(57)【要約】【課題】使用者が自力で運動を行わなくても容易に筋肉を増強させることができる方法と、この方法を実施する際に使用される血流制限電気刺激システム及びその制御方法と、を提供するとともに、この血流制限電気刺激システムを備えた医療用装置を提供する。【解決手段】血流制限電気刺激システム１は、加圧力を付与するために使用者の四肢の少なくとも何れか一つに巻き付けられるベルトと、電気刺激信号を発生させる電気刺激発生装置３００と、使用者の特定部位に装着されるとともに電気刺激発生装置３００で発生した電気刺激信号の供給を受ける電極パッド２００と、ベルトにより付与される加圧力を制御して使用者の筋肉の血流を制限するとともに電気刺激発生装置３００で発生させる電気刺激信号を制御して使用者の筋肉を電気的に刺激する制御装置４００と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧力を付与するために使用者の四肢の少なくとも何れか一つに巻き付けられるベルトと、
電気刺激信号を発生させる電気刺激発生装置と、
使用者の特定部位に装着されるとともに前記電気刺激発生装置で発生させた電気刺激信号の供給を受ける電極パッドと、
前記ベルトにより付与される加圧力を制御して使用者の筋肉の血流を制限するとともに、前記電気刺激発生装置で発生させる電気刺激信号を制御して使用者の筋肉を電気的に刺激する制御装置と、を備える、
血流制限電気刺激システム。
【請求項２】
前記四肢の少なくとも何れか一つに巻き付けられた状態における前記ベルトのループ形状を維持する形状維持部材と、前記ベルトに設けられたガス袋と、所定の管を介して前記ガス袋への気体の供給及び前記ガス袋からの気体の除去を行う圧力調整手段と、をさらに備え、
前記制御装置は、前記圧力調整手段を制御することにより前記加圧力を制御するものである、
請求項１に記載の血流制限電気刺激システム。
【請求項３】
前記制御装置は、所定の加圧力を付与する加圧動作と、前記加圧動作により付与された加圧力を完全に除去する除圧動作と、を交互に繰り返すように前記ベルトにより付与される加圧力の制御を行うものであり、複数回の加圧動作を実現させる際に、各加圧動作における加圧力を直前の加圧動作における加圧力よりも高く設定するものである、
請求項１又は２に記載の血流制限電気刺激システム。
【請求項４】
請求項１から３の何れか一項に記載の血流制限電気刺激システムを備えた、医療用装置。
【請求項５】
加圧力を付与するために使用者の四肢の少なくとも何れか一つに巻き付けられるベルトと、電気刺激信号を発生させる電気刺激発生装置と、使用者の特定部位に装着されるとともに前記電気刺激発生装置で発生させた電気刺激信号の供給を受ける電極パッドと、を備える血流制限電気刺激システムの制御方法であって、
前記ベルトにより付与される加圧力を制御して使用者の筋肉の血流を制限するとともに、前記電気刺激発生装置で発生させる電気刺激信号を制御して使用者の筋肉を電気的に刺激する制御工程を含む、
血流制限電気刺激システムの制御方法。
【請求項６】
前記血流制限電気刺激システムは、前記四肢の少なくとも何れか一つに巻き付けられた状態における前記ベルトのループ形状を維持する形状維持部材と、前記ベルトに設けられたガス袋と、所定の管を介して前記ガス袋への気体の供給及び前記ガス袋からの気体の除去を行う圧力調整手段と、をさらに備え、
前記制御工程では、前記圧力調整手段を制御することにより前記加圧力を制御する、
請求項５に記載の血流制限電気刺激システムの制御方法。
【請求項７】
前記制御工程は、所定の加圧力を付与する加圧動作と、前記加圧動作により付与された加圧力を完全に除去する除圧動作と、を交互に繰り返すように前記ベルトにより付与される加圧力を制御する加除圧制御工程を有し、
前記加除圧制御工程では、複数回の加圧動作を実現させる際に、各加圧動作における加圧力を直前の加圧動作における加圧力よりも高く設定する、
請求項５又は６に記載の血流制限電気刺激システムの制御方法。
【請求項８】
使用者の筋肉を増強させる方法であって、
使用者の四肢の少なくとも何れか一つにベルトを巻き付けて所定の加圧力を付与することにより、使用者の筋肉の血流を制限する血流制限工程と、
