WO2006107117A1 - 炭酸ガス曝露呼吸訓練具 - Google Patents

Abstract

装着して睡眠しながら普通に空気呼吸するだけで呼吸器の炭酸ガス曝露訓練ができる、呼吸器や循環器等の体質改善と健康増進を図れる、空筒体で成る簡素構造の安全で安価な炭酸ガス曝露呼吸訓練具である。端部に取付具(5)と中央部に開口する呼吸口(21)とを備えるマスク部2と、前記呼吸口(21)に近接して連通する空気取入用の通気口(3)と、前記通気口(3)に連通して呼気を前記呼吸口(21)側から導入し自由滞留させながら反対側端に開口する排気口(4)から大気へ排気する中が連通路状空洞で成る空筒(1)を備える。そして、前記マスク部(2)で口鼻を覆い、前記空筒(1)を顔の前下方または首周辺に位置付けて装着し使用する。

Description

明細書 炭酸ガス曝露呼吸訓練具 技術分野

本発明は、 呼吸器訓練具に関する。 詳述すると、 両端開口の空筒 1を使って空気呼吸し、 吐出し息 （呼気） を混合して、 高炭酸ガス低酸素濃度の吸気 (呼吸用空気）に変成して呼吸 器を曝露訓練する炭酸ガス曝露呼吸訓練具に関する。 背景技術 _t

高地に居住する人種は酸素が希薄な環境に適応するため酸素摂取能力の高い体質になつ ている。 平地居住者にとっては急にそのような環境に溶け込めるものではないが、 酸素分 圧の低い環境で体力強化トレーニングをすれば、 酸素摂取能力の高い体質や乳酸値が高く ても運動続けられる体質が得られ、 常人より疲労し難い強靭さが備わることが知られてい る。 この分野の従来技術としては、 高地トレーニングと同様の効果を得るために、 人がそ の中に入って訓練する室内空気の酸素分圧を低くして行う トレーニングルーム （例えば、 特許文献 1〜5参照。 ） があったが、 大掛かりな装置で高価になると言う問題があった。 また、 これらとは異なり、 人が中に入るのではなくて、 呼吸吸気の酸素分圧を低くする携 帯用の低酸素トレーニング装置があった （例えば、 特許文献 6 ) 力 炭酸ガス除去装置を 内蔵する方式で、 前者ほどではないがその分だけ複雑で高価であった。 マウスピース （吸 気口） と空気取入れ口は、 間に大きな容積の室を挟んで遠通気路に位置するため、 呼気と 空気の未混合の酸素濃度不均一が出易い構造であった。 また、 装置全体の大きさや重さは、 それを身に着けるには大き過ぎ重過ぎて不便と言う問題もあった。

特許文献 1 ： 日本特開平 0 8—1 1 2 3 7 3号公報 （図 1〜 4および請求項 1、 3 ) 特許文献 2 ： 日本特開平 1 1一 1 9 2 6 1号公報 （図 1、 2および請求項 1 )

特許文献 3 ： 日本特開 2 0 0 0 - 2 7 4 7 2号公報 （図 1および請求項 1〜 3 ) 特許文献 4 ： 日本特開平 1 0— 2 1 6 4 5 5号公報 （図 1、 [ 0 0 2 0 ])

特許文献 5 ： 日本特開昭 6 2— 9 9 5 6 2号公報 （図 1〜 3、 特許請求の範囲） 特許文献 6 ： 日本特表 2 0 0 3 - 5 1 5 3 9 8号公報 （図 1、 請求項 1 ) 発明の開示 発明が解決しようとする課題

従来の高地トレーニングを模した呼吸機能訓練装置は、 装置が大きいため高価であった。 また、 簡素で安価な装置を装着使用して、 睡眠しながら呼吸訓練するだけで体質改善が図 られる呼吸機能訓練具は無かった。

