３±５６ｍｇ／ｄｌまでで安定していた（ｐ＝０．８）。この調査は、１回のＷＢＰＡ治療が、Ｔ２Ｄを有する患者において冠動脈微小循環と耐糖能とを同時に改善したことを明らかにしている。ＷＢＰＡによって達成される強い拍動性剪断ストレスを後肢虚血のマウスモデル及び末梢動脈疾患を有する患者における血流回復に対して評価した。片側大腿動脈切除の後に、マウスをＷＢＰＡ（ｎ＝１５）又は対照（ｎ＝１３）群のいずれかに割り振った。ＷＢＰＡを１日に一度、麻酔下において１５０ｃｐｍで４５分間適用した。ＷＢＰＡは、虚血手術の後に、レーザドップラー灌流撮像によって確認した血流回復を有意に改善した。抗ＣＤ３１抗体で染色した虚血内転筋区画は、対照マウスと比較してＷＢＰＡマウスでは毛血管密度の有意な増大を示している。ＷＢＰＡは、骨格筋内の内皮一酸化窒素シンターゼ（ｅＮＯＳ）のリン酸化を強めた。虚血肢に対するＷＢＰＡの血管新生促進効果は、ｅＮＯＳ不足のマウスでは鈍り、血管再生に対するＷＢＰＡの刺激効果はｅＮＯＳ依存のものであることを示している。実時間ポリメラーゼ連鎖反応定量分析は、虚血後肢におけるＷＢＰＡによる血管新生増殖因子の発現の有意な増加を示している。耐糖能及びインスリン感度には変化がなかったにも関わらず、糖尿病マウスモデルにおいて容易になった血流回復が観察されている。更に、１回のＷＢＰＡセッションと７日間反復したＷＢＰＡセッションの両方が、末梢動脈疾患を有する患者の下肢内の血流を有意に改善した。従って、強い拍動性剪断ストレスは、ｅＮＯＳ信号伝達の活性化と、虚血骨格筋内の血管新生促進増殖因子の上方制御とを通して虚血下肢への血液供給を増加させた。

糖尿病は、末梢動脈疾患（ＰＡＤ）の進行に対する重要な危険因子である。ｅＮＯＳ信号伝達は、インスリン耐性の存在下で内皮機能不全及び血管炎症において重要な役割を演じる。ｅＮＯＳ依存ＮＯ生成は、インスリン信号伝達の活性化に対して不可欠である。従って、長期間にわたるＷＢＰＡ又はエアロビクスエクササイズを通して強まった剪断ストレスは、心臓及び骨格筋、並びに脂肪組織におけるｅＮＯＳのリン酸化を通して耐糖能及びインスリン感度を改善する。

最近になって、カロリー制限、並びに拍動性剪断ストレスによって増加するＳＩＲＴ１は、ＣＲ下で寿命の延長に密接に関連付けられることが明らかになった。ＳＩＲＴ１は、ブドウ糖／脂質代謝を多くの物質に対するそのデアセチラーゼ活性を通して制御する。膵臓β細胞内のＳＩＲＴ１は、インスリン分泌を積極的に制御し、細胞を酸化ストレス及び炎症から保護し、インスリン信号伝達の変調によって代謝経路内で積極的な役割を有する。更に、ＳＩＲＴ１は、アディポネクチン分泌、炎症、ブドウ糖生成、酸化ストレス、ミトコンドリア機能、及び概日リズムを制御する。レスベラトロール（ワインの中に少量存在する）を含むいくつかのＳＩＲＴ１活物質は、インスリン耐性の動物モデルにおいてブドウ糖ホメオスタシス及びインスリン感度に対して有益な効果を有することを証明した。

血管内皮細胞内のマイクロＲＮＡ（ｍｉＲ）は、剪断ストレスが制御された内皮反応において不可欠な役割を演じる。アテローム形成抑制拍動性剪断ストレス（ＰＳＳ）は、酸化ストレス及び炎症の媒介物質を阻害し、一方、血管ホメオスタシスを維持することに加担するものを促進するｍｉＲを誘起する。複数の転写因子が剪断ストレス誘起性のものであるので、剪断ストレス誘起性転写因子によって無数のｍｉＲを誘起又は抑制することができる。これらの転写因子のうちの１つは、クルッペル様因子−２（ＫＬＦ２）である。この転写因子は、内皮細胞内で抗炎症効果、抗血栓効果、及び抗酸化効果を作用する内皮一酸化窒素シンターゼ（ｅＮＯＳ）、トロンボモジュリン、及び核因子赤血球系２関連因子２を上方制御する。ＰＳＳ下では、接着分子１（ＩＣＡＭ−１）、ＶＣＡＭ−１、及びＥ−セレクチンの下方制御は、ΙκΒの劣化及びそれがもたらすＮＦ−ＫＢのｐ５０及びｐ６５サブユニットの核内移行を防ぐ可能性が高い。剪断ストレス感度のｍｉＲ−３０ｂとｍｉＲ−１０ａの両方は、ＶＣＡＭ−１及びＥ−セレクチンを直接阻害する。更に、ＰＳＳ感度ｍｉＲ−１８１ｂは、ｐ５０及びｐ６５の核内累積を低減するために、インポーチン−ａ３を直接にターゲットにすることによってＮＦ−ＫＢ経路を阻害する。ＰＳＳは、ＫＬＦ２の転写上方制御において合流する筋細胞エンハンサー因子５（ＭＥＦ５）／ＥＲＫ５／ＭＥＦ２経路とＡＭＰ活性化蛋白質キナーゼ（ＡＭＰＫ）経路とを活性化することでアテローム形成抑制性を有する。有益な抗炎症効果と、遺伝子、細胞、及び転写因子との相互作用とは、Ｍａｒｉｎ及び共同研究者らによって適切に要約されている。

層流性血流、並びにカロリー制限は、培養内皮細胞（ＥＣ）内でＳＩＲＴ１の濃度及び活性、ミトコンドリア生合成、並びにＳＩＲＴ１制御式遺伝子の発現を高める。異なる流れパターンの効果を生体外で比較すると、ＳＩＲＴ１濃度は、振動流よりも生理的に適切な拍動性流に露出されたＥＣ内で有意に高かった。内皮機能不全（強い酸化反応及び炎症反応に示される）は、動脈のアテローム性動脈硬化症の素因になる。従って、拍動性流によるＳＩＲＴ１活性化は、ＥＣ機能不全を防ぎ、アテローム性動脈硬化症に関連付けられた危険因子を中和することができる。レスベラトロール（寿命延長の可能性に対して吹聴されているワイン中の物質）のような治療的介入と比較すると、剪断ストレスは、ＳＩＲＴ１を増加させることに対する直接効果に対して生理的により適切である。

層流の適用は、培養内皮細胞（ＥＣ）内でＳＩＲＴ１の濃度及び活性、ミトコンドリア生合成、及びＲＴ１制御式遺伝子の発現を高める。異なる流れパターンの効果を生体外で比較すると、ＳＩＲＴ１濃度は、生理的に適切な振動流よりも生理的に適切な拍動性流に露出されたＥＣ内で有意に高かった。内皮機能不全（強い酸化反応及び炎症反応に示される）は、動脈のアテローム性動脈硬化症の素因になることは公知である。従って、拍動性流によるＳＩＲＴ１活性化は、ＥＣ機能不全を防ぎ、アテローム性動脈硬化症に関連付けられた危険因子を中和することができる。レスベラトロール及びＳＩＲＴ１活性化に向けて開発されたいくつかの小分子のような治療的介入と比較すると、剪断ストレスは、生理的により適切であり、拍動性剪断ストレスは最適である。

