WO2020089976A1 - 健康促進装置 - Google Patents

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WO2020089976A1
WO2020089976A1 PCT/JP2018/040140 JP2018040140W WO2020089976A1 WO 2020089976 A1 WO2020089976 A1 WO 2020089976A1 JP 2018040140 W JP2018040140 W JP 2018040140W WO 2020089976 A1 WO2020089976 A1 WO 2020089976A1
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WO
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user
swing
health promotion
acceleration
rocking
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/040140
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English (en)
French (fr)
Inventor
あおい 小西
雅弘 秋下
泰宏 澤田
Original Assignee
株式会社甦蓑家
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Publication date
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61HPHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H1/00Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61HPHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H1/00Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • A61H1/02Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising

Definitions

  • the present invention relates to a health promotion device that promotes the health of the user based on moderate exercise.
  • An object of the present invention is to provide a health promotion device capable of relieving fatigue and fatigue.
  • the present invention is a health promotion device that promotes the health of the user based on a medical factor caused by moderate exercise, and is of a bicycle type used by the user.
  • a fitness bike that is a fitness machine, a swing generator that swings the entire fitness bike in the vertical direction, and a swing generator that is connected to the swing generator and configured to control the swing generated from the swing generator.
  • the rocking control device controls the rocking generator so as to be added to the cells in the brain.
  • the present invention thus configured, while the user is using the fitness bike, by swinging the user's head in the vertical direction, a proper exercise elucidated based on experiments is performed. Can be appropriately given to the user. As a result, it becomes possible to improve the condition of various diseases and recover from fatigue.
  • the effect of rocking and the effect of the fitness bike can be obtained at the same time. In other words, the effect of rocking that can improve the condition of various diseases and recovery from fatigue by proper exercise (equivalent to the effect obtained by walking or jogging) and the burden on the waist and knees is small.
  • the fitness bike is a seat that includes a seat on which the user sits and a backrest that leans against the back of the user, and a pedal that is provided in front of this seat and is used by the user for pedaling. And a pedaling part of the pedaling part by flexing and stretching in a posture in which the user directs his / her foot forward in a state where the user sits with his back resting on the backrest part of the seat. It is configured to be used for rowing.
  • the user bends and stretches the foot substantially in the anteroposterior direction in a sitting position with the back resting against the backrest and with the foot facing forward. Pedal by exercise.
  • the acceleration control device further includes an acceleration sensor that detects an acceleration generated in the vertical direction of the health promotion device due to the user using the fitness bike, and the swing control device is detected by the acceleration sensor.
  • the oscillating generator is set so that the acceleration obtained by adding the acceleration and the oscillating acceleration generated by the oscillating generator can add a desired shear stress to the cells in the brain of the user. Is configured to control.
  • the desired acceleration fluctuation can be obtained without depending on the vertical acceleration of the health promotion device caused by the use of the fitness bike (specifically, the pedaling motion of the user). The motion can be appropriately applied to the head by the rocking generator.
  • the swing control device swings such that the swing frequency is 1 to 3 Hz and the acceleration applied to the user's head by the swing is ⁇ 0.3 to 2 G. It is configured to control the generator. According to the present invention having such a configuration, it is possible to more effectively give the user a proper exercise elucidated based on an experiment.
  • the swing control device is configured to control the swing generation device such that the stroke in the vertical direction of swing is 8 cm or less. According to the present invention having such a configuration, it is possible to more effectively give the user a proper exercise elucidated based on an experiment.
  • the rocking control device is preferably configured to control the rocking generator so that the rocking is continued for 10 to 60 minutes. According to the present invention having such a configuration, it is possible to more effectively give the user a proper exercise elucidated based on an experiment.
  • the health promotion device of the present invention as a proper exercise elucidated on the basis of experiments, the user's head is oscillated in a vertical motion to improve the condition of various diseases and recover from fatigue. be able to.
  • the schematic diagram for demonstrating the principle of the health promotion apparatus by this invention The figure which shows the measurement result of the acceleration which arises in the head of a rat at the time of running on a treadmill. The figure which shows the measurement result of the acceleration which arises in a rat's head when a head moves up and down. The figure which shows the movement of the interstitial fluid in the cerebral cortex brought about by the vertical movement of the head of the rat in the contrast MRI experiment. The figure which shows the spreading
  • FIG. 3 is a diagram showing the spread of a contrast agent in the cerebral cortex in the y-axis direction due to the vertical movement of the head of a rat.
  • FIG. 3 is a diagram showing the spread of a contrast medium in the cerebral cortex in the z-axis direction due to the vertical movement of the head of a rat.
  • FIG. 5B is an enlarged view of a chain line portion in the drawing when there is no vertical head movement in FIG. 5A.
  • FIG. 5B is an enlarged view of a chain line portion in the figure in the case where there is vertical movement of the head in FIG. 5A.
  • FIG. 1 A chart showing the magnitude of shear stress applied to a blood vessel wall by blood flow.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram for explaining the operation of the cam type rocking generator when the cam type is adopted as the rocking generator of the health promotion device shown in FIG. 13.
  • FIG. 16 is another explanatory diagram for explaining the operation of the cam type rocking generator shown in FIG. 15.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram for explaining the operation of the solenoid type swing generator when the solenoid type is adopted as the swing generator of the health promotion device shown in FIG. 13.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram for explaining the operation of the solenoid type swing generator when the solenoid type is adopted as the swing generator of the health promotion device shown in FIG. 13.
  • FIG. 18 is another explanatory diagram for explaining the operation of the solenoid type swing generator shown in FIG. 17. Explanatory drawing about the effect
  • 1 is a schematic configuration diagram showing a health promotion device according to a first embodiment of the present invention.
  • the schematic block diagram which shows the health promotion apparatus by 2nd Example of this invention.
  • the acceleration of the rat's head during running on the treadmill is also in a direction other than the vertical direction (that is, the z-axis direction) (that is, the x-axis direction and the y-axis direction). A significant amount of acceleration was measured for each.
  • the acceleration of the rat's head when the head is moved up and down is measured almost only in the vertical direction (that is, the z-axis direction), and in other directions (that is, the x-axis direction).
  • Direction and y-axis direction no significant magnitude of acceleration was measured. That is, in the animal experiment using rats, similar results were obtained with respect to "acceleration" only in "vertical direction” (that is, z-axis direction) in both treadmill running and head up / down movement. , which suggests that the direction of acceleration (that is, the direction of oscillation) is one of the important parameters in moderate motion.
  • FIG. 5A, FIG. 5B, and FIG. 5C are diagrams showing the results of measuring the intracerebral pressure in the rat in the experiment of rat head up-and-down movement.
  • the rat head up-and-down movement showed 1 mmHg in the cerebral cortex. It shows that a pressure change (1/100 of the average blood pressure) occurs.
  • FIG. 5A shows the timing at which the transition from the sucking period to the expiring period was detected by the respiratory monitor in the state where the rat was sleeping under anesthesia, that is, the state where the head did not move up and down
  • FIG. 5B is a diagram showing the timing at which the transition from the sucking phase to the expiratory phase was detected by the respiratory monitor in the state of vertical movement
  • FIG. 5B is shown by the chain line in FIG. 5A in the state without vertical movement of the rat head.
  • FIG. 5C is an enlarged view of a portion shown by a chain line in FIG. 5A in a state in which there is vertical movement of the head of a rat, and shows a portion of 1 mmHg (1/100 of the average blood pressure) in the cerebral cortex. The change in pressure is indicated, and the change in pressure indicates the movement of interstitial fluid.
  • FIG. 6 is a diagram showing (i) pressure change without head up / down movement (black bar graph) and (ii) pressure change with head up / down movement (red bar graph), respectively.
  • FIG. 7A shows that the serotonin receptor localized from the cell surface to the inside of the cell due to shear stress (shear stress) on the nerve cell caused by the movement of “interstitial fluid”. ing.
  • FIG. 7B shows that the serotonin receptor changed its localization from the cell surface to the inside of the cell by the shear stress (shear stress) to the nerve cell caused by the movement of “interstitial fluid”.
  • FIG. 7C shows quantitatively that the serotonin receptor was localized from the cell surface to the inside of the cell due to shear stress (shear stress) on the nerve cell caused by the movement of “interstitial fluid”. Shows.
  • the inventor improves the sleep onset disorder by applying acceleration (vertical movement) to the head, that is, by giving an appropriate exercise to the head, and in addition to promoting sleep onset (sleep induction), We have come to the view that an effect can be expected for diseases and disorders.