本発明呼吸訓練具は、 新規技術であって、 装着して睡眠しながら普通に空気呼吸するだ けで呼吸器の炭酸ガス曝露訓練ができる、 呼吸器や循環器等の体 改善と健康増進を図る ことのできる、 空筒体で成る簡素構造の安全で安価な炭酸ガス曝露呼吸訓練具を提供する ものである。 課題を解決するための手段

端部に取付具 （5 ) と中央部に開口する呼吸口 （2 1 ) とを備えるマスク部 （2 ) と、 前記呼吸口 （2 1 ) に近接して連通する空気取入用の通気口 （3 ) と、 前記通気口 （3 ) に連通して呼気を前記呼吸口 （2 1 ) 側から導入し自由滞留させながら反対側端に開口す る排気口 （4 ) 力 ら大気へ排気する中が長い連通路状空洞で成る空筒 （1 ) を備える。 そ して、 前記マスク部 （2 ) で口鼻を覆い、 前記空筒 （1 ) を顔の前下方または首周辺に位 置付けて装着し使用する。 発明の効果

構成上の効果を述べる。 空筒 （1 ) は、 呼吸運動の呼気過程で、 呼気を前記呼吸口 （2 1 ) 側から長い連通路状空洞に導入し自由滞留させながら反対側端の排気口 （4 ) 力 ら余 剰分を大気へ排気する。 吸気過程で、 新鮮な外の空気を通気口 （3 ) 力 ら空洞に吸入しな がら、 その中の滞留残存呼気と混合させて高炭酸ガス低酸素濃度の吸気 （呼吸器曝露用変 成空気） に変成することができる。

そして、 吸気の炭酸ガスと酸素の濃度、 つまり呼吸器負荷レベルを下記関係式の条件の もとで、 空気混合率を変化させて自由に設定することができる。 即ち、 炭酸ガス濃度 (X%) と酸素濃度 （Y。 ） の関係は、 呼気組成により逆比例しており、 Y 2 1— 0 . 8 X がほぼ成立している。

使用方法上の効果を述べる。 第一は使い易いことである。 呼吸通気抵抗が小さく呼吸し 易レ、。 大きさは 1〜2リツター程度で余り大きくない。 空洞体で非常に軽い。

第二は、 二つの使い方があることである。

一つ目は就寝時に装着して睡眠しながら訓練する方法で、 睡眠時間を有効利用できる。 二 つ目は、 云うまでもないが、 器具装着の煩わしさを伴うが本発明の呼吸具を使用しながら、 積極的にランニング等身体運動を行って訓練することもできる。

使用訓練で得られる効果を述べる。

吸気による呼吸器 （肺） への炭酸ガス曝露は、 一つは間接的に血中乳酸値を高めて、 血 液の乳酸曝露となり、 長時間曝露で刺激され続けると、 その環境に順応して、 耐乳酸性

(筋肉への乳酸蓄積に耐える能力） を獲得し、 ハイパワーの運動に優れた体質になる。 ま た、 当然の効果であるが、 人込みの空気が全く気にならない体質となる。

もう一つは、 血中炭酸ガス濃度が高まると、 少しの濃度増加が呼吸中枢への言わば強力 な排斥指令の刺激となって、 肺換気量が増大して動脈血酸素飽和度が上昇し、 かつ脈拍数

(拍 /分） と回当り脈拍出量が増加増大して血流量が増大し、 これらによる豊富な酸素が 細胞末端まで潤沢に供給されて、 身体各器官の活性化、 即ち、 気力、 若さ、 脳活性化等の 健康増進が図られる。 特に、 就寝時に装着して睡眠しながら訓練する方法は、 睡眠時間の 有効利用であるばかりではなく、 睡眠中は各器官が低下して必要呼吸量が減少する、 いわ ゆる呼吸器および循環器の能力に余裕がでる好適時間帯での訓練方法であるため、 有効で ある。 但し、 循環器への負荷が大きいことから、 高血圧や心臓の弱い人の訓練には不向き であり、 注意を要する。