使用者の特定部位に電極パッドを装着し、電気刺激発生装置で発生させた電気刺激信号を前記電極パッドに供給することにより、使用者の筋肉を電気的に刺激する電気刺激工程と、を含む、
筋肉増強方法。
【請求項９】
前記四肢の少なくとも何れか一つに巻き付けられた状態における前記ベルトのループ形状を維持する形状維持部材と、前記ベルトに設けられたガス袋と、所定の管を介して前記ガス袋への気体の供給及び前記ガス袋からの気体の除去を行う圧力調整手段と、を使用し、前記圧力調整手段を制御することにより前記血流制限工程を実施する、
請求項８に記載の血管強化方法。
【請求項１０】
前記血流制限工程は、前記ベルトにより付与される加圧力を制御する加圧制御工程を含み、
前記電気刺激工程は、前記電気刺激発生装置で発生させる電気刺激信号を制御する電気刺激制御工程を含む、
請求項８又は９に記載の筋肉増強方法。
【請求項１１】
前記加圧制御工程は、所定の加圧力を付与する加圧工程と、前記加圧動作により付与された加圧力を完全に除去する除圧工程と、を交互に繰り返すことを含み、前記加圧工程を複数回実施する際に、各加圧工程における加圧力を直前の加圧工程における加圧力よりも高く設定する、
請求項１０に記載の筋肉増強方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血流制限電気刺激システム及びその制御方法、医療用装置並びに筋肉増強方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、血流制限による負荷を筋肉に付与することにより効率良く筋肉の増強を行うことができる加圧筋力トレーニング方法が提案され、実用化されている（例えば、特許文献１参照）。かかる筋力トレーニング方法においては、緊締具で使用者の四肢（腕や脚）の所定部位を締め付けて筋肉に加圧力を付与する筋肉増強器具が使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２６７０４２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年においては、社会の高齢化に伴い、寝たきりとなる高齢者が増加している。寝たきりの高齢者は、軽い運動もままならないために徐々に筋肉が弱まり、年を経るにつれて自力で起き上がることが困難となる場合がある。本願発明者は、前記した特許文献１に記載されたような従来の加圧筋力トレーニング方法を発展させることにより、寝たきりの高齢者であっても容易に筋肉を増強させることができる方法を新たに見出した。さらに、本願発明者は、従来の加圧筋力トレーニング方法の研究を進めていくうちに、適度な加圧（血流制限）を行うことによって脳下垂体から通常時よりも多くの成長ホルモンが分泌され、この成長ホルモンが筋肉の増強以外にも好ましい影響を身体に与えることを発見しているが、このメカニズムをさらに発展させることにより、各種疾病の予防や治療を実現させる医療用装置を提供することができるという知見を得た。
【０００５】
本発明は、使用者が自力で運動を行わなくても容易に筋肉を増強させることができる方法と、この方法を実施する際に使用される血流制限電気刺激システム及びその制御方法と、を提供するとともに、この血流制限電気刺激システムを備えた医療用装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明に係る血流制限電気刺激システムは、加圧力を付与するために使用者の四肢の少なくとも何れか一つに巻き付けられるベルトと、電気刺激信号を発生させる電気刺激発生装置と、使用者の特定部位に装着されるとともに電気刺激発生装置で発生した電気刺激信号の供給を受ける電極パッドと、ベルトにより付与される加圧力を制御して使用者の筋肉の血流を制限するとともに電気刺激発生装置で発生させる電気刺激信号を制御して使用者の筋肉を電気的に刺激する制御装置と、を備えるものである。
【０００７】
