(57)【要約】使用者によるウェイトの動きが、運動中の筋肉に作用する振動を生成する、運動装置。
2005519697.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者による動きに抵抗を付与可能な抵抗手段と、運動中の筋肉又は筋肉群に作用する振動を前記使用者に付与可能な振動手段とを備え、該振動手段のためのエネルギーは前記使用者の動きによって提供される運動装置。
【請求項２】
前記抵抗手段は、調整自由なウェイト、ウェイトマシン、バネ、又は油圧抵抗を備える請求項１記載の運動装置。
【請求項３】
前記使用者はグリップ、バー、又はハンドルを保持し、前記振動手段は該グリップ、バー、又はハンドルに作用する請求項１又は２記載の運動装置。
【請求項４】
前記振動手段は、直線的に動かされて該直線運動を間欠的な回転運動に変換する装置の一部に連結されている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の運動機械。
【請求項５】
前記装置の可動部に取り付けられたケーブル又はベルトを備え、該ケーブル又はベルトは前記振動を付与する手段に連結されたプーリに掛け渡されている請求項４記載の運動装置。
【請求項６】
前記回転運動は、スティック／スリップ機構、間欠ブレーキ機構、又はラチェット機構によって間欠的になされる請求項４又は５記載の運動装置。
【請求項７】
２つのローラ間を通過するケーブル又はベルトに取り付けられたハンドルを備え、該ケーブル又はベルトが前記ローラ間を通過するにつれて前記ローラが回転するようになされており、該ケーブル又はベルトは持ち上げ用のウェイトに連結され、前記ローラのうちの１つがその回りに均一に配置された隆起したゴム領域を有することで、該ローラが回転して他のローラと接触する際に前記領域が前記ケーブル又はベルトに一層大きな抵抗を加えるようにした請求項４乃至６のいずれか１項に記載の運動装置。
【請求項８】
前記振動手段は、前記使用者の動きによって動作する流体ポンプ手段と、該ポンプ手段を通る流体の流れを間欠的に変化させる制御手段とを備える請求項１乃至５のいずれか１項に記載の運動機械。
【請求項９】
前記流体は空気又は油圧液である請求項８記載の運動機械。
【請求項１０】
前記制御手段はオン／オフ弁である請求項８又は９記載の運動機械。
【請求項１１】
前記ポンプ手段はシリンダポンプ又は回転ポンプを備える請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の運動機械。
【請求項１２】
前記制御弁は、単純な手動又は機械的な手段、或いは電子的なハードウェア又はプログラム可能なソフトウェア制御によって制御される、単一動作又は二重動作の減衰を可能にする切替可能な弁システムを備えている請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の運動機械。
【請求項１３】
前記振動の周波数が５乃至１００Ｈｚである前記請求項のいずれか１項に記載の運動機械。
【請求項１４】
前記振動の周波数が１０乃至５０Ｈｚである前記請求項のいずれか１項に記載の運動機械。
【請求項１５】
運動中の前記筋肉群は呼吸筋であって、前記振動手段は呼吸される空気の流れに作用し、前記装置は、使用者がそれを介して呼吸することの可能な呼吸手段と、該呼吸手段に連結された空気流妨害手段とを備え、該妨害手段は、該妨害手段を介して前記呼吸手段へと流れる空気に周期的な妨害を生じさせるようになされている請求項１記載の運動装置。
【請求項１６】
前記呼吸手段は、前記使用者の口及び鼻に装着するようになされたマウスピースを備える請求項１５記載の運動装置。
【請求項１７】
前記妨害手段は、前記マウスピースに到達して使用者によって呼吸される空気の流れに規則的で周期的な妨害を生成する請求項１６記載の運動装置。
【請求項１８】
前記妨害手段は、リード又はその他の振動弁システムのような弁機構を備え、該弁機構を通過する空気が規則的に妨害される請求項１７記載の運動装置。
【請求項１９】
前記妨害手段は、前記空気の流れを規則的かつ周期的に妨害する、機械的又は電気的に制御された弁機構を備える請求項１７記載の運動装置。
【請求項２０】