つまり、 呼吸器および循環器は高炭酸ガス低酸素への環境順応作用で、 耐乳酸性 （筋肉 への乳酸蓄積に耐える能力） の向上および血行促進による健康増進、 脳活性等の体質改善 を図ることができる。 特に就寝時に使用して呼吸器および循環器を長期にわたり少しずつ じっく りと髙炭酸ガス低酸素吸気に曝露順応させると、 肺から心臓、 血管、 血液にわたる 全呼吸器官に関る運動機能の強化ばかりでなく、 耐酸性化、 人込みに強い体質、 血行促進 による健康増進、 脳活性化等の、 体質改善を図ることができる。 また、 云うまでもないが、 器具装着の煩わしさを伴うが本発明呼吸訓練具を使用しながら、 積極的にランニング等身 体運動を行って、 より効率的に呼吸訓練および身体運動の鍛練ができる。 図面の簡単な説明

第 1図は、 本発明に係る好ましい実施例で、 装着時の正面図であり、 第 2図はその側面 図である。 第 3図は、 この例の通気口 （3) を示す、 一部断面図を含む拡大側面図である。 第 4図は、 もう一つの実施例 1 (首巻型） を示す斜視図である。 符号の説明

1 空筒

1 1 壁

1 11 外壁

112 内壁、

1 121 透水窓

2 マスク部、

21 呼吸口

3 通気口、

30 壁、

31 通 孑し

32 開度調整装置

320 壁、

321 通気孔

4 排気口

5 取付具 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明の呼吸訓練具の特徴を良く表す実施形態の一例について説明する。 図 1は 空筒 （1) が長円筒の例の装着時の正面図で、 図 2はその側面図である。 図 3は通気口 (3) および空筒 （1) 本体部の上半分断面とする拡大側面図である。

図 1、 2に基づき全体の構成かち説明する。.空简 （1) は、 端部に取付具 （5) と中央 部に開口する曲り管状の呼吸口 （21) とを備えるマスク部 （2) と、 前記呼吸口 （2 1) に近接して連通し、 全体が空洞壁の一部を構成する空気取入用の通気口 （3) と、 前 記通気口 （3) に拡径で連通する呼気を内部に導入し滞留させる長い空洞を備え、 前記通 気口 （3) カ 最遠隔端に呼気を排気する全断面開口の排気口 （4) を備えた直円筒体構 造で、 空気に呼気を混合して高炭酸ガス低酸素濃度の吸気に変成する装置である。

空洞 （通気路） の口径を口の口径と同等以上に大きくして呼吸時の通気抵抗を全く感じな い構造としてある。 そして呼吸訓練具の装着は空筒 （1) を顔面前下方に位置付けてマス ク部 （2) を口鼻に当て、 ゴム紐式の取付具 （5) のゴム紐を耳に掛ける方式の例で示し たが、 取付具 （5) は後頭部に回して結ぶ方式でもよい。

空筒 （1) は、 呼吸運動時の呼気をマスク （2) 中央に開口する呼吸口 （21) 力 ら導 入して排気口 （4) から排気させながらその一部を空筒 （1) 内に残留させて、 吸気行程 で残留呼気の一部と通気口 （3) から吸入される新鮮空気とを混合させて高炭酸ガス低酸 素濃度の吸気に変成するための空洞体である。 そのための空筒 （1) の大きさは、 1〜2 リツターの内容積があれば充分であるが、 空筒 （1) の壁 （1 1) は使用時に物に当って 変形したり顔や身体に触れたり打ち付けたりする可能性があるため、 柔軟性と可撓性があ り、 かつ元の形に戻る形状安定性の材質のものが好ましい。 また呼気に含まれる水分が冬 季は外気で冷却されて筒壁内面に凝結し水が溜まるため、 壁 （1 1) 材料は空気をほぼ透 さなくて凝結水を透して外に蒸発させることのできる水吸収透過性の和紙や布等が好まし レ、。 ただし、 プラスチックやゴム等の水を透さないものであっても凝結水が周辺を濡らし て汚す恐れがあるが、 凝結水の処理が煩わしいと言うことだけであって、 吸気を高炭酸ガ ス低酸素化させる機能には全く問題はない。 図 3の例は空简 （1) の外壁 （1 1 1) は呼 気を透さない水分透過性の布とし、 内壁 （1 12) を多数の透水窓 （1 121) を設けて 部分的に透水性を持たせたビル窓壁状のシリコンゴムまたはプラスチック製壁とした複合 壁の例である。 また、 空筒 （1) は図 1に示した長円筒以外の形状でも連通路を長くした 構造のものであれば良いことは当然である。 例えば、 空筒 （1) 主体部が図 2の長円管体 とは異なって前方から見て横長な長方形の短角管体であっても、 中が幾重にも折り曲った 両端開口の連通した通気路で成る空洞になってレ、れば良レ、。