ＳＩＲＴ１は、加齢中に神経細胞の健康を維持するのに重要な役割を演じる。摂食挙動に影響を及ぼす視床下部機能、内分泌機能、及び概日リズムは、全てＳＩＲＴ１によって制御される。最後に、ＳＩＲＴ１は、代謝、ストレス耐性、及びゲノム安定性におけるその機能に関する可能性があるアルツハイマー疾患、パーキンソン疾患、及び運動神経細胞疾患を含むいくつかの神経変性疾患において保護的な役割を演じる。

長寿遺伝子としてのＳＩＲＴ１の関連性は議論されてきたが、その活性化は、食事誘起性肥満を防ぎ、過剰発現は、癌のリスクを制限し、従って、寿命に影響を及ぼすことができる。従って、ＳＩＲＴ１は、年齢関連疾患を予防及び／又は治療するための並びに健康寿命を延ばすための候補と見なさなければならない。実際に、世界人口の増大し続ける「高齢化」を考慮すると、医学的関連性が制限される寿命増加とは対照的に、健康寿命を改善することは、臨床的及び公共的な即時の健康効果を有する。

ＳＩＲＴ１の活性化は、２週間及び６週間のエクササイズ訓練の後の人間の骨格筋内で観察されている。これらの観察と整合して、エクササイズ訓練は、肥満成人からの骨格筋内の酸化容量及び脂肪酸酸化を改善し、肥満及びタイプＩＩ糖尿病におけるインスリン感度を改善し、代謝疾患に対する危険因子とその症状との両方を低減する。要約すれば、エクササイズは、ＳＩＲＴ１／ＰＧＣ−１α軸を活性化し、骨格筋ミトコンドリア機能及び代謝健康を改善すると思われる。これらの結果は、肥満及び肥満関連疾患に対するエクササイズの予防的かつ治療的な潜在力を際立たせている。

上述の過剰座位生活様式に関する問題を解決することが意図された装置は公知である。

Ｈｅａｔｏｎ、Ｓａｍｕｅｌに付与された米国特許第４，８６２，８７５号明細書は、椅子に着座している人物による使用のための下腿エクササイズデバイスを開示している。このデバイスは、椅子の前に設けられ、ユーザは、水平に対して鋭角にある２つの板の上に自分の足を載せる。デバイスの内側に駆動モータ又ははずみ車を含む機構は、鋭角位置の間で足に対して横手に延びる水平軸に関して逆位相でこれらの板を揺動する。各揺動サイクル中に、足が歩行運動と類似のエクササイズ運動を受けるように、板の区画が板平面から持ち上がり、元に戻って、ユーザのつま先を足の残りの部分に対して上げ下げする。このエクササイズデバイスは、ユーザの下腿の循環を改善することに対して下腿血液ポンプを駆動する。しかし、このデバイスは、有利媒介物質又は拍動性剪断ストレスを供給しない。

Ｓａｃｋｎｅｒ、Ｍａｒｖｉｎ Ａ．他に付与された米国特許第７，０９０，６４８号明細書は、内皮媒介物質を放出又は抑制するためのかつそのような介入の有効性を確認するための身体の体液チャネルへの外部パルス追加に関するものである。患者の体液が満たされたチャネルに周期的な加速を印加し、それによって有益媒介物質の内皮放出を刺激し、非有益媒介物質を抑制する治療方法が示されている。周期的加速は、身体又はその一部を頭方向−足方向に定められた周波数で周期的に加速する往復運動台座によって与えられる。

この特許の１つの開示部分は、垂直変位に関して調節可能なカムである周波数調節可能ロータリーモータ機構を用いて、患者が腰掛けている間に患者の下腿を上下にシフトさせる手段に関する。この特許は、下腿の周期的加速を印加することに関しているが、それが如何にして達成されるに対して言及していない。

Ｏｚａｗａ、Ｔａｋａｈｉｓａ他に付与された米国特許第８，３２３，１５６号明細書は、ユーザの下腿を膝関節を過度に働かせることなくユーザの下腿をエクササイズさせる１台の機器に関する。しかし、この機器は、患者の体液が満たされたチャネルに拍動性ストレスを印加するようには構成されていない。

Ｒｏｂｅｒｔｓ ＶＣ、Ｓａｂｒｉ Ｓ、Ｐｉｅｔｒｏｎｉ ＭＣ他著「受動的屈曲及び大腿静脈流：電動足移動器を用いた研究（Ｐａｓｓｉｖｅ ｆｌｅｘｉｏｎ ａｎｄ ｆｅｍｏｒａｌ ｖｅｉｎ ｆｌｏｗ： ａ ｓｔｕｄｙ ｕｓｉｎｇ ａ ｍｏｔｏｒｉｚｅｄ ｆｏｏｔ ｍｏｖｅｒ）」、Ｂｒ Ｍｅｄ Ｊ １９７１；３（５７６６）：７８−８１は、図１２に示す足の制御式受動的屈曲を生成するために使用される機械（足移動器）を記載している。この機械は、意識的又は無意識のいずれであるかに関わらず仰臥している被検者に対する使用に関し、必要に応じていずれかの操作テーブル又はベッドに挟着することができる。この機械は、基本的に足首の領域内でピボット回転する足板から構成される。足は、板との接触状態に保持され、その制御式振動が、電気駆動クランク機構によって生成される。クランク機構の適切な調節により、足を垂直に関して０°の角度まで屈曲させることができる。しかし、このデバイスは、着座中の使用のためのものではなく、例えば、患者の体液が満たされたチャネルに拍動性効果を与えるための構造を持たない。

ＭｃＡｌｐｉｎｅ ＤＡ、Ｍａｎｏｈａｒ ＣＵ、ＭｃＣｒａｄｙ ＳＫ他著「職場の身体活動を促進するためのオフィス環境足踏みデバイス（Ａｎ ｏｆｆｉｃｅ−ｐｌａｃｅ ｓｔｅｐｐｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ｔｏ ｐｒｏｍｏｔｅ ｗｏｒｋｐｌａｃｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｃｔｉｖｉｔｙ）」、Ｂｒ Ｊ Ｓｐｏｒｔｓ Ｍｅｄ ２００７； ４１ （１２）：９０３−９０７は、容易に移動可能であり、デスクの下に含み、標準的な短期旅行のための鞄内で運ぶことができる足踏みデバイスを記載している。このデバイスは、ステッパが使用状態にある時の運動を検出する加速度計搭載のマイクロ電子システムである。この加速度計は、センサが、標準のＵＳＢケーブルを通してパーソナルコンピュータ（ＰＣ）とインタフェースで接続することを可能にするＵＳＢ機能が装備された３軸マイクロ電気機械システム加速度計である。この場合に、ソフトウエアは、ユーザが、オフィス環境足踏みデバイスの使用をＰＣからモニタすることを可能にする。しかし、上記に解説したトレッドミルデスクの場合と同様に、このデバイスは、ユーザの能動的エクササイズを提供し、従って、マルチタスクを必要とし、ユーザによって行われる仕事の効率を制限する。

Ｓｈｉｍｏｍｕｒａ Ｋ，Ｍｕｒａｓｅ Ｎ，Ｏｓａｄａ Ｔ他著「局所筋肉及び全身の酸化代謝に対する受動的体重負荷下肢エクササイズ効果の研究：乗馬、自転車、及び歩行エクササイズシミュレーションとの比較（Ａ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｐａｓｓｉｖｅ ｗｅｉｇｈｔ−ｂｅａｒｉｎｇ ｌｏｗｅｒ ｌｉｍｂ ｅｘｅｒｃｉｓｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ｌｏｃａｌ ｍｕｓｃｌｅｓ ａｎｄ ｗｈｏｌｅ ｂｏｄｙ ｏｘｉｄａｔｉｖｅ ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ： ａ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｗｉｔｈ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｈｏｒｓｅ ｒｉｄｉｎｇ，ｂｉｃｙｃｌｅ，ａｎｄ ｗａｌｋｉｎｇ ｅｘｅｒｃｉｓｅ）」、Ｄｙｎ Ｍｅｄ ２００９；８：４は、下肢を受動的にエクササイズさせるための試作機の説明を含む。この機器は、被検者が着座する鞍と、鞍を支持するためのロッドと、足を装着するために傾斜した前方位置に取り付けられた２つの足板とで構成される。鞍は、被検者が膝の屈曲角を一定に保つことによって半負荷エクササイズを行うことができるように高さに関して調節可能である。従って、被検者の体重は、鞍と両方の足板とによって３点支持されている。このデバイスは、鞍を前方傾斜方向に反復的に移動する電動による移動を誘起したものである。