前記妨害手段は２つの円盤を備え、それらの少なくとも一方が他方に対して回転可能であり、前記円盤のそれぞれに少なくとも１つの孔を持たせ、前記円盤は、前記円盤の一方が他方の円盤に対して回転する時に前記２つの円盤の前記孔が周期的に一致して連続的な空気流路を形成するように、前記空気流中に配置される請求項１７記載の運動装置。
【請求項２１】
前記空気の流れへの前記妨害の周波数は５乃至１００Ｈｚの範囲内である請求項１５乃至２０のいずれか１項に記載の運動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運動（エクササイズ）の有効性を向上させるための装置及び方法に関するものであり、これは、スポーツパースン及び運動選手のためのトレーニングの有効性を向上させるのに使用可能であり、また、筋力欠損や骨密度等を改善する運動の有効性を高めることのような、治療目的で使用することも可能である。
【背景技術】
【０００２】
ウェイト、バネ、及びその他の装置のような一連の器具を用いた抵抗トレーニングは、運動選手やスポーツパースンを含む男女の筋力を増進するのに一般的に使用される方法である。抵抗トレーニングの有効性を向上させるために、広範囲での変更及び適用が試されている。
【０００３】
筋肉や腱に加わる振動を使用すると、「緊張性振動反射（tonic vibration reflex）」と呼ばれる非自発的な筋収縮を引き起こす。振動を付加して行う筋力トレーニングは、筋力トレーニングのみで得られるものを超えて筋力及び体力を増大させることが明らかになっている。この効果は、通常の漸増（recruitment）レベルを上回った追加の筋肉繊維の漸増を通して達成される。更に、振動は、地上及び宇宙での筋肉及び骨の萎縮を妨げるのに使用される一般的な器具になりつつある。以前の筋力トレーニング研究では、電機モータ駆動の振動装置を使用しているが、これは滑らかでない筋収縮を引き起こす。
【０００４】
現在市販されているウェイトトレーニング装置は、無調節の負荷か全身振動のいずれかによっている。これらの方法は、振動負荷を全く加えないか、或いは、目標とする筋肉群に特定の周波数を直接加えることを怠っており、上記の全身振動システムではまた、急速に、不快及びその他の否定的な肉体の副作用へと至る場合がある。
【０００５】
スポーツサイエンスジャーナル誌（Journal of Sport science 1999, 17, 1777-182）に発表されたところによると、そこには左右二頭筋のねじり運動（bilateral biceps curl exercise）への振動刺激の効果が開示されている。この発表によれば、運動中に付加された振動は、特別設計された振動刺激装置によって筋肉に伝達された。それは、減速及び偏心ホイールを有する電機モータから構成されている。その付加は、プーリを介して上記偏心ホイールに掛け渡されたケーブルによって保持されている。偏心回転は、ピークからピークまで３ｍｍで周波数４４Ｈｚの振動を引き出した。ケーブル伝達のおかげによる振動の減衰後、ハンドルの加速が約３０ｍ／ｓ−２（ＲＭＳ）であった。２腕のハンドルからの振動は、牽引動作中に含まれる収縮筋を介して伝達された。
【０００６】
そのような装置は、電源の必要性やサイズのために、実際の条件下でトレーニング中の人々による使用には実用的でない。それはまた、使用するには電子回路や機構の知識も要求される。
【発明の開示】
【０００７】
そこで、運動中の人に振動を伝達することを可能にする改良型の装置を創案した。
本発明によれば、使用者による動きに抵抗を付与可能な抵抗手段と、運動中の筋肉又は筋肉群に作用する振動を前記使用者に付与可能な振動手段とを備え、該振動手段のためのエネルギーは前記使用者の動きによって提供される運動装置、が提供される。
【０００８】
上記抵抗手段は、調整自由なウェイト、ウェイトマシン、バネ、油圧抵抗等のような、いずれかの既知の又は従来の抵抗手段であることが可能である。その有効性を高めるために、ほとんどいずれの装置と共に使用することも可能であり、既存の器具にも適用可能であるという点が、本発明の特徴である。
【０００９】
ウェイトマシンと共に使用する時は、ウェイトはそれ自身の動作により自動的にその初期位置に戻され、また、調整自由なウェイトと共に使用する時は、ケーブルによってウェイトに連結された戻りバネを備えることが可能である。