通気口 （3) は口もとに近い位置に設けた新鮮空気の取込み用の装置である。 図 3に示 したものは、 8個の通気孔 （31) を設けた.筒状の壁 （30) の外周を、 8個の通気孔 (321) を設けた短筒状の開度調整装置 （32) で覆って二重筒に構成して、 前記開度 調整装置 （32) を摺動回転して、 内側の通気孔 （31) と外側の通気孔 （321) の重 なりを調整する例である。 呼気運動時に通気孔 （31、 321) から呼気の一部が排気さ れるが、 排気後は大気へ速やかに拡散、 稀釈されるため、 吸気運動時は特に支障なく通気 孔 （31、 321) から新鮮空気を取込める。 通気口 （3) は当然ながら逆止弁方式でも よいが、 特にその必要は無い。 通気口 （3) から取込まれた新鮮な空気は空筒 （1) 内で 直ちに呼気の一部と混合されて髙炭酸ガス低酸素濃度に変成された空気の吸気となり、 マ スク部 （2) の呼吸口 （21) を通って肺に吸入される。 仮に通気口 （3) が空筒 （1) 先端の排気口 （4) 側にあると、 通気口 （3) よりも口元側に残留した空筒 （1) 内の呼 気は、 吸気運動時に新鮮空気が混合されることなく、 吐かれた呼気組成のまま最初に肺奥 へ吸込み戻されて繰返し循環呼吸されることとなる。 すると、 肺胞血管內を流れる血液が 酸素を摂つて炭酸ガスや水分を渡すと言う換気が有効になされない死区が生じる恐れがあ る。 そのため、 通気口 （3) の位置はできるだけ口元に近い方が好ましい。 また、 代りに マスク部 （2) 側に設けるのもよレ、。 さらには、 空筒 （1) の壁 （1 1) やマスク部 (2) の壁の一部を不織布等の通気性の壁として、 そこから新鮮空気を取入れる方法も可 能である。 しかし、 この方法では、 取入れ量の制御が困難である。 また、 通気口 （3) 、 通気孔 （31) および開度調整装置 （32) は、 口元に近づくように設置できれば、 形状 や構造には特に制約は無い。 例えば、 空筒 （1) のマスク部 （2) に近接した筒側壁の一 部を、 下側壁または上側壁の形状を変えて、 その個所に各通気孔 （31、 321) を口元 に近づくように設けても良い。

代表的な使用方法は、 就寝時に睡眠しながら使用訓練し体質改善を図る方法である。 そ の実施例を 「訓練者が、 訓練時の特徴が、 ジョギング歴 5年、 高圧電位治療器使用歴 5年、 その他仕事食事等の環境は訓練期間前後で特に変化無しの 67才の男性で、 効果として当 訓練後に 62才頃の若さを感じている事例」 で説明する。