エクササイズ中に発生する可能性がある膝関節運動に関連付けられた疼痛を軽減するために、足板は、支持ロッド運動と調和して下向きに動くように設計され、それによって鞍と足板の間の距離が一定になったので、被検者が、膝関節角を維持しながらエクササイズすることが可能になった。支持ロッドの傾斜運動によって引き起こされた反復して交替する右側又は左側の被検者の重心のシフトは、下肢が身体均衡を回復するように移動されるので、下肢の傾斜ロッド側により大量の負荷を印加している。エクササイズ強度は、傾斜サイクルを変化させることによって変更することができる。各々が実施間に５分の休憩を有する３分間の０．８Ｈｚ、１．２Ｈｚ、及び１．６Ｈｚでの強度が研究されている。この機械を用いた受動的体重負荷下肢エクササイズは、約３ＭＥＴのエクササイズを与えることができ、太腿は、８０ワット自転車エクササイズ又は６ｋｍ／時の歩行エクササイズのものに等しい筋活動を示している。

しかし、必要とされる広範囲にわたる運動に起因して、この機械は、オフィス環境に対して使用することはできず、仕事関連活動においては困難なマルチタスクを必要とすることになる。更に、このデバイスの受動的運動は、腰掛けの電動揺動によって制御され、足の受動的運動ではない。

上記に鑑みて、ユーザが、内皮への拍動性剪断ストレスの印加の利益を獲得し、依然としてマルチタスクのような他の作業を実施することができる携帯デバイスに対する必要性が存在する。

米国特許第４，８６２，８７５号明細書 米国特許第７，０９０，６４８号明細書 米国特許第８，３２３，１５６号明細書

ｖａｎ ｄｅｒ Ｐｌｏｅｇ ＨＰ、Ｃｈｅｙ Ｔ、Ｋｏｒｄａ ＲＪ他著「２２２ ４９７人のオーストラリア成人における着座時間及び全死因死亡率リスク（Ｓｉｔｔｉｎｇ ｔｉｍｅ ａｎｄ ａｌｌ−ｃａｕｓｅ ｍｏｒｔａｌｉｔｙ ｒｉｓｋ ｉｎ ２２２ ４９７ Ａｕｓｔｒａｌｉａｎ ａｄｕｌｔｓ）」、Ａｒｃｈ Ｉｎｔｅｒｎ Ｍｅｄ ２０１２、１７２（６）、４９４−５００ Ｓｃｈｅｅｒｓ Ｔ，Ｐｈｉｌｉｐｐａｅｒｔｓ Ｒ，Ｌｅｆｅｖｒｅ Ｊ．著「異なる身体活動勧告の遵守及び客観的尺度を用いた社会人口統計学的特徴との関連付け（Ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｉｔｓ ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｓｏｃｉｏ−ｄｅｍｏｇｒａｐｈｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｕｓｉｎｇ ａｎ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｍｅａｓｕｒｅ）」、ＢＭＣ Ｐｕｂｌｉｃ Ｈｅａｌｔｈ ２０１３、１３：１３６ Ｐａｌａｔｉｎｉ Ｐ、Ｍｏｓ Ｌ、Ｍｏｒｍｉｎｏ Ｐ他著「人体におけるランニング中の血圧変化：「拍動」現象（Ｂｌｏｏｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｄｕｒｉｎｇ ｒｕｎｎｉｎｇ ｉｎ ｈｕｍａｎｓ： ｔｈｅ ’ｂｅａｔ’ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ）」、Ｊ Ａｐｐｌ Ｐｈｙｓｉｏｌ １９８９、６７（１）：５２−５９ Ｔｈｏｓａｒ ＳＳ、Ｊｏｈｎｓｏｎ ＢＤ、Ｊｏｈｎｓｔｏｎ ＪＤ他著「着座及び内皮機能不全：剪断ストレスの役割（Ｓｉｔｔｉｎｇ ａｎｄ ｅｎｄｏｔｈｅｌｉａｌ ｄｙｓｆｕｎｃｔｉｏｎ：ｔｈｅ ｒｏｌｅ ｏｆ ｓｈｅａｒ ｓｔｒｅｓｓ）」、Ｍｅｄ Ｓｃｉ Ｍｏｎｉｔ ２０１２、１８（１２）：ＲＡ１７３−ＲＡ１８０ Ｗｉｌｌｉａｍｓ ＣＢ、Ｇｕｒｄ ＢＪ著「骨格筋ＳＩＲＴ１及び代謝健康の遺伝学：薬剤及びエクササイズによる治療的活性化（Ｓｋｅｌｅｔａｌ ｍｕｓｃｌｅ ＳＩＲＴ１ ａｎｄ ｔｈｅ ｇｅｎｅｔｉｃｓ ｏｆ ｍｅｔａｂｏｌｉｃ ｈｅａｌｔｈ： ｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｂｙ ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｓ ａｎｄ ｅｘｅｒｃｉｓｅ）」、Ａｐｐｌ Ｃｌｉｎ Ｇｅｎｅｔ ２０１２；５：８１−９１ Ｒｏｂｅｒｔｓ ＶＣ、Ｓａｂｒｉ Ｓ、Ｐｉｅｔｒｏｎｉ ＭＣ他著「受動的屈曲及び大腿静脈流：電動足移動器を用いた研究（Ｐａｓｓｉｖｅ ｆｌｅｘｉｏｎ ａｎｄ ｆｅｍｏｒａｌ ｖｅｉｎ ｆｌｏｗ： ａ ｓｔｕｄｙ ｕｓｉｎｇ ａ ｍｏｔｏｒｉｚｅｄ ｆｏｏｔ ｍｏｖｅｒ）」、Ｂｒ Ｍｅｄ Ｊ １９７１；３（５７６６）：７８−８１ ＭｃＡｌｐｉｎｅ ＤＡ、Ｍａｎｏｈａｒ ＣＵ、ＭｃＣｒａｄｙ ＳＫ他著「職場の身体活動を促進するためのオフィス環境足踏みデバイス（Ａｎ ｏｆｆｉｃｅ−ｐｌａｃｅ ｓｔｅｐｐｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ｔｏ ｐｒｏｍｏｔｅ ｗｏｒｋｐｌａｃｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｃｔｉｖｉｔｙ）」、Ｂｒ Ｊ Ｓｐｏｒｔｓ Ｍｅｄ ２００７； ４１ （１２）：９０３−９０７ Ｓｈｉｍｏｍｕｒａ Ｋ，Ｍｕｒａｓｅ Ｎ，Ｏｓａｄａ Ｔ他著「局所筋肉及び全身の酸化代謝に対する受動的体重負荷下肢エクササイズ効果の研究：乗馬、自転車、及び歩行エクササイズシミュレーションとの比較（Ａ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｐａｓｓｉｖｅ ｗｅｉｇｈｔ−ｂｅａｒｉｎｇ ｌｏｗｅｒ ｌｉｍｂ ｅｘｅｒｃｉｓｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ｌｏｃａｌ ｍｕｓｃｌｅｓ ａｎｄ ｗｈｏｌｅ ｂｏｄｙ ｏｘｉｄａｔｉｖｅ ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ： ａ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｗｉｔｈ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｈｏｒｓｅ ｒｉｄｉｎｇ，ｂｉｃｙｃｌｅ，ａｎｄ ｗａｌｋｉｎｇ ｅｘｅｒｃｉｓｅ）」、Ｄｙｎ Ｍｅｄ ２００９；８：４ インターネットサイト「ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｗｏｒｋｗｈｉｌｅｗａｌｋｉｎｇ．ｃｏｍ／ｈｏｗ−ｍａｎｙ−ｔｒｅａｄｍｉｌｌ−ｄｅｓｋｓ−ａｒｅ−ｉｎ−ｕｓｅ−ｔｏｄａｙ」 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｏｎｔｈｅｒｕｎｅｖｅｎｔｓ．ｃｏｍ／ｎｓ００６０．ｈｔｍ