  • acceleration vertical movement
  • a Hypertension (effect on central control area of blood pressure existing in medulla oblongata)
  • Diabetes effects on the glucose metabolism control region present in the hypothalamus
  • Dementia effect on hippocampus
  • Depression / schizophrenia effects on the cerebral cortex
  • FIG. 9 shows a decrease in blood pressure due to vertical head movement in hypertensive rats
  • FIG. 10 shows cognitive impairment (learning impairment) that occurs in a physical inactivity model mouse (bilateral hindlimb immobilized mouse).
  • the relief by head up and down movement is shown by the results of the Morris water maze test
  • FIG. 11 shows the improvement in glucose tolerance by head up and down movement in aged (32-week-old) mice.
  • “moderate exercise” means "applying a vertical motion load to the head”, and “medical factors” caused by this appropriate exercise are: This is the movement (flow) of the "interstitial fluid”.
  • “shear stress” stimulus is applied to the cells facing the “interstitial fluid”, and the “shear stress” is locally applied to the body. Will occur.
  • the “acceleration” derived by the mechanism for deriving the “acceleration” may be an “acceleration” having a shape such as an impulse shape as shown in FIG. (Not shown), the condition required for the mechanism is to derive any waveform-shaped acceleration as long as it is efficient in deriving the movement of interstitial fluid in the brain or the change in brain pressure. It may be one that does.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing a basic configuration of a health promotion device that promotes the health of the user based on the medical factors resulting from the appropriate exercise as described above. This health promotion device swings the head of a user in a sitting state up and down.
  • a health promotion device 100 shown in FIG. 13 is of a sitting up and down type, and has a seat portion 102 having a seat surface on which a user 101 sits, a push rod 103 connected to the seat portion 102, and a push rod 103 connected to the push rod 103. , A swing generation device 104 that causes the seat portion 102 to swing via the push rod 103, and a swing control device 105 that is connected to the swing generation device 104 and controls various operating characteristics of the swing generation device 104. And a storage box (housing) 106 that stores the push rod 103, the swing generation device 104, and the swing control device 105.
  • the seat portion 102 is formed of a material that can easily fit (fit) to the buttocks when the user 101 sits down, and the seat rod 102 generates rocking through the push rod 103. It is connected to the device 104.
  • fluctuation generator 104 is equipped with the mechanism for rocking
  • the seat portion 102 is provided as a portion used when the user 101 sits, but in another example, in addition to the seat portion 102, the back of the user 101 is provided.
  • the health promotion apparatus 100 may further be provided with a backrest for leaning against.
  • a headrest portion that holds the head of the user 101 may be further provided in the health promotion device 100.
  • FIG. 14 is a schematic configuration diagram of the swing control device 105 shown in FIG.
  • the rocking control device 105 is composed of respective parts 105-1 to 105-4 described in detail below, and the rocking generator 104 is constituted by these parts 105-1 to 105-4.
  • the operation of the swing generation device 104 is controlled so as to generate swings having the following specifications.
  • the frequency adjusting unit 105-1 is for adjusting the frequency of the oscillation output from the oscillation generating device 104, and the frequency is 1 to 3 Hz (1 to 3 times per second, that is, 60 to every minute). (180 times).
  • This numerical value corresponds to the normal heart rate (pulse) of a healthy adult and the average number of steps of a normal adult during normal walking. For example, when the number of steps was actually measured at a speed of 5 to 6 km / hour (normal running to a little fast walking), a result of about 2 steps per second was obtained.
  • the stroke adjusting unit 105-2 is for adjusting the stroke of the swing output from the swing generator 104, and is configured so that the stroke (width of vertical movement) can be set to 8 cm or less. Has been done. This value corresponds to that of a normal adult whose vertical head movement during normal walking is reported to be about 5 cm.
  • the mode setting unit 105-3 is for setting the vertical movement mode of the swing output from the swing generator 104, and the acceleration (impact) applied to the head is ⁇ 0.3 to It is configured to be 2 G (acceleration of about 0.3 to 2 times gravity). This numerical value corresponds to the value that the acceleration applied to the head during normal walking of a normal adult is reported to be about ⁇ 0.6 G. For example, when the vertical acceleration generated on the head is actually measured, a result of 0.5 G is obtained when walking at 4 km / h, a result of 0.6 G is obtained when walking at 5 km / h, and a result of 0.7 G when walking at 6 km / h.
  • the vertical movement mode may be impulse-type acceleration (impact) or sine-waveform acceleration, but is not limited to these shapes, and various factors and conditions during use. In consideration of the above, the vertical movement mode may be selected as a mode having a high efficiency of deriving “movement of interstitial fluid in the brain” or “change in brain pressure”.
  • the duration adjustment unit 105-4 is for adjusting the duration of the swing output from the swing generator 104, and is configured so that the duration of 10 to 60 minutes can be set. ing. This value is based on the time generally recommended for moderate exercise (up to about 60 minutes) and the duration of head up-down movement (30 minutes) used in animal experiments.
  • 15 and 16 are for explaining the operation of the cam type rocking
  • fluctuation generator 104a shown in FIG.15 and FIG.16 is equipped with the tappet 104a2, the cam 104a3, the cam side pulley 104a4, the belt 104a5, the motor 104a6, and the motor side pulley 104a7.
  • the cam type swing generator 104a rotates the cam 104a3 via the motor side pulley 104a7, the belt 104a5, and the cam side pulley 104a4 to move the tappet 104a2.
  • the push rod 103 is vertically moved to swing the seat portion 102 in the vertical direction (vertical direction; z-axis direction).
  • 17 and 18 are explanatory views for explaining the operation of the solenoid type swing generator 104b when a solenoid type is adopted as the mechanism of the swing generator 104 shown in FIG.
  • the solenoid type swing generator 104b shown in FIGS. 17 and 18 includes a plunger 104b2, an electromagnet 104b3, a magnet 104b4, and a spring 104b5.
  • the operation of the health promotion device 100 shown in FIGS. 13 to 18 will be described.
  • the posture of the user 101 when using the health promotion apparatus 100 is “sitting position” as shown in FIG. 13, and the seat portion 102 is moved in the vertical direction (vertical direction; z-axis direction) by the mechanism as described above. ),
  • the vertical “acceleration” is derived from the head 101-1 of the user 101.
  • one of the devices that can be considered as a device for deriving the vertical “acceleration” to the head 101-1 of the user 101 is the “seating up / down motion type” health promotion device 100.
  • the “sitting up and down type” health promotion device 100 not only the head 101-1 of the user 101, but also the thoracoabdomen (including aorta, visceral fat, liver, kidneys) and spine (thoracic / lumbar vertebrae) ),
  • the “acceleration” can be derived.
  • “moderate exercise” is also effective for metabolic syndrome, osteoporosis, etc.
  • the range of the target disease / disorder can be further expanded. Is possible.
  • FIG. 19 is an explanatory diagram of actions and effects of the health promotion device 100 described above.
  • FIG. 19 shows the systolic blood pressure, the diastolic blood pressure, the average blood pressure of the systolic blood pressure and the diastolic blood pressure, and the pulse rate (heart rate) of the subject (user) of the health promotion device 100 in order from the top.
  • the broken line indicates the experimental results of a plurality of subjects (5 persons), and the solid line indicates the average value of the experimental results of these plurality of subjects.
  • Subjects 5 adult men and women with systolic blood pressure of 135 mmHg or higher (relatively hypertensive)
  • Frequency of oscillation of health promotion device 100 2 Hz
  • Stroke of the health promotion device 100 3 cm -Acceleration given to the head of the subject by swinging the health promotion device 100: Subject 1, 2, 4, 5 is given 1.0 G acceleration, and subject 3 is given 0.6 G acceleration.
  • the results were obtained that the systolic blood pressure and the mean blood pressure decreased in all of the five subjects. Specifically, the systolic blood pressure falls by 10.4 mmHg on average, the diastolic blood pressure falls by 4.4 mmHg on average, and the average blood pressure of systolic blood pressure and diastolic blood pressure falls by 6.4 mmHg on average. Results were obtained. Therefore, it has been proved that the health promotion device 100 described above can obtain the effect of improving hypertension. Further, according to the health promotion device 100, the pulse rate also decreases in the four subjects (the subject 2 does not record the pulse rate at the start of the test), specifically, the pulse rate is 3.3 times on average.
  • the result obtained was a decrease of 1 / min.