かかる構成を採用すると、使用者の四肢（腕や脚）の少なくとも何れか一つに巻き付けたベルトにより付与される加圧力を制御して使用者の筋肉の血流を制限するとともに、使用者の特定部位に装着した電極パッドに供給される電気刺激信号を制御して使用者の筋肉を電気的に刺激することができる。すなわち、使用者の筋肉の血流を制限することにより使用者の成長ホルモンの分泌を促すことができることに加え、使用者の筋肉を電気的に刺激することによりあたかも軽い運動と同様の作用を得ることができ、これらの相乗作用により、きわめて容易に筋肉を増強させることができる。この際、使用者は自力で運動を行う必要がないため、寝たきりの高齢者であっても容易に筋肉を増強させることができる。
【０００８】
本発明に係る血流制限電気刺激システムにおいて、四肢の少なくとも何れか一つに巻き付けられた状態におけるベルトのループ形状を維持する形状維持部材と、ベルトに設けられたガス袋と、所定の管を介してガス袋への気体の供給及びガス袋からの気体の除去を行う圧力調整手段と、をさらに備えることができる。かかる場合において、圧力調整手段を制御することにより加圧力を制御する制御装置を採用することができる。
【０００９】
本発明に係る血流制限電気刺激システムにおいて、所定の加圧力を付与する加圧動作と、加圧動作により付与された加圧力を完全に除去する除圧動作と、を交互に繰り返すようにベルトにより付与される加圧力の制御を行う制御装置を採用することができる。この際、複数回の加圧動作を実現させる際に、各加圧動作における加圧力を直前の加圧動作における加圧力よりも高く設定することが好ましい。
【００１０】
かかる構成を採用すると、使用者の四肢の少なくとも何れか一つに所定の加圧力を付与する加圧動作と、この加圧動作により付与された加圧力を完全に除去する除圧動作と、を交互に繰り返すように、ベルトにより付与される加圧力の制御を行うことができる。これにより、使用者の血管の血管内皮細胞から生成される一酸化窒素を増加させ、もって血管を強化することができる。
【００１１】
本発明に係る医療用装置は、既に述べた血流制限電気刺激システムを備えるものである。
【００１２】
かかる構成を採用すると、「血流制限」及び「電気刺激」によって筋肉に適度な疲労を生じさせて血中乳酸濃度を効率良く増大させ、これにより交換神経を効率良く刺激し、脳下垂体から成長ホルモンを効率良く分泌することができる。従って、各種疾病（糖尿病、高血圧、高脂血症等）の予防や治療を実現させることができる。
【００１３】
また、本発明に係る制御方法は、加圧力を付与するために使用者の四肢の少なくとも何れか一つに巻き付けられるベルトと、電気刺激信号を発生させる電気刺激発生装置と、使用者の特定部位に装着されるとともに電気刺激発生装置で発生させた電気刺激信号の供給を受ける電極パッドと、を備える血流制限電気刺激システムの制御方法であって、ベルトにより付与される加圧力を制御して使用者の筋肉の血流を制限するとともに、電気刺激発生装置で発生させる電気刺激信号を制御して使用者の筋肉を電気的に刺激する制御工程を含むものである。
【００１４】
かかる方法を採用すると、使用者の四肢の少なくとも何れか一つに巻き付けたベルトにより付与される加圧力を制御して使用者の筋肉の血流を制限するとともに、使用者の特定部位に装着した電極パッドに供給される電気刺激信号を制御して使用者の筋肉を電気的に刺激することができる。すなわち、使用者の筋肉の血流を制限することにより使用者の成長ホルモンの分泌を促すことができることに加え、使用者の筋肉を電気的に刺激することによりあたかも軽い運動と同様の作用を得ることができ、これらの相乗作用により、きわめて容易に筋肉を増強させることができる。この際、使用者は自力で運動を行う必要がないため、寝たきりの高齢者であっても容易に筋肉を増強させることができる。
【００１５】
本発明に係る制御方法において、四肢の少なくとも何れか一つに巻き付けられた状態におけるベルトのループ形状を維持する形状維持部材と、ベルトに設けられたガス袋と、所定の管を介してガス袋への気体の供給及びガス袋からの気体の除去を行う圧力調整手段と、をさらに備える血流制限電気刺激システムを採用することができる。かかる場合において、圧力調整手段を制御することにより加圧力を制御する制御工程を採用することができる。