上記に鑑みて、本発明の目的は、エクササイズの治療的潜在力をユーザによる激しい運動を必要とせずに提供し、特に、ユーザの足を揺動し、足にタッピングを印加することによってユーザの循環内への有益物質の治療的放出を提供し、それによって内皮に対する拍動性剪断ストレスを強め、同時にユーザがマルチタスクを行うことを可能にする装置を提供することである。

本発明の第１の態様により、ユーザの足の底面にタッピング力を受動的に印加するための電動機械は、ハウジングと、ハウジングに結合され、揺動軸を定めるように構成された軸定義機構と、ユーザの足を受け止めるように位置決めされ、少なくとも１つのペダルの揺動移動のために揺動軸上に装着された少なくとも１つのペダルと、ハウジング内に配置され、モータの出力シャフトに対する回転運動を発生させるように構成されたモータと、出力シャフトに結合されてモータによって駆動され、モータによって発生した回転運動を揺動軸に関する少なくとも１つのペダルの往復揺動上下運動に変換するように構成されたペダル揺動機構と、ハウジングに高さ調節可能に結合され、少なくとも１つのペダルの底面部分の下に位置付けられた少なくとも１つの緩衝器と、を含む。モータと、ペダル揺動機構と、少なくとも１つのペダルと、少なくとも１つの緩衝器とは、モータの作動中に、ユーザの足の底面に拍動性加速を与えるために、協働して少なくとも１つのペダルの底面部分を少なくとも１つの緩衝器に対してタッピングさせるように構成され、拍動性加速は、有益媒介物質の放出をもたらすほど十分な大きさであって内皮に対する拍動性剪断ストレスを強めるのに十分である力を有する。

別の態様において、少なくとも１つのペダルは、ユーザの各足に対して１つずつ、２つのペダルを有し、少なくとも１つの緩衝器は、２つのペダルの各々に対して１つずつ、２つの緩衝器を有する。

別の態様において、２つのペダルのうちの一方の揺動は、２つのペダルのうちの他方の揺動と逆位相である。

別の態様において、２つのペダルのうちの一方の揺動は、２つのペダルのうちの他方の揺動と同位相である。

別の態様において、ペダル揺動機構は、モータの出力シャフトに結合されたカムシャフトと、各々がカムシャフトの端部に偏心して結合された２つのカムと、各々が２つのペダルのうちの一方に対応し、各々が２つのカムのうちの一方に接触するように構成された２つのペダル結合機構とを有し、カムは、ペダルの揺動運動を引き起こすためにカムの回転運動をペダル結合機構の往復運動に変換するようにペダル結合機構と協働する。

別の態様において、カムシャフトは、モータの出力シャフトにプーリ及びベルト機構によって結合される。

別の態様において、カムシャフトは、モータの出力シャフトに歯車機構によって結合される。

別の態様において、２つの緩衝器の高さ調節は、緩衝器に約０．１ｇから０．５ｇのタッピング力を与える。

別の態様において、有益媒介物質は、一酸化窒素と、プロスタサイクリンと、組織プラスミノーゲン活物質と、アドレノメデュリンと、ＳＩＲＴ１と、脳及び神経膠由来神経栄養因子（ＢＤＮＦ及びＧＤＮＦ）と、クルッペル様因子２と、スーパーオキシドジスムターゼと、グルタチオンペルオキシダーゼ１と、カタラーゼと、全抗酸化能と、逆アポトーシス蛋白質：ｐ−Ａｋｔ、Ｂｃｌ２及びＢｃｌ２／Ｂａｘ、ＨＳＰ２７とで構成される群からの少なくとも１つを含む。

別の態様において、内皮に対する拍動性剪断ストレスを強めるほど十分な力を有するユーザへの拍動性加速は、核因子カッパベータと、エンドセリン−１と、ＳＴＡＴ３と、アポトーシス促進蛋白質：Ｆａｓ、ＴＲＡＩＬＲ２、Ｂａｄ、Ｃａｓｐａｓｅ３，８とで構成される群からの少なくとも１つを含む炎症因子及び発癌促進因子を抑制するほど十分な大きさのものである。

別の態様において、タッピングは、血管循環、心臓、リンパ管、間質空間、骨格筋、及び骨間隙内への脈追加、並びに血管及びリンパ管への繰り返し歪みのいくらかの増加に関する拍動性剪断ストレスを強めるほど十分な力を有する拍動性加速をユーザに与える。

別の態様において、タッピングは、血管、心臓、及び骨格筋における内皮一酸化窒素シンターゼ（ｅＮＯＳ）の活性及び含有量を高め、更に、心臓及び骨格筋における神経細胞一酸化窒素シンターゼ（ｎＮＯＳ）の活性を高めるほど十分な力を有する拍動性加速をユーザに与える。

別の態様において、１回の持続時間が約１０分から３０分又はそれよりも長い１回又は複数回のセッションの後の電動機械を用いた治療の効果は、ａ）指及び／又は耳の上に置かれたフォトプレチスモグラフィセンサを用いて生動脈脈波形を提供するいずれかの非侵襲的技術又は侵襲的技術からの脈波形のダイクロティックノッチの下降、ｂ）従来の手段により数分間続く可能性がある治療中の治療の終了時に測定される血圧のベースラインからの降下、及び／又はｃ）頭に向けて上方に上昇する可能性がある下肢の皮膚にわたる自覚的な心地よい温感及び刺痛感のうちの１つ又はそれよりも多くによって循環内への一酸化窒素の放出を感知することで確認することができる。

別の態様において、モータは、ＤＣブラシレスモータである。

別の態様において、機械は、モータに電力を供給するための入力を更に含む。

本発明の別の態様により、電動機械を使用する治療方法は、脈が与えられない期間中であっても有益媒介物質の生体利用性が作動前の期間よりも高いように、フットペダルによる緩衝器の衝突を用いて、身体の体液が満たされたチャネルに身体自体の脈に重ねて脈を反復的に追加し、繰り返し歪みを最小限にしか増加させない段階を含む。

本発明の別の態様により、電動機械を使用する治療方法は、一酸化窒素、プロスタサイクリン、組織プラスミノーゲン活物質（ｔ−ＰＡ）、アドレノメデュリン、内皮依存性過分極因子（ＥＤＨＦ）、内皮依存性弛緩因子、内皮増殖因子、及び転写因子のうちの少なくとも１つの内皮放出を刺激するほど十分な脈をフットペダルによる緩衝器の衝突を用いて身体の体液が満たされたチャネルに身体自体の脈の上に追加する段階を含む。

本発明の別の態様により、電動機械を使用する治療方法は、血管、心臓、及び骨格筋における内皮一酸化窒素シンターゼ（ｅＮＯＳ）の活性及び含有量を高め、更に、心臓及び骨格筋における神経細胞一酸化窒素シンターゼ（ｎＮＯＳ）の活性を高めるほど十分な脈をフットペダルによる緩衝器の衝突を用いて身体の体液が満たされたチャネルに身体自体の脈の上に追加する段階を含む。

別の態様において、追加脈によって引き起こされる拍動性剪断ストレスによって刺激されるｅＮＯＳからの一酸化窒素の放出は、動脈硬化において発生する損傷血管内皮内で修復的役割を演じる内皮前駆細胞及びＣＤ３４細胞の骨髄から循環内への放出を増加させる。