【００１０】
振動は、両方向の動きにおいて、すなわち抵抗に対して押す時と引く時に、発生し得る。
好ましくは、使用者はグリップ、バー、又はハンドルをつかみ、振動手段はこれらバー、グリップ、又はハンドルに作用する。
【００１１】
或いは、特に足、脚、又は背中の運動を行う時は、使用者は抵抗に対して足又は脚で押したり引いたりし、振動手段は足又は脚に接触しているマシンの一部に作用する。
ウェイト又はウェイトマシンを用いることで、運動者がウェイトを持ち上げたり動かしたりする動きによって生じる実質的に直線的な運動が、例えば、運動者によって動かされるウェイト又はウェイトマシンの一部に連結されて、プーリに掛け渡されたケーブルによって、回転運動に変換される。
【００１２】
上記回転運動は、何らかの種類のスティック／スリップ又は間欠ブレーキ機構を用いて間欠的になされ得る。一実施形態においては、運動者によって引かれる又は押されるハンドルは、２つのローラ間を通過するケーブル又はベルト（このケーブル又はベルトが上記ローラ間を通過するにつれて該ローラが回転する）の一端に取り付けられている。上記ケーブル又はベルトの他端は、持ち上げられるウェイトに連結されている。上記ローラの一方が、そのホイールの回りに均一に配置された隆起したゴム領域又はゴムパッド（これは歯車の歯に似ている）を有している。これらゴムパッドは、ローラが回転して他のローラと接触する際に、上記ケーブルに一層大きな抵抗を加える。これは、パッドから離れるまで、ケーブル又はベルトへのブレーキ作用を有する。このブレーキの周波数は、回転速度と、ホイール上の連続したゴム“ブレーキ”間の間隔とに依存する。この装置は、現存のマシンや調整自由なウェイト（バー及びダンベル）においても同様に良く使用可能である。調整自由なウェイトと共に用いるには、ケーブル又はベルトの一端がバー又はダンベルに取り付けられて、振動装置を通過する。ケーブル又はベルトの他端はバネに取り付けられて、このバネが例えば床に固定される。人が、振動装置を介してベルト又はケーブルを引っ張りながらウェイトを持ち上げ、力を抜くと、ケーブルがバネにより振動装置を介して初期位置まで引き戻される。
【００１３】
本発明の他の実施形態では、振動手段は、直線運動を間欠回転運動に変換する手段に、装置の可動部分を連結することによって動作可能である。ケーブル又はベルトによってウェイト又はその他の抵抗に連結されたバー又はパッドを動かすのに、手、足、又は人体のその他の部分を使用するマシンでは、上記ケーブル又はベルトは通常はプーリに掛け渡されて、ウェイトに連結され、このプーリが振動を付与する手段に連結可能である。例えば、ラチェットホイールと、上記プーリに取り付けられたバネ荷重ラチェットとを備え、ラチェットホイールが回転する際に、ラチェット機構が従来のラチェットの場合と同様にプーリを急回転させて、使用者に伝達される振動を生じさせるようにする。
【００１４】
或いは、更なるプーリホイールがケーブルに組み込まれ、すなわちこのケーブルがプーリホイールに掛け渡されてプーリホイールに回転運動を与えるようにすることも可能であり、この回転運動を上述したように振動に変換するようにすることが可能である。
【００１５】
ケーブル又はベルトは、振動運動を使用者に直接伝達し、その運動中の筋肉群に自動的に行き着くようにする。
本発明の更なる実施形態は、ウェイトトレーニング装置又は運動装置の静止部品と可動部品との間に連結された減衰（damping）システムへの調整の応用を利用して、肉体の作業中の筋肉群に伝達される急速に変化する力を提供するものである。その振動周波数は、設計によって予め設定されていてもよく、或いは、作業中のそれぞれ異なる筋肉が最適の応答を達成するのに適するように調整可能とされていてもよい。
【００１６】
減衰は、減衰手段を通る流体の流れに対してもたらされ、その流体の流れは、装置の可動部分に連結された例えばピストン及びシリンダ配列等のポンプ手段、又は回転ポンプ又はその他の手段よって操作される。減衰システムは、制御弁を通過する流体を備えることで、この制御弁を通る流体の流れを間欠的に変化させることにより振動が引き起こされるようにすることが可能である。例えば、上記制御弁が上記流体の流れを所望の周波数でオン、オフさせるようにし、この制御弁の設定を変化可能にすることで、周波数を広範囲内で選択することができる。