  • the present inventor conducted various experiments in addition to the above-mentioned experiments. For example, the experiment was performed by setting the oscillation frequency to 0.9 Hz ( ⁇ 1 Hz) or setting the acceleration applied to the subject's head by the oscillation to 0.2 G ( ⁇ 0.3 G). It was Under these experimental conditions, the systolic blood pressure and the diastolic blood pressure hardly changed, and the pulse rate hardly changed. In other words, the above-described improvement effect cannot be obtained with a low frequency or a small acceleration swing.
  • Example of health promotion device Next, various examples in which the health promotion device 100 (see FIGS. 13 to 18) according to the embodiment of the present invention described above is more concretely described. In addition, below, about the structure and control similar to the health promotion apparatus 100 mentioned above, those description is abbreviate
  • FIG. 20 is a schematic configuration diagram of a health promotion device according to the first embodiment of the present invention.
  • the health promotion apparatus 200 includes a fitness bike 202 (in other words, an exercise bike (registered trademark)), which is a bicycle-type fitness machine (exercise equipment), and a lower part of the fitness bike 202.
  • a push rod 203 connected to the push rod 203, a swing generator 204 connected to the push rod 203 to generate swing in the fitness bike 202 via the push rod 203, and a swing generator 204 connected to the swing generator 204.
  • a swing control device 205 for controlling various operation characteristics of the 204, a storage box (housing) 206 for storing the push rod 203, the swing generation device 204, the swing control device 205, and the like, and a vertical direction of the storage box 206. And an acceleration sensor 208 for detecting the generated acceleration.
  • the push rod 203, the swing generator 204, the swing control device 205, and the storage box 206 of the health promotion apparatus 200 according to the first embodiment are basically the same as the push rod 103 of the health promotion apparatus 100 described above. It is the same as the motion generator 104 (including the cam type swing generator 104a and the solenoid type swing generator 104b), the swing controller 105, and the storage box 106.
  • the health promotion apparatus 200 according to the first embodiment differs from the health promotion apparatus 100 in that it includes a fitness bike 202 and an acceleration sensor 208.
  • the fitness bike 202 mainly includes a foot padding section 202a including a pedal 202a1 for the user 101 to pedal with his / her feet, a saddle 202b for the user 101 to sit on, and a user 101. And a handle 202c for gripping.
  • the fitness bike 202 is of a so-called upright type. That is, the fitness bike 202 has a forward bending posture in which the user 101 holds the front handle 202c, and in a posture close to an upright posture in which the buttocks are placed on the saddle 202b, the pedals 202a1 of the foot pad 202a1 are bent and extended in the vertical direction. It is configured to be used for rowing.
  • the health promotion device 200 functions to swing the user 101 on the fitness bike 202 in the vertical direction. That is, the swing control device 205 of the health promotion apparatus 200 swings the head 101-1 of the user 101 in a vertical direction when the user 101 is using the fitness bike 202. Control the generator 204. As a result, while the user 101 is using the fitness bike 202, the user 101 is given appropriate exercise that has been elucidated based on an experiment to improve the condition of various diseases and recover from fatigue. be able to.
  • the effect of rocking and the effect of the fitness bike 202 are obtained at the same time. be able to.
  • the effect of rocking that can improve the condition of various diseases and recovery from fatigue by appropriate exercise (corresponding to the effect obtained by walking or jogging) and the burden on the waist and knees is small.
  • the effect of the fitness bike 202 that the shape-up effect and the muscle strength-enhancing effect can be obtained by the oxygen exercise can be obtained at the same time.
  • the health promotion device 200 is used. By using it, two effects can be obtained at the same time. As a result, it is possible to significantly reduce the time required to obtain the two effects.
  • the health promotion device 200 is very effective for a person who does not exercise due to lack of such time.
  • This health promotion device 200 can obtain the effect of walking or jogging and the effect of a fitness bike (or cycling) at the same time, so that the time for obtaining these two effects can be significantly reduced. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to appropriately reduce the time for obtaining such a desired effect, and thus it is possible to effectively promote the use of the health promotion apparatus 200.
  • the content of control of the rocking generator 204 by the rocking controller 205 of the health promotion apparatus 200 in the first embodiment (specifically, rocking frequency, rocking stroke, rocking).
  • the acceleration applied to the head 101-1 and the duration of the rocking are the same as the control contents of the rocking generator 104 by the rocking controller 105 of the health promotion apparatus 100 described above.
  • the swing control device 205 controls the acceleration of the swing by the swing generation device 204 based on the acceleration of the storage box 206 detected by the acceleration sensor 208. Therefore, it is different from the health promotion device 100 described above.
  • the rocking control device 205 determines that the acceleration of the storage box 206 detected by the acceleration sensor 208, that is, the acceleration generated in the component below the fitness bike 202 and the rocking generation device 204.
  • the acceleration which is the sum of the acceleration of the rocking generated, is an acceleration that can apply a desired shear stress to cells in the brain of the user 101, specifically, an acceleration in the range of ⁇ 0.3 to 2G.
  • the rocking control device 205 subtracts the acceleration generated in the components below it by using the fitness bike 202 from the desired acceleration to be applied to the head 101-1 by the rocking, and then the rocking control device 205.
  • the control is performed so as to be generated from 204.
  • a desired acceleration is generated by the swing generation device 204 regardless of the vertical acceleration of the health promotion apparatus 200 due to the use of the fitness bike 202 (specifically, the user's pedaling operation).
  • the swing can be appropriately added to the head 101-1.
  • FIG. 21 is a schematic configuration diagram of a health promotion device according to a second embodiment of the present invention.
  • a health promotion apparatus 300 includes a fitness bike 302 (in other words, an exercise bike (registered trademark)), which is a bicycle-type fitness machine (exercise equipment), and a fitness bike 302 below the fitness bike 302.
  • a push rod 303 connected to the push rod 303, a swing generator 304 connected to the push rod 303 and configured to generate swing on the fitness bike 302 via the push rod 303, and a swing generator 304 connected to the swing generator 304.
  • a swing control device 305 that controls various operating characteristics of the 304, a storage box (housing) 306 that stores the push rod 303, the swing generation device 304, the swing control device 305, and the like, and a vertical direction of the storage box 306. And an acceleration sensor 308 that detects the generated acceleration.
  • the configurations of the push rod 303, the swing generation device 304, the swing control device 305, and the storage box 306 of the health promotion device 300 according to the second embodiment are basically the push rod 103 of the health promotion device 100 and the swing motion. It is the same as the motion generator 104 (including the cam type swing generator 104a and the solenoid type swing generator 104b), the swing controller 105, and the storage box 106.
  • the health promotion apparatus 300 according to the second embodiment differs from the health promotion apparatus 100 in that it includes a fitness bike 302 and an acceleration sensor 308.
  • the fitness bike 302 mainly includes a foot padding portion 302a including a pedal 302a1 and a crank for the user 101 to pedal with a foot, a seat portion 302b1 on which the user 101 sits, and a back of the user 101.
  • the fitness bike 302 is of a so-called recumbent type. That is, in the fitness bike 302, when the user 101 sits with his back resting on the backrest portion 302b2, the bending of the footpad portion 302a is performed by the bending movement of the user 101 in a substantially front-back direction in a posture in which the foot is directed forward.
  • the pedal 302a1 is configured to be used for pedaling.
  • the rocking control device 305 moves the head 101-1 of the user 101 in the vertical direction when the user 101 is using the fitness bike 302.
  • the swing generator 304 is controlled to swing.
  • the effect of rocking improves the effect of various medical conditions and recovery from fatigue by moderate exercise
  • fitness The effect of the bike 302 (the shape-up effect and the muscle-strengthening effect of aerobic exercise that exerts less burden on the waist and knees) can be obtained at the same time, and as a result, the time for obtaining these two effects is significantly reduced. It becomes possible.
  • the fitness bike 302 since the fitness bike 302 is configured as a recumbent type, when the user 101 uses the fitness bike 302, the user 101 is in a sitting position with his back resting on the backrest 302b2. In a posture in which the foot is directed forward, the pedal 302a1 is rowed by a bending and stretching motion of the foot in a substantially front-back direction.
  • the head 101 during pedaling that is, during flexion and extension of the foot for pedaling. It is possible to suppress the movement of -1. Therefore, according to the second embodiment, the acceleration (impact) applied to the head 101-1 due to the swing can be stabilized, and an appropriate motion can be applied to the head 101-1 more effectively. Is possible.