別の態様において、追加脈によって引き起こされる拍動性剪断ストレスによって刺激される神経細胞一酸化窒素合成（ｎＮＯＳ）の活性化は、腫瘍壊死因子アルファ（ＴＮＦ−ａ）のような疾患状態において増大する可能性がある有害な免疫物質の抑制を含むいくつかの有益な作用を生成するように、心拍数変化によって測定される迷走神経緊張度を高める。

別の態様において、フットペダルは、モータによって揺動運動で駆動される時に、足板の一端が約３．１６センチ（１．２５インチ）能動的に上昇及び降下し、他端が揺動軸の周りのピボット点として機能し、２つのフットペダルが、水平面上で約３０センチ（１２インチ）離間して設定された状態で足を往復正弦波上下運動で受動的に移動させるように構成される。

別の態様において、機械は、ベッドに横たわっているユーザによる機械の使用を可能にするために垂直支持体上への機械の装着を容易にするように機械の底面に配置された装着ブラケットを更に含む。

上記及び／又は他の態様及び利点は、本発明の開示の実施形態の添付図面に関連付けた以下の詳細説明から更に明らかになり、直ちに認められるであろう。

指先脈波のダイクロティックノッチに関する本発明の効果を示す図である。 本発明の実施形態による装置の平面図である。 図２の線３−３’に沿って取った断面図である。 図２の線４−４’に沿って取った断面図である。 図２の線５−５’に沿って取った断面図である。 図２の線６−６’に沿って取った断面図である。 上部カバー及び一方のフットペダルを取り外した図１の装置の斜視図である。 本発明の一実施形態によるフットペダルの下面の斜視図である。 循環内への一酸化窒素放出の反映としてのダイクロティックノッチの下降を示すグラフである。 本発明による装置の効果を示すグラフである。 垂直装着に向けて設けられたブラケットを有する図１の装置を示す図である。 従来技術のエクササイズ機械の図である。

本発明の基礎

指先脈波のダイクロティックノッチ

人間における全身周期加速（ＷＢＰＡ）が、内皮への強い拍動性剪断ストレスを生成し、それと共に循環内への一酸化窒素のその後の放出を生成したという証明は、指尖脈波の解析に基づくものであった。人間におけるＮＯの直接測定は、ＮＯが４秒以内で代謝されるため、可能ではない。拡張期ピークに沿った指尖脈のダイクロティックノッチ又はダイクロティック波の下降は、脈波の反射における遅延に起因して抵抗血管に対するＮＯの血管拡張作用を反映する。この現象は、内皮非依存性有機硝酸塩製剤を用い、更に、ＮＯ経路を通して作用するアルブテロール及びテルブタリン、アドレナリンアゴニストのような内皮依存性薬剤を用いて認識されている。ダイクロティックノッチ位置又は波位置の変化は、指尖脈波の振幅を測定し、それを拡張末期レベルよりも大きいダイクロティックノッチ又は波の高さで割算することによって計算され（ａ／ｂ比）、又は拡張末期レベルよりも大きいダイクロティックノッチ又は波の高さを指尖脈波の振幅で割算した比を報告され得る。この研究では、特にベースラインでの反射波のピークが、高齢者の被検者では検出することが通常は困難であったので、ダイクロティック波ではなくダイクロティックノッチを利用して、ａ／ｂ比を計算した。ａ／ｂ比は、一酸化窒素が循環内に放出される時に高まり、この変化は、循環内の一酸化窒素の急激な増加に独特のものである。

線維筋痛症を有する患者のダイクロティックノッチの周期的変化を図１に示している。図の左側は、ベースラインにおいて心電図トリガ脈波のＲ波からアンサンブル平均を取った脈波及び７つの拍動を示している。アンサンブル平均脈の各脈波は、７つの先行する脈の平均を表している。ダイクロティックノッチは、アンサンブル平均波形の２次微分の拡張期における上方偏位であるピークとして印される。ａ／ｂ比は、脈毎に計算される。右側は、全身周期加速中に追加の脈及び移動アーチファクトが原脈波のダイクロティックノッチ位置を不明瞭にしていることを示している。アンサンブル平均脈は、ダイクロティックノッチ位置及びａ／ｂ比の周期的変化を描示している。ａ／ｂ比は、拍動毎にａ／ｂ比を自動的に描示したトレースである。

本発明の開示する実施形態において、ユーザに拍動性加速を供給するためにタッピング運動等によってユーザの足に反復的な接触が与えられる。以下に説明するように、指が運動アーチファクトから隔離され、一方、追加の脈が小さすぎて指尖脈波上に描示されないように、受動的運動が足だけに印加される。全身周期加速中に観察される指尖脈波とは対照的に、本発明を使用する場合に、以下に示すように、心電計のＲ波を有するいくつかの拍動をアンサンブル平均する必要はない。

図２〜図８及び図１１は、本発明による装置の例示的実施形態を示している。第１の実施形態による装置は、１対のフットペダルを含み、これらの各々は、足に対して横手の軸に関する上下の揺動移動、好ましくは、２つのフットペダルの交替する、すなわち、逆位相の運動に駆動される。

下記の説明から分るように、装置は、上述のように、内皮細胞を機械的に刺激して有益媒介物質の放出を受け持つ遺伝子の活性を高めるために剪断ストレスを強める拍動性衝撃をユーザに伝達するフットペダルの下面の一部分の衝撃接触にこれらのフットペダルの各運動を関連付けることができるように構成される。特に、タッピングは、それによって発生する脈の追加によって拍動性剪断ストレス（ＰＳＳ）が強められるという例えばランニング中に発生する有益効果をシミュレートする。本発明のこの特徴により、身体自体の脈の上に重ね合わされ、橈骨動脈圧波形内で検出される脈が循環内に追加される。

装置の典型的な作動では、ペダルの揺動によってつま先が踵に対して上昇される（次いで、引き下げられる）ことになり、タッピングが、各足のつま先部分に印加されるように、足がペダル上に置かれることになる。その一方、この装置は、ユーザが装置を１８０°方向転換し、自分の足を反対方向に置くことにより、つま先ではなく踵を上昇させて引き下げることを可能にするように、設計において有利に対称である。装置のそのような逆転使用の結果、脈は、つま先ではなくユーザの踵に送出される。

図２〜図８で分るように、本発明の実施形態による装置１は、ハウジング上面１４と、ハウジング底面１５と、ユーザの足を受け止めるための面１１ａ及び１１ｂをそれぞれ有する左及び右のフットペダル１０及び１２とを含む。装置の底面は、好ましくは、設置面と接触し、水平化機能を与え、使用中に装置の摺動を防ぐために、例えば、ゴムで製造された底面安定器ポスト１３を含む。

例えば、図２で分るように、エクササイズデバイス１は、ペダル１０及び１２の上下運動の速度を変更することができる速度調節制御器１６を含むことができる。調節制御器は、ノブ、スイッチ、レバー、又は他のユーザ選択可能デバイスとすることができる。一例として、図には制御器１６をノブとして描示している。ハウジング上面１４とハウジング底面１５は、好ましくは、スクリュー１７を用いて互いに結合される。

以下により詳細に説明するように、デバイス１によって与えられるタッピング又は衝突の力の強度の調節を可能にするために、一部分がハウジング上面１４内の開口部を通してアクセス可能な力調節制御器１８が設けられる。後に解説するように、ペダル１０、１２の上下運動の速度を調節する機能は任意的であり、割愛することができる。従って、開示する実施形態の変形では、装置は、調節制御ノブ１６を含まず、毎分１４０〜１５０歩のジョギング中の毎分の平均歩数を近似する設定速度で作動する。設定速度は、４ｍｐｈ又は１マイル１５分又は４．３ｍｐｈ又は１マイル１４分でジョギング中の毎分歩数が、それぞれ毎分１４０歩又は毎分１５０歩であるという観察（例えば、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｏｎｔｈｅｒｕｎｅｖｅｎｔｓ．ｃｏｍ／ｎｓ００６０．ｈｔｍを参照されたい）に基づいて、調節可能速度構成の場合に毎分約６０歩から１８０歩に設定することができ、好ましくは、単一速度構成において、上述のように、典型的なジョギングと類似の速度である毎分約１４０歩又は１５０歩に設定することができる。