【００１７】
気圧／油圧制御弁の開口は制御困難かもしれないので、可変のオン−オフデューティサイクル又はマーク対スペース比を使用することで、生成された振動の繰り返し周波数を維持している間は弁の相対的なオン−オフ期間を制御し、従って、弁の閉じている時間の比に比例する時間に渡って可変の抵抗を生成するようにしてもよい。
【００１８】
流体は、例えば空気等の気体であってもよく、或いは例えば油圧液（hydraulic liquid）等の液体であってもよい。流体が油圧液である場合は、制御弁及びポンプ手段は閉じた油圧回路の一部を形成する。
【００１９】
制御弁は、単純な手動又は機械的な手段、或いは電子的なハードウェア又はプログラム可能なソフトウェア制御によって制御される、単一動作又は二重動作の減衰を可能にする切替可能な弁システムを備えることが可能である。
【００２０】
この特別な実施形態においては、作業中の負荷ウェイトの代わりに、市販されているタイプの油圧抵抗システムにおけるような気圧又は油圧の減衰システムを単独で用いるようにしてもよい。
【００２１】
振動の周波数は、運動中の筋肉群にとって最適な周波数となるように調整されるのが好ましい。振動を生成する手段は、可変周波数及び可変振幅の振動を生成可能であることが好ましい。振動の典型的な周波数は、５乃至１００Ｈｚであり、例えば１０乃至５０Ｈｚである。
【００２２】
本発明は、生成される振動が運動中の筋肉群へと伝達されるよう、使用者によって動かされる部分に連結されたマシンの可動部分に振動生成手段を取り付けることによって、既存のウェイトマシンに新たな改良を施したものであってもよい。
【００２３】
本発明は、スポーツマン、スポーツウーマン、運動選手等の筋力向上の発達段階において支援するだけでなく、病気や無能力による虚弱を患っている人々の筋力を増大させたり、また、病気やその他の無能力を患ったりリカバリ中の人々を手助けするのにも使用可能である。
【００２４】
有効性を損なうことなしにウェイト負荷を減じて使用可能であるということが、既存の方法と比べての本実施形態の特徴である。
本発明の他の実施形態では、呼吸及び呼吸制御の改善に関わる筋肉群を発達させるための装置が提供される。
【００２５】
本発明のこの実施形態では、使用者がそれを介して呼吸することの可能な呼吸手段と、この呼吸手段に連結された空気流妨害手段とを備えた装置が提供され、この妨害手段は、この妨害手段を介して上記呼吸手段へと流れる空気に周期的な妨害を生じさせるようになされている。
【００２６】
上記呼吸手段は、使用者の口及び／又は鼻に装着可能なマウスピースを備えることで、使用者がこのマウスピースを介して呼吸するようにしてある。このマウスピースは、例えばコンジットにより上記妨害手段へ連結されるのが好ましく、或いは上記妨害手段に直接取り付けられてもよい。
【００２７】
上記妨害手段は、好ましくは、上記マウスピースに到達して使用者によって呼吸される空気の流れに規則的で周期的な妨害を生成する。上記妨害は、リード又はその他の振動弁システムのような弁機構により、この弁機構を通過する空気を規則的に妨害することで引き起こすことが可能である。その代わりに、空気の流れを規則的かつ周期的に妨害する、機械的又は電気的に制御された弁機構を備えることも可能である。
【００２８】
空気の流れへの妨害の周波数は、好ましくは、５乃至１００Ｈｚの範囲内であり、例えば１０乃至５０Ｈｚであり、典型的には３０Ｈｚである。これは、妨害手段を通る空気の流れがこの周波数で妨害されることを意味する。
【００２９】
機構的な妨害手段の一実施形態は、２つの円盤を備え、それらの少なくとも一方が他方に対して回転可能であり、上記円盤のそれぞれに少なくとも１つの孔を持たせ、上記円盤は、上記円盤の少なくとも一方が他方の円盤に対して回転する時に上記２つの円盤の上記孔が周期的に一致して連続的な空気流路を形成するように、上記空気流中に配置される。
【００３０】
この実施形態は、呼吸に関係する筋肉を強化かつ発達させ、運動選手や歌手等における呼吸能力の発達を支援するだけでなく、呼吸能力の低下又は欠損している人々における呼吸能力を向上させるのを手助けするのにも使用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明は、添付の図面に示されている。