その前に、 炭酸ガスについて少し説明する。 本発明が曝露訓練用ガスとして利用しょう としている炭酸ガスは、 呼吸空気中に 2%含むと人は心拍数が倍増し、 5〜10%含むと 間もなく混乱状態に陥り、 意識を失うと言われている、 無臭無色の危険なガスである。 ま た、 人間の炭酸ガスに対する耐性は個人差が大きいと云われている。 これを踏まえて、 炭 酸ガスを含む吸気の曝露訓練は、 負荷レベルとその曝露期間を、 訓練者自らが試行錯誤し ながら、 耐えられるレベルを慎重に見極めて、 それに充分な安全余裕を付けて負荷レベル を決め、 そのレベルで順応できる曝露期間を、 安全余裕を加えて月数で決める方法を推奨 する。 そして、 低いレベルから高いレベルへ、 段階を 1歩 1歩確かめながら上るように実 施するのが良い。 実施例は、 下記の通り。

使用装置：その前提となる使用した呼吸訓練具は、 画用紙で製作した内径が 8 O mm、 筒容量が約 1 リツターの円筒状の空筒 （1 ) で、 マスクの呼吸口 （2 1 ) に連通する通気 口 （3 ) 装置内径が 4 O mmで、 前記通気口 （3 ) 装置の円筒壁に 8個の通気孔 （3 1 ) を備えた装置である。

訓練のレベルと期間：炭酸ガス曝露呼吸の呼吸器に対する負荷レベルは、 致命的な曝露 負荷となる炭酸ガス濃度で表すことが最も好ましいが、 その濃度の常時測定が困難なため、 以下、 負荷レベルは、 相関のある通気孔 （3 1 ) 絞り面積 （S ) を代用して表す。

1次から 6次までの訓練の負荷レベル （S ) と期間 （T) を列記する。

1次訓練： S 1 = 6 0平方 mm, T 1 = 1ヶ月

2次訓練： S 2 = 4 5平方 mm, T 2 = 1ヶ月

3次訓練： S 3 = 3 0平方 mm, T 3 = 2ヶ月 （内、 無訓練 3日）

4次訓練： S 4 = 1 6平方 mm， Τ 4 = 1ヶ月

5次訓練： S 5 = 1 3平方 mm, T 5 = 1 . 5ヶ月

6次訓練： S 6 = 1 0平方 mm (炭酸ガス濃度- 2 . 0 %) , T 6 = 1ヶ月

であった。

因みに、 6次訓練の S 6の負荷レベルは、 炭酸ガス濃度値は測定すると 2 . 0 %レベル であった。 これは、 労働衛生の面から見ると、 「すぐに現場から離れる必要がある危険レ ベル」 であり、 6次訓練は 1〜5次訓練の延べ 5 . 5ヶ月間にわたる曝露訓練の成果の上 に初めて成立つ髙負荷レベルの訓練と言える。

効果：出現経過を述べる。

事例は 5月半ばから開始したものであるが、 初めの 1次から 3次までの 4ヶ月間の訓練で は、 体質改善効果は、 何もはっきりとは感じられなかった。

4次訓練 （5ヶ月目） になって、 初めて効果が現れはじめた。 朝、 本発明訓練具を外し た時に、 すがすがしさを感じるようになった。 また、 訓練期間 1ヶ月中の 3日ほどは本発 明訓練具を外した直後 5〜1 0分後に身体の中心部から手足の末端へ向って一気に体温が 上昇するのが感じられた。 5次訓練では、 朝に身体の好調さや若返りを感じるようになった。 或日は全身が快調で 若さがみなぎり、 じっとしておれない若さを感じた。 良く熟睡でき、 睡眠時間が短くなつ た。

6次訓練では、 さらに、 ジョギングでラストスパートが強くなつた。 また、 肉体疲労の 回復が速くなつた。 満員電車内の空気が全く苦にならなくなった。 身体の動きが俊敏にな つた。 頭の回転も速くなつた。 睡眠時間は訓練前 8時間が訓練後 6〜7時間になった。