エクササイズデバイス１内の構成は、図３〜図６の断面図、並びにハウジング上面１４及び右ペダル１２を外した内部を示す図７の斜視図に見ることができる。これらの図に示すように、デバイス１の内部は、好ましくは、各々の後方部分において共通軸の周りで回転可能なペダルを上方位置と下方位置の間で揺動的に、例えば、互いに逆位相で往復させるように協働する機械要素と電気要素を含む。

ペダルの運動のための揺動運動は、第１の実施形態において、モータプーリ２２を駆動する駆動シャフトを有するモータ２０を含む駆動機構によって与えられる。好ましくは、モータの作動を開始するための停止／開始ボタン２１が設けられる。モータ２０は、好ましくは、装置のペダルを駆動するほど十分なパワーのＤＣブラシレスモータのような公知のタイプのモータである。モータ２０への電力は、例えば、電力コネクタ２３を用いて、又は示していない使い捨て又は再充電可能バッテリによって供給される。

モータプーリ２２は、カムシャフトプーリ２６にも接触するベルト２４に接触する。このベルトは、モータプーリ２２の回転運動を伝達してカムシャフトプーリ２６に回転運動を与える。

次いで、この回転は、カムシャフトプーリ２６に対して垂直な軸に沿って、かつ足に対して横手に位置決めされたカムシャフト２８を回転させる。カムシャフト２８の各端部には、カム３０が偏心して結合される。この偏心は、この実施形態において、カムシャフト２８がカム３０と離心方式で結合し、すなわち、カム３０の中心から軸線方向にオフセットされたカム３０上の点でカム３０に結合することによって与えられる。離心結合は、各カム３０の偏心回転運動をもたらす。第１の実施形態において、カム３０とカムシャフト２８とを別個の要素であるように示すが、カム３０は、カムシャフト２８の各端部の一体形成部分とすることができる。

カムシャフト２８の回転運動をペダルの上下運動に変換するために、各カム３０は、ペダル結合部材３２内に設けられたチャネル３１に位置決めされる。チャネル３１は、カム３０の偏心運動が結合部材３２をその前端部がその後部よりも大きい範囲まで上下に運動するように往復させるように構成される。

各結合部材３２の上面は、それぞれのフットペダル１０及び１２の下面に、例えば、スクリュー３４によって取り付けられる。カム３０は、カムシャフト２８の各端部にあるカム３０の偏心によって２つのペダル結合部材３２に与えられる運動が、ペダル１０及び１２の交替する、すなわち、逆位相の往復上下運動を好ましくは一方のペダルが上がる時に他方が下がるように発生させるようにそれぞれのペダル結合部材３２のチャネル３１に位置決めされる。しかし、この構成の変形では、カムは、ペダルの同位相運動を与えるように構成することができる。

上述の方式で、プーリ２２及び２６、並びにモータ２０によって駆動されるカムシャフト２８の運動は、ペダルを共通軸３４に関する上下運動で駆動する。共通軸３４は、好ましくは、それに沿って位置決めされたペダル心棒３６の周りに回転可能に装着される各ペダル１０、１２の後部に向けて設けられる。本発明の開示の実施形態は、各ペダルの末端部に位置決めされた共通軸を示すが、本発明は、この構成に限定されず、これに代えて、このデバイスを変わらずに揺動運動を与えながら、末端部から離して置かれた回転軸を有するように構成することができる。

モータ２０は、装着板３８上に装着され、この装着板には、上述の駆動機構の様々な要素が直接的又は間接的のいずれかで更に結合される。装着板３８は、ハウジング上面１４とハウジング底面１５の間に設けられ、エクササイズデバイス１の内部構成要素を装着するためのシャーシとして機能する。

装着板３８は、好ましくは、軽量金属、例えば、アルミニウム又はスチールなどで製造される。しかし、軽量で移動に好ましいデバイスをもたらすことになる炭素強化プラスチック又は他の類似の材料のようないずれかの十分な強度の軽量材料を使用することができる。装着板３８は、各ペダル心棒３６と各ペダル１０、１２の後部とを固定するように構造化された２つのペダル装着フランジ４０を含む。更に、装着板３８には、カムシャフト２８の回転を可能にするために、各々がカムシャフト２８又はその管状延長部の端部を受け入れて固定する軸受ブロック４２が結合される。

上述の回転運動をペダルの往復運動に変換するための機構は、上記ではプーリ及びベルトシステムを用いて示したが、明らかなように、本発明は、この実施形態に限定されない。モータの回転出力をペダルの往復運動に変換するあらゆる方式を使用することができる。非限定的な代替として、モータ２０の出力シャフトは、カムシャフトと垂直に配置することができ、カムシャフトを駆動するために、かさ歯車構成を使用することができる。別の変形は、カムシャフトを直接的に駆動するように、カムシャフトの回転軸に沿う出力シャフトを有するモータを使用することになる。

任意的に、モータ２０は、ペダルの運動の速度を増大又は低下させるように調節可能なものとすることができる。速度調節可能実施形態において、速度調節ノブ１６の位置に従ってモータ２０の速度を制御するモータコントローラ５６が設けられる。そのような調節は、当業技術で公知であり、いずれか従来の方式で、例えば、ノブ１６によって制御される電位差計の使用によって行うことができ、この場合に、モータ速度は、ノブ１６の位置又はその電気均等物又はデジタル均等物に比例して変更される。そのような構成では、コントローラ５６は、ノブ１６からの情報を受け入れて、この情報に基づいてモータ２０の速度を制御するようにデジタルに又は他の方式で構成される。

ユーザに有益なタッピング脈を与えるために、各ペダル１０、１２は、結合部材３２の往復運動によって与えられる各ペダルの下向きのつま先ストロークの下端において、緩衝器４６の上面部分に各ペダルの内側接触面４４の場所で接触する。各ペダルの下にそれぞれ１つが位置決めされた各緩衝器４６は、例えば、ゴムで製造された緩衝器カバー４８と、下側部分がネジ山５１を有するネジ山付き円柱部分である緩衝器本体５０とを含む。

緩衝器本体５０は、緩衝器本体５０の回転が緩衝器本体５０に対する装着板３８の高さ、並びにペダル１０、１２の接触面４４に対する装着板３８の近接性の調節を行うように装着板３８にネジ込み結合される。特に、緩衝器４６の高さの調節をもたらすために、環状スクリュージャック５２が、各環状スクリュージャック５２の内側ネジ山５３が緩衝器本体５０の円柱部分の対応するネジ山５１と嵌合し、それによって環状スクリュージャック５２の回転時に、緩衝器本体５０の対応する回転をもたらし、装着板３８に対する緩衝器本体の高さ変化をもたらすように構成される。

ネジ山５３を有する各スクリュージャック５２は、スクリュージャック５２の周りに巻き付けられる引っ張りケーブル５４に結合される。引っ張りケーブル５４は、力調節制御器１８によって調節される。力調節制御器は、ノブ、スイッチ、レバー、又は他のユーザ選択可能デバイスとすることができる。一例として、図には制御器１８をノブとして描示している。力調節制御ノブ１８は、１つの方向、例えば、時計周りにスクリュージャック５２を捻ることによる第１の方向のノブ１８の調節が緩衝器４６を上昇させ、反対方向、例えば、反時計周りにスクリュージャック５２を捻ることによる第２の方向の制御ノブ１８の調節が緩衝器４６を引き下げるように引っ張りケーブル５４に結合される。ノブ１８は、好ましくは、図から分るように、装着板３８の専用矩形部分５８の場所で装着板３８に結合される。