  • fluctuation control apparatus 305 of the health promotion apparatus 300 in 2nd Example (specifically, rocking
  • the acceleration applied to the head 101-1 and the duration of the rocking are the same as the control contents of the rocking generator 104 by the rocking controller 105 of the health promotion apparatus 100 described above.
  • the swing control device 305 controls the acceleration of the swing by the swing generation device 304 based on the acceleration of the storage box 306 detected by the acceleration sensor 308. Therefore, it is different from the health promotion device 100 described above.
  • the content of this control is the same as that of the health promotion device 200 in the first embodiment.
  • the swing control device 305 generates the acceleration of the storage box 306 detected by the acceleration sensor 308, that is, the acceleration generated in the component below the fitness bike 302, and the swing generation device 304.
  • Oscillation so that the acceleration obtained by adding the acceleration of the oscillation is an acceleration capable of applying a desired shear stress to cells in the brain of the user 101, specifically, an acceleration in the range of ⁇ 0.3 to 2G.
  • Control the generator 304 Also by this, the desired acceleration is generated by the rocking generator 304, regardless of the vertical acceleration of the health promotion apparatus 300 due to the use of the fitness bike 302 (specifically, the user pedaling).
  • the swing of can be appropriately added to the head 101-1.

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Abstract

適度な運動に起因する医学的な要因に基づいて、使用者101の健康を促進する健康促進装置200であって、使用者101により使用される自転車型のフィットネスマシンであるフィットネスバイク202と、フィットネスバイク202全体を上下方向に揺動させる揺動発生装置204と、揺動発生装置204に接続され、当該揺動発生装置204から発生される揺動を制御するように構成された揺動制御装置205と、を有し、使用者101がフィットネスバイク202を使用しているときに、使用者101の健康を促進すべく、使用者101の脳内における間質液を動かして所望のせん断応力を脳内の細胞に付加するように、揺動制御装置205が揺動発生装置204を制御する。

Description

健康促進装置
 本発明は、適度な運動に基づいて使用者の健康を促進する健康促進装置に関する。
 現代の日常生活環境では、ストレスが溜り易くなってきており、多くの人々は、ストレスを解消して、少しでもリラックスした状態で暮らせるような生活環境を望んでいる。そのような人々の要望に対して、適度な運動を行うことにより、ストレスを解消して、健康な状態を維持・促進することが推奨されている。
 しかしながら、適度な運動の定義付けは、医療的観点からは、必ずしも明確なものではなく、ときには、過度な運動を行うことによって、かえって健康を害する場合も起こり得る。
 そのような状況を踏まえて、昨今、身体全体或いはその一部位に運動をもたらすように構成された健康促進装置が多く開発されているが(例えば特許文献1参照)、これらの健康促進装置は、医学的な要因が解明されないままに、例えば、肩のコリをほぐす、ツボを刺激する等、単なる経験則に基づいて開発された装置がほとんどであった。
特開2006-020651号公報
 従って、これまでに開発された装置では、適度な運動に起因する医学的な要因に基づいて、様々な疾患の病状の改善や疲労回復を図ることができないという問題点があった。
 本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、実験において解明された適度な運動に起因する医学的な要因に基づいて、使用者に対して様々な疾患の病状の改善や疲労回復を図ることができる健康促進装置を提供することを目的とする。
 上記の目的を達成するために、本発明は、適度な運動に起因する医学的な要因に基づいて、使用者の健康を促進する健康促進装置であって、使用者により使用される自転車型のフィットネスマシンであるフィットネスバイクと、フィットネスバイク全体を上下方向に揺動させる揺動発生装置と、揺動発生装置に接続され、当該揺動発生装置から発生される揺動を制御するように構成された揺動制御装置と、を有し、使用者がフィットネスバイクを使用しているときに、使用者の健康を促進すべく、使用者の脳内における間質液を動かして所望のせん断応力を脳内の細胞に付加するように、揺動制御装置が揺動発生装置を制御する、ことを特徴とする。
 このように構成された本発明によれば、使用者がフィットネスバイクを使用している最中において、使用者の頭部を上下方向に揺動させることで、実験に基づき解明された適度な運動を使用者に適切に付与することができる。その結果、様々な疾患の病状の改善や疲労回復を図ることが可能となる。
 特に、本発明によれば、フィットネスバイクの使用中に使用者の頭部に揺動を付与するので、揺動付与による効果と、フィットネスバイクによる効果とを同時に得ることができる。すなわち、適度な運動により様々な疾患の病状の改善や疲労回復を図ることができるという揺動付与による効果(例えば散歩やジョギングにより得られる効果に相当する)と、腰や膝に与える負担が少ない有酸素運動によりシェイプアップ効果や筋力増強効果を得ることができるというフィットネスバイクによる効果と、を同時に得ることができる。通常、このような2つの効果を得るには、例えば散歩又はジョギングとフィットネスバイクの使用(サイクリングでもよい)とを別々に行う必要があるが、本発明によれば、健康促進装置を使用することで2つの効果を同時に得ることができる。その結果、これら2つの効果を得るための時間を大幅に削減することが可能となる。
 本発明において、好ましくは、フィットネスバイクは、使用者が座る座部及び使用者の背中をもたせ掛ける背もたれ部を含むシートと、このシートよりも前方に設けられ、使用者が足で漕ぐためのペダルを少なくとも含む足漕ぎ部と、を有し、使用者が背中をシートの背もたれ部にもたせ掛けて座った状態において、使用者が足を前方に向けた姿勢での屈伸運動により足漕ぎ部のペダルを漕ぐように使用可能に構成されている。
 このように構成された本発明では、使用者は、フィットネスバイクを使用する場合、背中を背もたれ部にもたせ掛けて座った姿勢で且つ足を前方に向けた姿勢において、足の略前後方向における屈伸運動によりペダルを漕ぐ。このようなフィットネスバイクによれば、足漕ぎ中(つまりペダルを漕ぐための足の屈伸運動中)における頭部の動きを抑制することができる。したがって、本発明によれば、揺動により頭部に付与される加速度(衝撃)を安定させることができ、適度な運動をより効果的に頭部に付与することが可能となる。
 本発明において、好ましくは、使用者によるフィットネスバイクの使用に起因して健康促進装置の上下方向に発生する加速度を検出する加速度センサを更に有し、揺動制御装置は、加速度センサにより検出された加速度と、揺動発生装置から発生される揺動の加速度とを足し合わせた加速度が、所望のせん断応力を使用者の脳内の細胞に付加可能な加速度となるように、揺動発生装置を制御するように構成されている。