このように時間をかけて吸気の炭酸ガス濃度レベルを段階状に変えて呼吸曝露して身体 を馴らすと、 徐々に呼吸運動が順応されて 「深く呼吸をする能力」 が身に付く （身に付け ることが重要） 。 自然と呼吸器官の強化が図られ、 筋肉内の乳酸中和力向上と云った体質 改善が進む。 特に病弱な人や高血圧の人でなければ、 老若男女の誰もが本発明呼吸訓練具 を安全に簡単に使用でき、 長期間訓練することで確実に順応効果の体質改善や健康増進が 得られる。 しかしながら、 通気口 （3 ) を一気に深く絞ったり、 または全閉にして使用す ると、 さほど息苦しさを感じない間に、 酸欠等の重大な弊害を引き起こす危険があるため、 充分な注意が必要である。 、

応用効果；長期訓練で高い負荷レベルに对する耐久能力を一旦獲得すると、 負荷レベル を適度な余裕のある低レベルに設定して睡眠時に使用する方法は、 睡眠中、 炭酸ガス濃度 が呼吸中枢を適度に刺激し続けて血行の亢進を促すため、 優れた老化防止の健康管理とな る。 また、 同様にして、 激しい肉体運動の疲労 （筋肉への乳酸蓄積） に対しても、 負荷レ ベルを適切に設定して使用する方法は、 睡眠中に効率良く疲労回復できる優れた方法とな る。

就寝時使用以外に、 ランニングや肉体鍛鍊の運動に使用訓練することもできる。 訓練具 装着の煩わしさや身軽さ阻害感がっきまとうが、 低酸素トレーニングルーム等の他の呼吸 訓練装置同様にまたはそれ以上に、 より効率的に呼吸機能訓練や体質改善を図ることがで きる。 特に、 準備運動や待機中のウォーミングアップでの使用訓練は、 呼吸器および循環 器への炭酸ガス曝露刺激で血行の亢進が起り、 ウォーミング効果が大きい。 実施例 1

本発明の首巻型の例である。 図 5は可撓性の管状体の空简 （1 ) を首周辺に卷いて肩で 支えるように装着する例の斜視図である。 この首卷型は前述の実施例に比べ、 コンパク ト で安定した装着が可能なため、 激しい運動に適している。 その他の基本的な構造、 使用方 法および効果は前述の実施例に全く同じである。

つまり、 本発明訓練具は、 病弱な人や高血圧の人でなければ老若男女の一般の人からァ スリートまで身体に合せた負荷レベルを自由に設定しながら使用し訓練することができる。 特に、 睡眠しながら容易に使用できる、 呼吸訓練するだけで、 身体が訓練に徐々に （6ケ 月〜 1力年程度で） 順応して、 体質改善、 健康増進が図られる。 若干の努力意志があれば、 時間を無駄使いすること無く、 長期にわたり使い続けることができるため、 訓練効果は得 られ易い。

Claims

請 求 の 範 囲

1. 端部に取付具 （5) と中央部に開口する呼吸口 （21) とを備えるマスク部 （2) と、 前記呼吸口 （21) に近接して連通する空気取入用の通気口 （3) と、 前記通気 口 （3) に連通して呼気を前記呼吸口 （21) 側から導入し自由滞留させながら反対 側端に開口する排気口 （4) から大気へ排気する中が連通路状空洞で成る空简 （1) を備えることを特徴とする、 空気呼吸するだけで呼吸器を炭酸ガス曝露訓練できる炭 酸ガス曝露呼吸訓練具。

2. 前記通気口 （3) に開度調整装置 （32) を設けることを特徴とした請求項 1記載 の炭酸ガス曝露呼吸訓練具。

3. 前記空筒 （1) の主体が 1本の円管から成る請求項 1および請求項 2記載の炭酸ガ ス曝露呼吸訓練具。

4. 前記空简 （1) の主体を可撓性の材料で構成することを特徴とした請求項 1〜 3記 載の炭酸ガス曝露呼吸訓練具。