緩衝器４６及び制御ノブ１８の構成は、緩衝器４６の上面とのペダル１０、１２、特に接触面４４の衝突強度の制御ノブ１８の回転による調節を可能にする。緩衝器４６の上面の位置が高い程、緩衝器４６に印加される拍動性の力の増強がもたらされる。好ましい実施形態において、緩衝器４６の高さは、一酸化窒素、プロスタサイクリン、組織プラスミノーゲン活物質、アドレノメデュリン、ＳＩＲＴ１、脳及び神経膠由来神経栄養因子（ＢＤＮＦ及びＧＤＮＦ）、クルッペル様因子２、スーパーオキシドジスムターゼ、グルタチオンペルオキシダーゼ１、カタラーゼ、全抗酸化能、抗アポトーシス蛋白質：ｐ−Ａｋｔ、Ｂｃｌ２及びＢｃｌ２／Ｂａｘ、ＨＳＰ２７のような有益媒介物質の放出をもたらすほど十分な大きさであって、内皮への拍動性剪断ストレスを強めるほど十分な力を有する範囲の拍動性加速を与えるタッピングを可能にするように調節される。好ましくは、そのような効果は、約０．１ｇから０．５ｇまでの加速によって与えることができる。

装置によって与えられる足へのそのようなタッピングは、血管循環、心臓、リンパ管、間質空間、骨格筋、及び骨間隙内への脈の追加、並びに血管及びリンパ管への繰り返し歪みのいくらかの増加に関する拍動性剪断ストレスを強めることができる。

タッピングは、血管、心臓、骨格筋における内皮一酸化窒素シンターゼ（ｅＮＯＳ）の活性及び含有量を高め、更に、心臓及び骨格筋における神経細胞一酸化窒素シンターゼ（ｎＮＯＳ）の活性を高めるようにも設定可能である。更に、この装置を使用することにより、緩衝器４６の平坦なパッド入りの硬質面のフットペダルによる衝突により、身体の体液が満たされたチャネルに脈が身体自体の脈の上に反復的に追加され、繰り返し歪みが最小限にしか増加せず、それによって脈が与えられない期間中であっても、有益媒介物質の生体利用性は作動前の期間よりも高い。

更に、フットペダルによる緩衝器の衝突を用いて、身体の体液が満たされたチャネルに脈が身体自体の脈の上に追加されることにより、一酸化窒素、プロスタサイクリン、組織プラスミノーゲン活物質（ｔ−ＰＡ）、アドレノメデュリン、内皮依存性過分極因子（ＥＤＨＦ）、内皮依存性弛緩因子、内皮増殖因子、及び転写因子などのうちの少なくとも１つの内皮放出が刺激される。

装置を本明細書に説明する方式に使用することによる１回の持続時間が約１０分から３０分又はそれよりも長い１回又は複数回のセッションの後の治療効果は、以下のうちの１つ又はそれよりも多くによって循環内への一酸化窒素の放出を感知することで確認することができる。

ａ）指及び／又は耳の上に置かれたフォトプレチスモグラフィの好ましい実施形態を用いて生動脈脈波形を提供するいずれかの非侵襲的技術又は侵襲的技術からの脈波形のダイクロティックノッチの下降。

ｂ）従来の手段により数分間続く可能性がある治療中の治療の終了時に測定される血圧のベースラインからの降下。

ｃ）頭に向けて上方に上昇する可能性がある下肢の皮膚にわたる自覚的な心地よい温感及び刺痛感。

更に、装置の使用は、核因子カッパベータ、エンドセリン−１、ＳＴＡＴ３、及びアポトーシス促進蛋白質：Ｆａｓ、ＴＲＡＩＬＲ２、Ｂａｄ、Ｃａｓｐａｓｅ３，８のような炎症因子及び発癌促進因子の抑制をもたらす。

図９は、本発明による装置を用いて循環内に放出された一酸化窒素の反映としてのダイクロティックノッチの下降を示している。図の最上段のグラフは、人差し指の遠位関節の上に置かれたフォトプレチスモグラフィセンサの原信号からのダイクロティックノッチを描示している。ダイクロティックノッチは、脈波の拡張期ピーク上で高く、拍動毎にほぼ位置変化がない通常の位置にある。図の中段のグラフは、本発明による装置の足タッピングのない毎分１８０歩の作動中の指先脈を描示している。このグラフでは、ダイクロティックノッチは、脈波の拡張期ピークに沿って下降する拍動毎の変化を示す（力は０．２ｇ未満）。この場合に、いくつかの脈は、ベースライン脈と類似の位置にある。図の最下段のグラフは、本発明による装置の足タッピングありの毎分１８０歩の作動中の指先脈を描示している。ダイクロティックノッチは、脈波の拡張期ピークに沿って下降する拍動毎の変化を示す（力は０．２ｇから０．７ｇの範囲にわたって、被検者の体重及び被検者によって印加される無意識の力に従って変化する）。この場合に、全ての脈のダイクロティックノッチは、脈波の拡張期ピーク上でベースラインよりも、更にタッピングなしで行われた記録よりも低い位置を有する。ダイクロティックノッチの位置が低い程、循環内への一酸化窒素放出は大きく、それによって身体におけるこの分子の作用のより高い効果が生成される。

全身周期加速を使用する公知の脈追加は、血液の慣性特性の加速及び減速を拠り所とするものであったが、本発明では、それが依然として一部を担うが、装置によって与えられる足タッピングの機能特徴は、より強い拍動性剪断ストレスを有するダイクロティックノッチのより一貫した下降をもたらす。

図１０に示すように、３人の腰掛けた健常被検者において、本発明の装置による２５分間の最大足タッピングを有する毎分１４０歩の脈印加中に毎分換気量を測定した。この測定には非侵襲的呼吸誘導プレチスモグラフィーを利用した。一回換気量と呼吸数の両方の増加の結果として、毎分換気量は、ベースラインよりも約３リットル増加した。この増加は、３人の仰臥した健常被検者において、仰臥姿勢で印加された２０分間のＷＢＰＡにおいて見られたものと同様であった。この調査では、呼吸気流計とマウスピースアセンブリとを用いて測定が行われた。力は、０．２ｇから０．７ｇの範囲にわたった。

足の受動的運動及びタッピングに関連付けられる換気量の増加は、反射作用として呼吸中枢を刺激する下腿内の機械的受容体の刺激に起因するものであると推定されている。この増加は、受動的自転車エクササイズ中にも発生する。対麻痺患者及び四肢麻痺患者において、能動的筋肉運動が存在することができない状況における受動的サイクリング中に測定される酸素消費量は、ベースラインよりも３０ｍｌから４０ｍｌ増加する。この増加は、３０分間のＷＢＰＡの印加中に健常被検者において先に観察された量と同程度である。従って、ＷＢＰＡと足のリフティング及びタッピングの間の毎分換気量の増加は同じであるので、酸素消費量の類似の増加が予想される。この増加は、ＮＥＡＴの分類に入ることになり、数週間又は数ヶ月にわって一定の食事摂取量を有しながら少なくとも毎日２時間から３時間実施された場合に減量をもたらすことになる。

殆どの被検者において５分又はそれよりも長いデバイスの作動後にデバイスを停止すると、下肢から上は胴までにわたって皮膚の心地よい刺痛感が発生し、数秒から数分間続く。この刺痛感は、多くの場合に、５ｍｍＨｇから１０ｍｍＨｇまでの平均血圧の降下が伴う。この血圧降下は、一酸化窒素放出量の増加に関すると考えられるエクササイズの後のエクササイズ後低血圧と同様とすることができる。