 このように構成された本発明によれば、フィットネスバイクの使用(具体的には使用者によるペダルを漕ぐ動作)に起因する健康促進装置の上下方向の加速度によらずに、所望の加速度の揺動を揺動発生装置によって頭部に適切に付加することができる。
 本発明において、好ましくは、揺動制御装置は、揺動の周波数が1~3Hzとなり、且つ、揺動により使用者の頭部に加わる加速度が±0.3~2Gとなるように、揺動発生装置を制御するように構成されている。
 このように構成された本発明によれば、実験に基づき解明された適度な運動を、より効果的に使用者に付与することができる。
 本発明において、好ましくは、揺動制御装置は、揺動の上下方向におけるストロークが8cm以下なるように、揺動発生装置を制御するように構成されている。
 このように構成された本発明によれば、実験に基づき解明された適度な運動を、より効果的に使用者に付与することができる。
 本発明において、好ましくは、揺動制御装置は、揺動を10~60分間持続させるように、揺動発生装置を制御するように構成されている。
 このように構成された本発明によれば、実験に基づき解明された適度な運動を、より効果的に使用者に付与することができる。
 本発明の健康促進装置によれば、実験に基づいて解明された適度な運動として、使用者の頭部に上下動の揺動を与えることにより、様々な疾患の病状の改善や疲労回復を図ることができる。
本発明による健康促進装置の原理を説明するための模式図。 トレッドミル走行時にラットの頭部に生じる加速度の測定結果を示す図。 頭部上下動時にラットの頭部に生じる加速度の測定結果を示す図。 造影MRIの実験において、ラットの頭部上下動によりもたらされた大脳皮質内の間質液の動きを示す図。 ラットの頭部上下動によるx軸方向に対する大脳皮質内の造影剤の広がりを示す図。 ラットの頭部上下動によるy軸方向に対する大脳皮質内の造影剤の広がりを示す図。 ラットの頭部上下動によるz軸方向に対する大脳皮質内の造影剤の広がりを示す図。 ラットの頭部上下動の有無における脳内圧計測の結果を示す図。 図5Aにおいて頭部上下動が無い場合における、図中の鎖線部分の拡大図。 図5Aにおいて頭部上下動が有る場合における、図中の鎖線部分の拡大図。 (i)頭部上下動なしの場合の圧変化(黒色の棒グラフ)及び(ii)頭部上下動ありの場合の圧変化(赤色の棒グラフ)をそれぞれ示す図。 「間質液」が動いたことで生じる、神経細胞へのせん断応力(シアストレス)により、セロトニン受容体が細胞表面から細胞の内部へと局在を変えたことを示す図。 「間質液」が動いたことで生じる、神経細胞へのせん断応力(シアストレス)により、セロトニン受容体が細胞表面から細胞の内部へと局在を変えたことを示す別の図。 「間質液」が動いたことで生じる、神経細胞へのせん断応力(シアストレス)により、セロトニン受容体が細胞表面から細胞の内部へと局在を変えたことを定量的に示す更に別の図。 血流により血管壁に加わるせん断応力の大きさを示す図表。 高血圧ラットの頭部上下動による血圧下降を示す図。 身体不活動モデルマウス(両側後肢不動化マウス)で生じる認知障害(学習障害)と頭部上下動によるその救済をモリス水迷路試験の結果で示した図。 高齢(32週齢)マウスの頭部上下動による耐糖能改善を示す図。 本発明の実施形態による健康促進装置によって導出されるインパルス形の「加速度」の一例を示す図。 本発明の実施形態による健康促進装置の基本構成を示す概略図。 図13に示した健康促進装置の揺動制御装置を示す概略構成図。 図13に示した健康促進装置の揺動発生装置としてカム式を採用した場合のカム式揺動発生装置の動作を説明するための説明図。 図15に示したカム式揺動発生装置の動作を説明するための別の説明図。 図13に示した健康促進装置の揺動発生装置としてソレノイド式を採用した場合のソレノイド式揺動発生装置の動作を説明するための説明図。 図17に示したソレノイド式揺動発生装置の動作を説明するための別の説明図。 本発明の実施形態による健康促進装置の作用及び効果についての説明図。 本発明の第1実施例による健康促進装置を示す概略構成図。 本発明の第2実施例による健康促進装置を示す概略構成図。
 以下、本発明の実施形態による健康促進装置を、図面を参照して説明する。
 [実験結果]
 まず、本発明の実施形態による健康促進装置の構成を説明する前に、本発明者によって実験で解明された「適度な運動」と、それに起因する「医学的な要因」について説明する。
 本発明者は、マウスやラット(以下、ラットと略称する)を用いた実験では、図1の模式図で示すように、ラットの「トレッドミル走行時」と「頭部上下動時」とにおけるラットの頭部に生じる「加速度」(以下、「揺動」と称する場合もある)を三次元座標軸の3つの方向、即ち、x軸方向、y軸方向、及びz軸方向でそれぞれ計測したところ、トレッドミル走行時においては、図2Aに示すような結果、そして頭部上下動時においては、図2Bに示すような結果をそれぞれ得た。
 即ち、トレッドミル走行をしている時のラットの頭部の加速度は、図2Aに示すように、上下方向(即ち、z軸方向)以外の方向(即ち、x軸方向及びy軸方向)でもかなりの大きさの加速度がそれぞれ測定された。
 他方、頭部上下動を行った時のラットの頭部の加速度は、図2Bに示すように、ほぼ上下方向(即ち、z軸方向)のみで測定され、それ以外の方向(即ち、x軸方向及びy軸方向)では、顕著な大きさの加速度が測定されなかった。
 即ち、ラットを用いた動物実験では、「加速度」に関して、トレッドミル走行及び頭部上下動のいずれにおいても、「上下方向」(即ち、z軸方向)でのみ同様な結果が得られたということを示しており、それは、適度な運動において加速度の方向(即ち、揺動の方向)が重要なパラメータの一つであるということを示唆している。
 更に、造影MRIの実験において、ラットの頭部上下動では、図3に示すように、大脳皮質内の間質液は、主に前後方向に動く(流れる)(3次元座標系では、前後方向としてy軸方向を想定:図3参照)。その結果、適度な運動において「頭部を振る方向」が重要なパラメータの別の一つであるということを示唆している。
 図4A、図4B、図4Cは、大脳内における造影剤の広がりの大きさ(単位:mm)を縦軸に、そして造影剤注入後の経過時間(単位:分)を横軸にそれぞれ示して、頭部上下動なし(黒色)の場合と頭部上下動あり(赤色)の場合とをそれぞれ3次元座標系のx軸方向(左右方向)、y軸方向(前後方向)、及びz軸方向(上下方向)に関してグラフにして示したものである。これらのグラフからも、大脳皮質内の間質液は、主に前後方向(図4Bのy軸方向)に動くことが理解できる。
 図5A、図5B、図5Cは、ラットの頭部上下動の実験における、(ラットの)脳内圧計測の結果を示す図であり、実験結果としてラット頭部上下動で、大脳皮質内に1mmHg(平均血圧の100分の1)の圧変化が生じることを示している。
 図5Aは、ラットが麻酔で寝ている状態、即ち、頭部上下動がない状態における、呼吸モニターにて、吸期から呼期への移行が検出されたタイミングを示すと共に、ラットの頭部上下動がある状態における、呼吸モニターにて、吸期から呼期への移行が検出されたタイミングを示す図、図5Bは、ラットの頭部上下動がない状態における図5A中に鎖線で示した部分の拡大図、図5Cは、ラットの頭部上下動がある状態における図5A中に鎖線で示した部分の拡大図であり、大脳皮質内に1mmHg(平均血圧の100分の1)の圧変化が生じていることを示し、圧変化が生じていることは、間質液の動き示していることになる。
 更に、図6は、(i)頭部上下動なしの場合の圧変化(黒色の棒グラフ)及び(ii)頭部上下動ありの場合の圧変化(赤色の棒グラフ)をそれぞれ示す図である。
 上述したように、頭部の加速度(揺動)によって脳内間質液が動くことが確認された。
 「間質液」が動いたことで生じる、(1)細胞へのせん断応力(シアストレス)の大きさは、図3、図4、図5、図6に示した実験結果から0.6~3.6Paと試算され、(2)血管壁に加わるせん断応力の大きさは、図8の表8-1に示す通りである。
 なお、図7Aは、「間質液」が動いたことで生じる、神経細胞へのせん断応力(シアストレス)により、セロトニン受容体が細胞表面から細胞の内部へと局在を変えたことを示している。図7Bは、「間質液」が動いたことで生じる、神経細胞へのせん断応力(シアストレス)により、セロトニン受容体が細胞表面から細胞の内部へと局在を変えたことを示している。図7Cは、「間質液」が動いたことで生じる、神経細胞へのせん断応力(シアストレス)により、セロトニン受容体が細胞表面から細胞の内部へと局在を変えたことを定量的に示している。
 そして、発明者は、頭部に加速度(上下動)を加えること、即ち頭部に適度な運動を付与することによって、入眠障害を改善し、入眠を促すこと(睡眠誘導)以外にも以下の疾患や障害に対しても効果が期待され得るという見解に至った。
 (a)高血圧(延髄に存在する血圧の中枢性調節領域などへの作用)
 (b)糖尿病(視床下部に存在する糖代謝調節領域などへの作用)
 (c)認知症(海馬への作用)
 (d)鬱・統合失調症(大脳皮質などへの作用)