【００１６】
本発明に係る制御方法において、制御工程は、所定の加圧力を付与する加圧動作と、加圧動作により付与された加圧力を完全に除去する除圧動作と、を交互に繰り返すようにベルトにより付与される加圧力を制御する加除圧制御工程を有することができる。この加除圧制御工程では、複数回の加圧動作を実現させる際に、各加圧動作における加圧力を直前の加圧動作における加圧力よりも高く設定することが好ましい。
【００１７】
かかる方法を採用すると、使用者の四肢の少なくとも何れか一つに所定の加圧力を付与する加圧動作と、この加圧動作により付与された加圧力を完全に除去する除圧動作と、を交互に繰り返すように、ベルトにより付与される加圧力の制御を行うことができる。これにより、使用者の血管の血管内皮細胞から生成される一酸化窒素を増加させ、もって血管を強化することができる。
【００１８】
また、本発明に係る筋肉増強方法は、使用者の四肢の少なくとも何れか一つにベルトを巻き付けて所定の加圧力を付与することにより使用者の筋肉の血流を制限する血流制限工程と、使用者の特定部位に装着した電極パッドに電気刺激発生装置で発生させた電気刺激信号を供給することにより使用者の筋肉を電気的に刺激する電気刺激工程と、を含むものである。
【００１９】
かかる方法を採用すると、使用者の四肢の少なくとも何れか一つに巻き付けたベルトにより所定の加圧力を付与して使用者の筋肉の血流を制限するとともに、使用者の特定部位に装着した電極パッドに電気刺激発生装置で発生させた電気刺激信号を供給して使用者の筋肉を電気的に刺激することができる。すなわち、使用者の筋肉の血流を制限することにより使用者の成長ホルモンの分泌を促すことができることに加え、使用者の筋肉を電気的に刺激することによりあたかも軽い運動と同様の作用を得ることができ、これらの相乗作用により、きわめて容易に筋肉を増強させることができる。この際、使用者は自力で運動を行う必要がないため、寝たきりの高齢者であっても容易に筋肉を増強させることができる。
【００２０】
本発明に係る筋肉増強方法において、四肢の少なくとも何れか一つに巻き付けられた状態におけるベルトのループ形状を維持する形状維持部材と、ベルトに設けられたガス袋と、所定の管を介してガス袋への気体の供給及びガス袋からの気体の除去を行う圧力調整手段と、を使用し、圧力調整手段を制御することにより血流制限工程を実施することができる。
【００２１】
本発明に係る筋肉増強方法において、血流制限工程は、ベルトにより付与される加圧力を制御する加圧制御工程を含み、電気刺激工程は、電気刺激発生装置で発生させる電気刺激信号を制御する電気刺激制御工程を含むことができる。また、加圧制御工程は、所定の加圧力を付与する加圧工程と、加圧動作により付与された加圧力を完全に除去する除圧工程と、を交互に繰り返すことを含み、加圧工程を複数回実施する際に、各加圧工程における加圧力を直前の加圧工程における加圧力よりも高く設定することが好ましい。
【００２２】
かかる方法を採用すると、使用者の四肢の少なくとも何れか一つに所定の加圧力を付与する加圧工程と、この加圧工程により付与された加圧力を完全に除去する除圧工程と、を交互に繰り返すことにより、使用者の血管の血管内皮細胞から生成される一酸化窒素を増加させ、もって血管を強化することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、使用者が自力で運動を行わなくても容易に筋肉を増強させることができる方法と、この方法を実施する際に使用される血流制限電気刺激システム及びその制御方法と、を提供するとともに、この血流制限電気刺激システムを備えた医療用装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る血流制限電気刺激システムの全体構成を概略的に示す図である。
【図２】図１に示す血流制限電気刺激システムに含まれる緊締具を示す斜視図である。
【図３】図１に示す血流制限電気刺激システムに含まれる腕用の緊締具の使用状態を示す図である。
【図４】図１に示す血流制限電気刺激システムに含まれる脚用の緊締具の使用状態を示す図である。