図１１は、ユーザがベッド上に横たわりながら使用することができるような装置１の垂直の向きの応用を示している。そのような用途では、装置は、その底面から延びる、この場合は、装置１に対して図の左向きに延びるブラケット６０を取り付けるか又は有することができる。ブラケット６０は、垂直に向けられた支持部材６２、例えば、ベッド６４の頭板部分に堅固かつ調節可能に装着されるように構成される。上述したものと同じ利点が、この位置にある装置の場合にも与えられる。

本明細書及び図において例示的実施形態を示して記述したが、当業者には、例示及び／又は記載したこれらの例示的実施形態にその原理及び精神から逸脱することなく変更を加えることができることは認められるであろう。

すなわち、本発明の好ましい実施形態に適用される本発明の基本的特徴及び新しい特徴を図示し、記載し、指摘したが、当業者は、本発明の精神から逸脱することなく、例示したデバイスの形態及び詳細、並びにその作動において様々な割愛、代用、及び変更を行うことができることを認めるであろう。例えば、実質的に同じ機能を実質的に同じ手法に実施して同じ結果に到達する要素及び／又は方法の段階の全ての組合せは、本発明の範囲にあることを明示的に意図している。更に、開示した本発明のいずれかの形態又は実施形態に関して示した及び／又は記載した構造、要素、及び／又は方法の段階は、開示、説明、又は示唆したあらゆる他の形態又は実施形態内に一般的な設計選択肢として組み込むことができる。従って、本明細書に添付する特許請求の範囲によって示すものだけに限定されることが意図されている。

１ エクササイズデバイス
１０ フットペダル
１６ 調節制御ノブ
１８ 力調節制御器
４６ 緩衝器

Claims (16)

1. ユーザの足の底面にタッピング力を受動的に印加するための電動機械であって、
   ハウジングと、
   前記ハウジングに結合され、揺動軸を定めるように構成された軸定義機構と、
   前記ユーザの足を受け止めるように位置決めされ、少なくとも１つのペダルの揺動移動のために前記揺動軸上に装着された少なくとも１つのペダルと、
   前記ハウジング内に配置され、モータの出力シャフトに対する回転運動を発生させるように構成されたモータと、
   前記出力シャフトに結合されて前記モータによって駆動され、前記モータによって発生した前記回転運動を前記揺動軸に関する前記少なくとも１つのペダルの往復揺動運動に変換するように構成されたペダル揺動機構と、
   前記ハウジングに高さ調節可能に結合され、前記少なくとも１つのペダルの底面部分から離間して位置付けられた少なくとも１つの緩衝器と、
   を含み、
   前記ペダル揺動機構により与えられる前記少なくとも１つのペダルの前記往復揺動運動は、前記ペダルの底面部分を前記少なくとも１つの緩衝器に向かって行き来させるために力の積極的な付与を提供し、
   前記モータ、前記ペダル揺動機構、前記少なくとも１つのペダル、及び前記少なくとも１つの緩衝器は、前記モータの作動中に、内皮に対する拍動性剪断ストレスを強めるのに十分であって有益媒介物質の放出を引き起こす約０．１〜０．５ｇの大きさである力を有する拍動性加速を前記ユーザの足の前記底面に与えるために、前記少なくとも１つのペダルの前記底面部分を前記少なくとも１つの緩衝器に対してタッピングさせるように、協働して前記ペダル揺動機構により、前記少なくとも１つのペダルへの前記力の積極的な付与を提供するように構成される、
   ことを特徴とする電動機械。
2. 前記少なくとも１つのペダルは、前記ユーザの各足に対して１つずつ、２つのペダルを含み、前記少なくとも１つの緩衝器は、前記２つのペダルの各々に対して１つずつ、２つの緩衝器を含むことを特徴とする請求項１に記載の電動機械。
3. 前記２つのペダルのうちの一方の揺動が、前記２つのペダルのうちの他方の揺動と逆位相であることを特徴とする請求項２に記載の電動機械。
4. 前記２つのペダルのうちの一方の揺動が、前記２つのペダルのうちの他方の揺動と同位相であることを特徴とする請求項２に記載の電動機械。
5. 前記ペダル揺動機構は、
   前記モータの前記出力シャフトに結合されたカムシャフトと、
   各々が前記カムシャフトの端部に偏心して結合された２つのカムと、
   各々が前記２つのペダルのうちの一方に対応し、各々が前記２つのカムのうちの一方に接触するように構成された２つのペダル結合機構であって、前記カムが、前記ペダルの前記揺動運動を引き起こすために前記カムの回転運動を前記ペダル結合機構の往復運動に変換するように前記ペダル結合機構と協働する前記２つのペダル結合機構と、
   を有する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の電動機械。
6. 前記カムシャフトは、前記モータの前記出力シャフトにプーリ及びベルト機構によって結合されることを特徴とする請求項５に記載の電動機械。
7. 前記カムシャフトは、前記モータの前記出力シャフトに歯車機構によって結合されることを特徴とする請求項５に記載の電動機械。
8. 前記２つの緩衝器の前記高さ調節は、前記緩衝器に約０．１から０．５ｇのタッピング力を与えることを特徴とする請求項２に記載の電動機械。
9. 前記有益媒介物質は、
   一酸化窒素、
   プロスタサイクリン、
   組織プラスミノーゲン活物質、
   アドレノメデュリン、
   ＳＩＲＴ１、
   脳及び神経膠由来神経栄養因子（ＢＤＮＦ及びＧＤＮＦ）、
   クルッペル様因子２、
   スーパーオキシドジスムターゼ、グルタチオンペルオキシダーゼ１、カタラーゼ、全抗酸化能、及び
   逆アポトーシス蛋白質：ｐ−Ａｋｔ、Ｂｃｌ２及びＢｃｌ２／Ｂａｘ、ＨＳＰ２７、
   で構成される群からの少なくとも１つを含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電動機械。
10. 前記内皮に対する拍動性剪断ストレスを強めるほど十分な力を有する前記ユーザへの前記拍動性加速は、
    核因子カッパベータ、
    エンドセリン−１、
    ＳＴＡＴ３、及び
    アポトーシス促進蛋白質：Ｆａｓ、ＴＲＡＩＬＲ２、Ｂａｄ、Ｃａｓｐａｓｅ３，８、 で構成される群からの少なくとも１つを含む炎症因子及び発癌促進因子を抑制するほど十分な大きさのものである、
    ことを特徴とする請求項１に記載の電動機械。
11. 前記タッピングは、血管循環、心臓、リンパ管、間質空間、骨格筋、及び骨間隙内への脈の追加、並びに血管及びリンパ管への繰り返し歪みのいくらかの増加に関連する拍動性剪断ストレスを強めるほど十分な力を有する拍動性加速を前記ユーザに与えることを特徴とする請求項１に記載の電動機械。
12. 前記タッピングは、血管、心臓、及び骨格筋における内皮一酸化窒素シンターゼ（ｅＮＯＳ）の活性及び含有量を高めるのに、並びに前記心臓及び骨格筋における神経細胞一酸化窒素シンターゼ（ｎＮＯＳ）の活性を高めるのに十分な力を有する拍動性加速を前記ユーザに与えることを特徴とする請求項１に記載の電動機械。
13. 前記モータは、ＤＣブラシレスモータであることを特徴とする請求項１に記載の電動機械。
14. 前記モータに電力を供給するための入力を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の電動機械。
15. 前記フットペダルは、前記モータによって揺動運動に駆動される時に、前記足板の一端が約３．１６センチ（１．２５インチ）能動的に上昇及び降下し、他端が前記揺動軸の周りのピボット点として機能し、前記２つのフットペダルが前記水平面上で約３０センチ（１２インチ）離間して設定された状態で、前記足を往復正弦波上下運動で受動的に移動させるように構成されることを特徴とする請求項２に記載の電動機械。
16. ベッドに横たわっているユーザによる機械の使用を可能にするように垂直支持体上への機械の装着を容易にするために機械の前記底面に配置された装着ブラケットを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の電動機械。

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