 例えば、上記の見解の根拠は、(a)、(c)については、動物実験のデータ、(b)については、糖尿病に関するこれまでの知見に基づく推定、そして(d)については、セロトニンのデータからの推定、にそれぞれ基づくものである。より具体的には、図9は、高血圧ラットの頭部上下動による血圧下降を示しており、図10は、身体不活動モデルマウス(両側後肢不動化マウス)で生じる認知障害(学習障害)と頭部上下動によるその救済を、モリス水迷路試験の結果で示しており、図11は、高齢(32週齢)マウスの頭部上下動による耐糖能改善を示している。
 本発明の実施形態による健康促進装置においては、「適度な運動」とは、「頭部に上下動負荷を加える」ことであり、この適度な運動に起因した「医学的な要因」とは、「間質液」の動き(流れ)であり、この間質液の動きの結果、「間質液」に面した細胞に「せん断応力」(シアストレス)刺激が加わって、身体局所に「シアストレス」が生じる。
 そこで、本発明の実施形態による健康促進装置を、より具体的な構成とするためには、使用者の頭部において、そのz軸方向(上下方向)に「加速度」(衝撃)を導出するメカニズム(機構)が必要である。
 なお、「加速度」を導出するメカニズムによって導出される「加速度」は、例えば図12に示すようなインパルス形のような形状の「加速度」であってもよいし、或いは正弦波形のような形状(図示せず)であってもよく、メカニズムに必要とされる条件は、脳内間質液の動き或いは脳内圧の変化の導出効率がよいものであれば、どのような波形形状の加速度を導出するものであってもよい。
 [健康促進装置の基本構成]
 次に、本発明の実施形態による健康促進装置の基本構成について説明する。図13は、上述したような適度な運動に起因した医学的な要因に基づいて使用者の健康を促進する健康促進装置の基本構成を示す概略図である。この健康促進装置は、座った状態にある使用者の頭部を上下方向に揺動させるものである。
 図13に示す健康促進装置100は、座位上下動方式のもので、使用者101が座る座面を有する座部102と、座部102に接続されたプッシュロッド103と、プッシュロッド103に接続され、プッシュロッド103を介して座部102に揺動を発生させる揺動発生装置104と、揺動発生装置104に接続され、揺動発生装置104の様々な動作特性を制御する揺動制御装置105と、プッシュロッド103、揺動発生装置104及び揺動制御装置105を収納する収納ボックス(ハウジング)106と、を備えている。
 座部102は、使用者101が座ったときに臀部(buttocks)に容易にフィット(適合)することができる素材で形成されており、プッシュロッド103を介して、揺動を発生する揺動発生装置104と接続されている。揺動発生装置104は、座部102を所定のスペックで揺動させるためのメカニズムを備えている。このメカニズムについては、後述する。
 なお、図13に示す健康促進装置100では、使用者101が座る際に用いられる部分として座部102しか設けられていないが、他の例では、座部102に加えて、使用者101の背中をもたせ掛ける背もたれ部を、健康促進装置100に更に設けてもよい。また、この背もたれ部と共に、使用者101の頭部を保持するヘッドレスト部を、健康促進装置100に更に設けてもよい。このようなヘッドレスト部を設けた場合、使用者101の頭部をヘッドレスト部に保持させた状態で揺動を発生させることで、この揺動により頭部に付与される加速度(衝撃)を安定させることが可能となる。
 図14は、図13に示す揺動制御装置105の概略構成図である。図14に示すように、揺動制御装置105は、以下に詳述する各部105-1~105-4で構成されており、これら各部105-1~105-4により、揺動発生装置104が以下に示すスペックの揺動を発生するように、揺動発生装置104の動作を制御するように構成されている。
 (1)周波数調整部105-1は、揺動発生装置104から出力される揺動の周波数を調整するためのものであり、周波数を1~3Hz(毎秒1~3回、すなわち毎分60~180回)に設定可能なように構成されている。この数値は、健常成人の正常心拍数(脈拍)及び健常成人の通常歩行時の平均的歩数に対応するものである。例えば、時速5~6km(通常走行~やや速歩き程度)で歩数を実測したところ、毎秒2歩程度という結果が得られた。
 (2)ストローク調整部105-2は、揺動発生装置104から出力される揺動のストロークを調整するためのものであり、ストローク(上下動の幅)を8cm以下に設定可能なように構成されている。この数値は、健常成人の通常歩行中の頭部上下動が約5cmと報告されているものに対応させたものである。
 (3)モード設定部105-3は、揺動発生装置104から出力される揺動の上下動のモードを設定するためのものであり、頭部に加わる加速度(衝撃)が±0.3~2G(重力の0.3~2倍程度の加速度)であるように構成されている。この数値は、健常成人通常歩行時に頭部に加わる加速度が±0.6G程度と報告されているものに対応させたものである。例えば、頭部に生じる上下方向の加速度を実測したところ、時速4km歩行では0.5Gという結果が得られ、時速5km歩行では0.6Gという結果が得られ、時速6km歩行では0.7Gという結果が得られ、時速7km歩行(速歩き)では1.0Gという結果が得られ、時速8km走行では1.5Gという結果が得られ、時速9km走行では1.8Gという結果が得られた。なお、ラットを用いた実験では、頭部の上下方向の加速度が1Gとなる上下動負荷が有効であった。
 上下動のモードについて、インパルス形の加速度(衝撃)であってもよいし、正弦波形の加速度であってもよいが、それらの形に限定されるものではなく、使用時の様々な要因、状況等を考慮した上で、「脳内間質液の動き」或いは「脳内圧の変化」の導出効率がよい形のもの上下動のモードとして選択すればよい。
 (4)持続時間調整部105-4は、揺動発生装置104から出力される揺動の持続時間を調整するためのものであり、10~60分の持続時間を設定可能なように構成されている。この数値は、適度な運動として一般的に推奨されている時間(60分間程度まで)及び動物実験で用いた頭部上下動の持続時間(30分間)に基づくものである。
 図15及び図16は、図13に示した健康促進装置100を構成する揺動発生装置104のメカニズムの一例としてカム式を採用した場合のカム式揺動発生装置104aの動作を説明するための説明図である。
 図15及び図16に示したカム式揺動発生装置104aは、タペット104a2と、カム104a3と、カム側プーリ104a4と、ベルト104a5と、モータ104a6と、モータ側プーリ104a7とを備えている。
 図15及び図16に示すように、カム式揺動発生装置104aは、モータ104a6が回転するとモータ側プーリ104a7、ベルト104a5、及びカム側プーリ104a4を介して、カム104a3が回転してタペット104a2を上下運動させることにより、プッシュロッド103を上下動させて座部102を上下方向(鉛直方向;z軸方向)に揺動させるように構成されている。
 図17及び図18は、図13に示した揺動発生装置104のメカニズムとしてソレノイド式を採用した場合のソレノイド式揺動発生装置104bの動作を説明するための説明図である。
 図17及び図18に示したソレノイド式揺動発生装置104bは、プランジャー104b2と、電磁石104b3と、マグネット104b4と、スプリング104b5とを備えている。
 図17及び図18に示すように、ソレノイド式揺動発生装置104bは、電磁石104b3に通電すると、マグネット104b4が上方向に移動してプランジャー104b2がプッシュロッド103を押し上げる。また、電磁石104b3の通電を切ると、マグネット104b4は、スプリング104b5により下方向に押し下げられて、プッシュロッド103も下方向に戻る。このような動作を繰り返すことにより、プッシュロッド103を上下動させて座部102を上下方向(鉛直方向;z軸方向)に揺動させるように構成されている。
 図13乃至図18に示した健康促進装置100の動作を説明する。
 健康促進装置100を使用する時の使用者101の姿勢は、図13に示すように、「座位」であり、座部102を、上述したようなメカニズムにより、上下方向(鉛直方向;z軸方向)に揺動させることにより、使用者101の頭部101-1に上下方向の「加速度」を導出する。
 また、健康促進装置100を使用する時には、使用者101の胸腹部及び脊椎(胸椎・腰椎)にも上下方向の「加速度」が生じる。そして、走行・歩行時に胸腹部及び脊椎に生じる「加速度」も主に上下方向の「加速度」であると考えられるので、健康促進装置100を使用することにより、「加速度」という視点からみれば、「走行・歩行時の状態」を使用者101に対して再現することになる。
 発明者が、本願発明を出願する時点で、動物実験等に基づいてその有効性を確認することができているものは、使用者101の頭部101-1の上下方向の「加速度」のみである。従って、使用者101の頭部101-1に上下方向の「加速度」を導出するための装置として考えられるものの一つが「座位上下動方式」の健康促進装置100である。
 上述した「座位上下動方式」の健康促進装置100であれば、使用者101の頭部101-1のみならず、胸腹部(大動脈、内臓脂肪、肝臓、腎臓を含む)や脊椎(胸椎・腰椎)にも「加速度」を導出することができる。そして、「適度な運動」がメタボリックシンドロームや骨粗鬆症等にも有効であるという点を考慮すると、このような健康促進装置100を使用することにより、その対象となる疾患・障害の範囲をより広げることが可能である。