【図５】図１に示す血流制限電気刺激システムに含まれる血流制限電気刺激制御装置の内部構成を概略で示す図である。
【図６】図５に示す血流制限電気刺激制御装置に含まれる制御装置のハードウエア構成を示す図である。
【図７】図５に示す血流制限電気刺激制御装置に含まれる制御装置の内部に生成される機能ブロックを示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る筋肉増強方法を説明するためのフローチャートである。
【図９】本発明の実施形態に係る筋肉増強方法において腕の付け根部分に与えられる加圧力の経時的な変化の一例を示すタイムチャートである。
【図１０】本発明の実施形態に係る筋肉増強方法において脚の付け根部分に与えられる加圧力の経時的な変化の一例を示すタイムチャートである。
【図１１】本発明の実施形態に係る筋肉増強方法において腕の付け根部分に与えられる加圧力の経時的な変化の他の例を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００２６】
まず、図１〜図７を用いて、本発明を適用した血流制限電気刺激システム（以下、「本システム」という）１の具体例について説明することとする。なお、以下の実施形態においては、血流制限電気刺激システムを適用して筋肉の増強を実現させるための筋肉トレーニング（筋肉増強方法）を実施する例について説明する。
【００２７】
図１は、本システム１の全体構成を概略的に示す図である。図１に示したように、本システム１は、緊締具１００と、電極パッド２００と、電気刺激発生装置３００と、中央制御装置４００と、を備えている。
【００２８】
本実施形態における緊締具１００は、図２〜図４に示したように構成されている。図２は緊締具１００の一実施形態を示す斜視図であり、図３及び図４は緊締具１００の使用形態を示す斜視図である。
【００２９】
本実施形態における緊締具１００は、図１に示したように複数（より詳細には４つ）とされている。緊締具１００が４つとなっているのは、筋肉トレーニングを行う者（使用者）の両手、両足に対して加圧を行えるようにするためである。本実施形態における緊締具１００のうち、緊締具１００Ａは腕用のもの（腕に巻き付けて腕を加圧するためのもの）であり、緊締具１００Ｂは脚用のもの（脚に巻き付けて脚を加圧するためのもの）である。なお、緊締具１００の数は必ずしも４つである必要はなく、一つ以上であれば幾つでも構わない。腕用の緊締具１００Ａと脚用の緊締具１００Ｂは、必ずしも同数である必要はない。複数人に対して一度に筋肉トレーニングを行う場合には、緊締具１００は４つを超える場合がある。
【００３０】
本実施形態における緊締具１００は、四肢の少なくとも何れか一つの筋肉の特定領域の外周を囲むものであり、筋肉の特定領域を締付けることによりその特定領域に所定の加圧力を付与するものであり、且つ後述のようにして、腕又は脚の特定領域に付与する加圧力を変化させることができるようにされている。本実施形態では、緊締具１００は、基本的に、ベルト１１０、ガス袋１２０及び形状維持部材１３０から構成されている。
【００３１】
ベルト１１０は、緊締具１００が巻き付けられる特定領域（例えば、腕の付け根の近辺又は脚の付け根の近辺のうち、外部から締付けを行うことで血流制限を実現させるのに適切な部分）に巻き付けられるようなものであれば、その詳細を問わない。本実施形態におけるベルト１１０は、必ずしもそうである必要性はないが、伸縮性を備えた素材からなる。より詳細には、ネオプレンゴムにより構成されている。
【００３２】
本実施形態におけるベルト１１０の長さは、使用者の緊締具１００が巻き付けられる特定領域の外周の長さに応じて決定すればよい。ベルト１１０の長さは、特定領域の外周の長さより長ければよいが、本実施形態におけるベルト１１０の長さは、特定領域の外周の長さの２倍以上となるようにされている。本実施形態による腕用の緊締具１００Ａのベルト１１０の長さは、使用者の腕の特定領域の外周の長さが２６ｃｍであることを考慮して決定してあり、具体的には９０ｃｍとされている。また、脚用の緊締具１００Ｂのベルト１１０の長さは、使用者の脚の特定領域の外周の長さが４５ｃｍであることを考慮して決定してあり、具体的には１４５ｃｍとされている。