図１及び２を参照すると、ベルト（１）の一端が、使用者によって持ち上げられるウェイトに連結され、他端が、使用者によって動かされるハンドグリップに取り付けられている。ローラ（２）は、その周辺の回りに配置されたゴムパッドを有している。ローラ（４）は、バンド（１）がローラ（２）及び（４）間にしっかりと保持されるように配置されている。使用時には、使用者がウェイトを引くと、バンドが動いて、ローラ（２）及び（４）を回転させる。バンドがパッド（３）の上を通過すると、振動がバンドに与えられ、その振動がハンドグリップを介して使用者へと達する。この振動は、運動中の筋肉に作用し、この振動の周波数はパッド（３）の数によって制御可能である。
【００３２】
図３、４及び５を参照すると、第１の円盤（５）がその中に２つの孔（６）を有し、第２の円盤（７）がその中にサイズを変えた孔（８）を有している。これら２つの円盤は共通の軸上に配置され、円盤（５）はモータに連結されている。円盤（５）がモータによって回転させられると、孔（８）の位置が孔（６）と周期的に一致する。
【００３３】
図６を参照すると、上記円盤はチャンバ（１１）内に設置されており、このチャンバはその中を通過する空気コンジット（１０）を有し、その一端がマウスピース（９）に連結されている。空気コンジットは、これが孔（８）に接続されることで、孔（６）の１つが孔（８）と一致すると連続した空気通路が形成され、孔（６）が一致から外れた位置へ動くと空気供給への妨害が生じるように、位置決めされており、この周期的な妨害が使用者の呼吸筋に振動をもたらす。使用者への空気の流れの速度は、使用される孔（８）のサイズによって制御可能であり、振動の周波数は円盤（５）の回転速度によって制御可能である。
【００３４】
図７を参照すると、ウェイトリフティングマシンは、固定されたフレーム部材（２１）と、スライド部材（２２）と、それに取り付けられた調整可能なウェイト（２３）とを備えており、このスライド部材及びウェイトは、プーリ（２６）に掛け渡して案内されてスライド部材（２２）及びウェイト（２３）に連結されたケーブル（２５）を人が引くと、ガイドレール（２４）を上下にスライド可能である。スライド部材（２３）は、シリンダ（２８）内に位置するピストン（２７）に取り付けられている。
【００３５】
ケーブル（２５）が引かれると、ウェイト（２３）を有するスライド部材（２２）が、使用者の筋肉に作業負荷を提供している重力に逆らって上方へ動かされ、ピストン（２７）がシリンダ（２８）内の空気をポート（２９）を介して外へ排出する。この空気の排出は、コントローラ（３２）によって所望の周波数でオン・オフ駆動される制御弁（３０）によって抑制され、空気の流れが、ポート（３１）を介して大気中に解放される前に間欠的に妨害される。この制御弁（３０）によって切り替えられる空気流妨害作用は、持ち上げられたウェイト（３３）によって付与されるものを超える、時間で変化する減衰負荷を付与し、持ち上げ動作に使用されている操作者の筋肉へと振動を移す。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】運動機械に取り付けられた本発明の一実施形態の側面図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】本発明の別の実施形態に使用される一方の円盤を示す図である。
【図４】第２の円盤を示す図である。
【図５】図２及び３のディスクを正しい位置で示す図である。
【図６】本発明を用いた呼吸装置を示す図である。
【図７】ウェイトマシンに適用された油圧減衰システムを示す図である。
【図１】
2005519697.tif 000003
【図２】
2005519697.tif 000004
【図３】
2005519697.tif 000005
【図４】
2005519697.tif 000006
【図５】
2005519697.tif 000007
【図６】
2005519697.tif 000008
【図７】
2005519697.tif 000009
【国際調査報告】
2005519697.tif 000010
2005519697.tif 000011
2005519697.tif 000012