 次に、図19は、上述した健康促進装置100による作用及び効果についての説明図である。図19は、上から順に、健康促進装置100の被験者(使用者)の収縮期血圧、拡張期血圧、収縮期血圧と拡張期血圧との平均血圧、脈拍数(心拍数)を示している。また、図19において、破線は、複数の被験者(5人)のそれぞれの実験結果を示し、実線は、これら複数の被験者の実験結果の平均値を示している。
 具体的には、図19に示す結果は、以下のような実験条件により得られたものである。
・被験者(実験対象者):収縮期血圧135mmHg以上の成人男女5名(比較的高血圧者)
・健康促進装置100の揺動の周波数:2Hz
・健康促進装置100の揺動のストローク:3cm
・健康促進装置100の揺動により被験者の頭部に付与する加速度:被験者1、2、4、5には1.0Gの加速度を付与し、被験者3には0.6Gの加速度を付与。
・健康促進装置100の使用頻度、時間及び期間:週3回、1日30分間を4週間
・血圧測定:午前中(昼食前)の決まった時刻に、座位あるいは臥位にて5分間以上安静状態を保った後、被験者自身が、自動血圧計にて血圧・脈拍数を3回連続して測定し、その3回の平均値を記録した。
・初回の健康促進装置100の使用前の直近の血圧・脈拍数を「試験開始時」の値として記録し、また、12回目の健康促進装置100の使用後の直近の血圧・脈拍数を「試験終了時」の値として記録した。
 上記のような条件のもとで実験を行ったところ、以下のような結果が得られた(図19)。
被験者1
-試験開始時:収縮期血圧148mmHg、拡張期血圧85mmHg、脈拍数62回/分
-試験終了時:収縮期血圧138mmHg、拡張期血圧80mmHg、脈拍数61回/分
被験者2
-試験開始時:収縮期血圧137mmHg、拡張期血圧91mmHg、脈拍数(記録なし)
-試験終了時:収縮期血圧125mmHg、拡張期血圧80mmHg、脈拍数69回/分
被験者3
-試験開始時:収縮期血圧168mmHg、拡張期血圧95mmHg、脈拍数70回/分
-試験終了時:収縮期血圧154mmHg、拡張期血圧93mmHg、脈拍数68回/分
被験者4
-試験開始時:収縮期血圧141mmHg、拡張期血圧98mmHg、脈拍数77回/分
-試験終了時:収縮期血圧137mmHg、拡張期血圧99mmHg、脈拍数81回/分
被験者5
-試験開始時:収縮期血圧135mmHg、拡張期血圧85mmHg、脈拍数72回/分
-試験終了時:収縮期血圧123mmHg、拡張期血圧80mmHg、脈拍数58回/分
 以上より、被験者5名の全員において収縮期血圧及び平均血圧が下降するという結果が得られた。具体的には、収縮期血圧が平均で10.4mmHg下降し、拡張期血圧が平均で4.4mmHg下降し、収縮期血圧と拡張期血圧との平均血圧が平均で6.4mmHg下降する、という結果が得られた。したがって、上述した健康促進装置100により高血圧の改善効果が得られることが実証された。更に、健康促進装置100によれば、被験者4名(被験者2は試験開始時の脈拍数を記録せず)において脈拍数も低下するという結果、具体的には脈拍数が平均で3.3回/分低下するという結果が得られた。
 なお、本発明者は、上記した実験以外にも種々の実験を行った。例えば、揺動の周波数を0.9Hz(<1Hz)に設定したり、揺動により被験者の頭部に付与する加速度を0.2G(<0.3G)に設定したりして、実験を行った。この実験条件においては、収縮期血圧及び拡張期血圧はほとんど変化せず、また、脈拍数もほとんど変化しないという結果が得られた。つまり、低い周波数や小さい加速度の揺動では、上述したような改善効果が得られなかった。
 [健康促進装置の実施例]
 次に、上述した本発明の実施形態による健康促進装置100(図13~図18参照)をより具体化した種々の実施例について説明する。なお、以下では、上述した健康促進装置100と同様の構成及び制御については、それらの説明を適宜省略する。つまり、ここで特に説明しない構成及び制御は、健康促進装置100と同様であるものとする。
 (第1実施例)
 図20は、本発明の第1実施例による健康促進装置の概略構成図である。図20に示すように、第1実施例による健康促進装置200は、自転車型のフィットネスマシン(運動器具)であるフィットネスバイク202(換言するとエアロバイク(登録商標))と、フィットネスバイク202の下部に接続されたプッシュロッド203と、プッシュロッド203に接続され、プッシュロッド203を介してフィットネスバイク202に揺動を発生させる揺動発生装置204と、揺動発生装置204に接続され、揺動発生装置204の様々な動作特性を制御する揺動制御装置205と、プッシュロッド203、揺動発生装置204及び揺動制御装置205などを収納する収納ボックス(ハウジング)206と、収納ボックス206の上下方向に発生する加速度を検出する加速度センサ208と、を備えている。
 第1実施例における健康促進装置200のプッシュロッド203、揺動発生装置204、揺動制御装置205及び収納ボックス206の構成は、基本的には、上述した健康促進装置100のプッシュロッド103、揺動発生装置104(カム式揺動発生装置104a及びソレノイド式揺動発生装置104bも含む)、揺動制御装置105及び収納ボックス106と同様である。第1実施例における健康促進装置200は、フィットネスバイク202及び加速度センサ208を具備する点で、健康促進装置100と構成が異なる。
 具体的には、フィットネスバイク202は、主に、使用者101が足で漕ぐためのペダル202a1やクランクなどを含む足漕ぎ部202aと、使用者101が座るためのサドル202bと、使用者101が把持するためのハンドル202cと、を有する。このフィットネスバイク202は、所謂アップライト型に構成されている。すなわち、フィットネスバイク202は、使用者101が前方のハンドル202cを握る前屈みの姿勢で且つ臀部をサドル202bに乗せた直立に近い姿勢において、足の上下方向における屈伸運動により足漕ぎ部202aのペダル202a1を漕ぐように使用可能に構成されている。
 このような第1実施例における健康促進装置200は、フィットネスバイク202上の使用者101を上下方向に揺動させるよう機能することとなる。すなわち、健康促進装置200の揺動制御装置205は、使用者101がフィットネスバイク202を使用しているときに、この使用者101の頭部101-1を上下方向に揺動させるように揺動発生装置204を制御する。これにより、使用者101がフィットネスバイク202を使用している最中において、実験に基づいて解明された適度な運動を使用者101に与えることにより、様々な疾患の病状の改善や疲労回復を図ることができる。
 特に、第1実施例によれば、フィットネスバイク202の使用中に使用者101の頭部101-1に揺動を付与するので、揺動付与による効果と、フィットネスバイク202による効果とを同時に得ることができる。すなわち、適度な運動により様々な疾患の病状の改善や疲労回復を図ることができるという揺動付与による効果(散歩やジョギングにより得られる効果に相当する)と、腰や膝に与える負担が少ない有酸素運動によりシェイプアップ効果や筋力増強効果を得ることができるというフィットネスバイク202による効果と、を同時に得ることができる。通常、このような2つの効果を得るには、例えば散歩又はジョギングとフィットネスバイクの使用(サイクリングでもよい)とを別々に行う必要があるが、第1実施例によれば、健康促進装置200を使用することで2つの効果が同時に得られる。その結果、2つの効果を得るための時間を大幅に削減することが可能となる。
 一般的に多くの人は、運動(スポーツ)が身体に良いとわかっていても、実際には運動を行わないことが多い。運動を行わない一番の理由は、時間がないというものである。そのような時間がないから運動を行わないという人にとっては、上記の第1実施例による健康促進装置200は非常に有効である。この健康促進装置200によれば、散歩又はジョギングによる効果とフィットネスバイク(サイクリングでもよい)による効果とを同時に得られるため、これら2つの効果を得るための時間を大幅に削減できるからである。したがって、本実施例によれば、このような所望の効果を得るための時間を適切に削減できるので、健康促進装置200の使用を効果的に促進することができる。
 ここで、基本的には、第1実施例における健康促進装置200の揺動制御装置205による揺動発生装置204に対する制御内容(具体的には、揺動の周波数、揺動のストローク、揺動により頭部101-1に付加する加速度、揺動の持続時間)は、上述した健康促進装置100の揺動制御装置105による揺動発生装置104に対する制御内容と同様である。ただし、第1実施例における健康促進装置200は、揺動制御装置205が、加速度センサ208によって検出された収納ボックス206の加速度に基づいて、揺動発生装置204による揺動の加速度を制御する点で、上述した健康促進装置100と異なる。
 具体的には、第1実施例では、揺動制御装置205は、加速度センサ208によって検出された収納ボックス206の加速度、つまりフィットネスバイク202下方の構成部に生じる加速度と、揺動発生装置204から発生される揺動の加速度とを足し合わせた加速度が、所望のせん断応力を使用者101の脳内の細胞に付加可能な加速度、詳しくは±0.3~2Gの範囲の加速度となるように、揺動発生装置204を制御する。つまり、揺動制御装置205は、揺動により頭部101-1に付加すべき所望の加速度から、フィットネスバイク202の使用によりその下方の構成部において生じる加速度を減算した加速度を、揺動発生装置204から発生させるように制御を行う。これにより、フィットネスバイク202の使用(具体的には使用者によるペダルを漕ぐ動作)に起因する健康促進装置200の上下方向に発生する加速度によらずに、揺動発生装置204により所望の加速度の揺動を頭部101-1に適切に付加することができる。
 (第2実施例)
 次に、図21は、本発明の第2実施例による健康促進装置の概略構成図である。図21に示すように、第2実施例による健康促進装置300は、自転車型のフィットネスマシン(運動器具)であるフィットネスバイク302(換言するとエアロバイク(登録商標))と、フィットネスバイク302の下部に接続されたプッシュロッド303と、プッシュロッド303に接続され、プッシュロッド303を介してフィットネスバイク302に揺動を発生させる揺動発生装置304と、揺動発生装置304に接続され、揺動発生装置304の様々な動作特性を制御する揺動制御装置305と、プッシュロッド303、揺動発生装置304及び揺動制御装置305などを収納する収納ボックス(ハウジング)306と、収納ボックス306の上下方向に発生する加速度を検出する加速度センサ308と、を備えている。
 第2実施例における健康促進装置300のプッシュロッド303、揺動発生装置304、揺動制御装置305及び収納ボックス306の構成も、基本的には、上述した健康促進装置100のプッシュロッド103、揺動発生装置104(カム式揺動発生装置104a及びソレノイド式揺動発生装置104bも含む)、揺動制御装置105及び収納ボックス106と同様である。第2実施例における健康促進装置300は、フィットネスバイク302及び加速度センサ308を具備する点で、健康促進装置100と構成が異なる。
 具体的には、フィットネスバイク302は、主に、使用者101が足で漕ぐためのペダル302a1やクランクなどを含む足漕ぎ部302aと、使用者101が座る座部302b1及び使用者101の背中をもたせ掛ける背もたれ部302b2を含むシート302bと、を有する。このフィットネスバイク302は、所謂リカンベント型に構成されている。すなわち、フィットネスバイク302は、使用者101が背中を背もたれ部302b2にもたせ掛けて座った状態において、使用者101が足を前方に向けた姿勢での略前後方向における屈伸運動により足漕ぎ部302aのペダル302a1を漕ぐように使用可能に構成されている。
 このような第2実施例における健康促進装置300でも、揺動制御装置305は、使用者101がフィットネスバイク302を使用しているときに、この使用者101の頭部101-1を上下方向に揺動させるように揺動発生装置304を制御する。これにより、使用者101がフィットネスバイク302を使用している最中において、実験に基づいて解明された適度な運動を使用者101に与えることにより、様々な疾患の病状の改善や疲労回復を図ることができる。また、フィットネスバイク302の使用中に使用者101の頭部101-1に揺動を付与するので、揺動付与による効果(適度な運動による様々な疾患の病状の改善や疲労回復)と、フィットネスバイク302による効果(腰や膝に与える負担が少ない有酸素運動によるシェイプアップ効果や筋力増強効果)とを同時に得ることができ、その結果、これら2つの効果を得るための時間を大幅に削減することが可能となる。
 特に、第2実施例においては、フィットネスバイク302がリカンベント型に構成されているので、使用者101は、このフィットネスバイク302を使用する場合、背中を背もたれ部302b2にもたせ掛けて座った姿勢で且つ足を前方に向けた姿勢において、足の略前後方向における屈伸運動によりペダル302a1を漕ぐ。このようなリカンベント型のフィットネスバイク302によれば、第1実施例におけるアップライト型のフィットネスバイク202と比較して、足漕ぎ中(つまりペダルを漕ぐための足の屈伸運動中)における頭部101-1の動きを抑制することができる。したがって、第2実施例によれば、揺動により頭部101-1に付与される加速度(衝撃)を安定させることができ、適度な運動をより効果的に頭部101-1に付与することが可能となる。
 ここで、基本的には、第2実施例における健康促進装置300の揺動制御装置305による揺動発生装置304に対する制御内容(具体的には、揺動の周波数、揺動のストローク、揺動により頭部101-1に付加する加速度、揺動の持続時間)は、上述した健康促進装置100の揺動制御装置105による揺動発生装置104に対する制御内容と同様である。ただし、第2実施例における健康促進装置300は、揺動制御装置305が、加速度センサ308によって検出された収納ボックス306の加速度に基づいて、揺動発生装置304による揺動の加速度を制御する点で、上述した健康促進装置100と異なる。この制御内容は、第1実施例における健康促進装置200と同様である。
 すなわち、第2実施例でも、揺動制御装置305は、加速度センサ308によって検出された収納ボックス306の加速度、つまりフィットネスバイク302下方の構成部に生じる加速度と、揺動発生装置304から発生される揺動の加速度とを足し合わせた加速度が、所望のせん断応力を使用者101の脳内の細胞に付加可能な加速度、詳しくは±0.3~2Gの範囲の加速度となるように、揺動発生装置304を制御する。これによっても、フィットネスバイク302の使用(具体的には使用者によるペダルを漕ぐ動作)に起因する健康促進装置300の上下方向に発生する加速度によらずに、揺動発生装置304により所望の加速度の揺動を頭部101-1に適切に付加することができる。
 100、200、300 健康促進装置
 102 座部
 103、203、303 プッシュロッド
 104、204、304 揺動発生装置
 105、205、305 揺動制御装置
 202、302 フィットネスバイク
 202a、302a 足漕ぎ部
 208、308 加速度センサ
 302b シート

Claims (6)

  1.  適度な運動に起因する医学的な要因に基づいて、使用者の健康を促進する健康促進装置であって、
     前記使用者により使用される自転車型のフィットネスマシンであるフィットネスバイクと、
     前記フィットネスバイク全体を上下方向に揺動させる揺動発生装置と、
     前記揺動発生装置に接続され、当該揺動発生装置から発生される揺動を制御するように構成された揺動制御装置と、
     を有し、
     前記使用者が前記フィットネスバイクを使用しているときに、前記使用者の健康を促進すべく、前記使用者の脳内における間質液を動かして所望のせん断応力を脳内の細胞に付加するように、前記揺動制御装置が前記揺動発生装置を制御する、ことを特徴とする健康促進装置。
  2.  前記フィットネスバイクは、
     前記使用者が座る座部及び前記使用者の背中をもたせ掛ける背もたれ部を含むシートと、このシートよりも前方に設けられ、前記使用者が足で漕ぐためのペダルを少なくとも含む足漕ぎ部と、を有し、
     前記使用者が背中を前記シートの背もたれ部にもたせ掛けて座った状態において、前記使用者が足を前方に向けた姿勢での屈伸運動により前記足漕ぎ部のペダルを漕ぐように使用可能に構成されている、
     請求項1に記載の健康促進装置。
  3.  前記使用者による前記フィットネスバイクの使用に起因して前記健康促進装置の上下方向に発生する加速度を検出する加速度センサを更に有し、
     前記揺動制御装置は、前記加速度センサにより検出された加速度と、前記揺動発生装置から発生される揺動の加速度とを足し合わせた加速度が、前記所望のせん断応力を前記使用者の脳内の細胞に付加可能な加速度となるように、前記揺動発生装置を制御するように構成されている、
     請求項1又は2に記載の健康促進装置。
  4.  前記揺動制御装置は、前記揺動の周波数が1~3Hzとなり、且つ、前記揺動により前記使用者の頭部に加わる加速度が±0.3~2Gとなるように、前記揺動発生装置を制御するように構成されている、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の健康促進装置。
  5.  前記揺動制御装置は、前記揺動の上下方向におけるストロークが8cm以下なるように、前記揺動発生装置を制御するように構成されている、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の健康促進装置。
  6.  前記揺動制御装置は、前記揺動を10~60分間持続させるように、前記揺動発生装置を制御するように構成されている、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の健康促進装置。
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