【００３３】
本実施形態におけるベルト１１０の幅寸法は、緊締具１００が巻き付けられる特定領域に応じて適宜決定すればよい。例えば、腕用の緊締具１００Ａのベルト１１０であれば幅寸法を２．５〜３ｃｍの範囲内に設定することができ、脚用の緊締具１００Ｂのベルト１１０であれば幅寸法を５〜６ｃｍの範囲内に設定することができる。
【００３４】
ガス袋１２０は、ベルト１１０に取付けられている。本実施形態におけるガス袋１２０は、ベルト１１０の一方の面に取付けられている。もっとも、ガス袋１２０のベルト１１０への取付け方はこれには限られず、内部を中空に構成したベルト１１０の内部に、ガス袋１２０を設けるなどしてもよい。
【００３５】
ガス袋１２０は、また、必ずしもそうである必要はないが、その一端部がベルト１１０の一端部（図２では、ベルト１１０の下端部）付近に一致するようにしてベルト１１０に取付けられている。ガス袋１２０は、気密性を有する素材で形成された気密な袋である。本実施形態におけるガス袋１２０は、例えばマンシェットに用いられるゴム袋と同様の伸縮性を備えたゴムから構成されている。なお、ガス袋１２０の素材はこれに限定されず、気密性を保てる素材を適宜選択すれば足りる。
【００３６】
ガス袋１２０の長さは、必ずしもそうする必要はないが、本実施形態では、緊締具１００が巻き付けられる特定領域の外周の長さとほぼ同じくされている。本実施形態では、腕用の緊締具１００Ａのガス袋１２０の長さは２５ｃｍであり、脚用の緊締具１００Ｂのガス袋１２０の長さは４４ｃｍとされている。
【００３７】
また、ガス袋１２０の幅寸法は、緊締具１００が巻き付けられる特定領域に応じて適宜決定すればよい。本実施形態では、必ずしもそうする必要はないが、腕用の緊締具１００Ａにおけるガス袋１２０の幅寸法を２．５〜３ｃｍの範囲内に設定し、脚用の緊締具１００Ｂのガス袋１２０の幅寸法を５〜６ｃｍの範囲内に設定してある。
【００３８】
なお、ガス袋１２０には、ガス袋１２０内部と連通する接続口１２１が設けられており、例えば、ゴムチューブなどの適当な管により構成される接続管１４０を介して、中央制御装置４００と接続できるようになっている。後述するように、この接続口１２１を通して、ガス袋１２０の中に気体（本実施形態では空気）が送り込まれ、またはガス袋１２０の中の気体が外部へ抜かれることになる。
【００３９】
形状維持部材１３０は、ベルト１１０を特定部分に巻き付けた状態で、その状態を保つようにベルト１１０を固定するものである。本実施形態における形状維持部材１３０は、ベルト１１０におけるガス袋１２０が設けられている面のベルト１１０の他端部（図２では、ベルト１１０の上端部）に設けられた面ファスナである。形状維持部材１３０は、ガス袋１２０が設けられていない側のベルト１１０の全面のどこにでも自在に固定できるようになっている。
【００４０】
ベルト１１０を特定領域に巻き付け、形状維持部材１３０にてベルト１１０を固定した状態でガス袋１２０へ空気が送り込まれると、緊締具１００が筋肉を締付け、加圧力を与えるのである。逆に、その状態でガス袋１２０内の空気が抜かれれば、緊締具１００が筋肉に与える加圧力が小さくなる。
【００４１】
電極パッド２００は、使用者の特定部位（例えば、肩部、上腕部、前腕部、腿部、脛部）に装着されるものであり、本実施形態においては、図１に示すように複数とされている。各電極パッド２００は、電線２１０を介して、電気刺激発生装置３００で発生させた電気刺激信号の供給を受けるものである。電気刺激発生装置３００で発生させた電気刺激信号が、使用者の特定部位に装着された各電極パッド２００に供給されることにより、使用者に対して電気刺激を付与することができる。電極パッド２００の面積や形状は、使用者の体格や特定部位に応じて適宜設定することができる。なお、本実施形態においては複数の電極パッド２００を採用した例を示したが、電極パッドの数は一つ以上であれば幾つでも構わない。
【００４２】
電気刺激発生装置３００は、人体に刺激を与えるためのパルス状の電気刺激信号を発生させるものである。電気刺激発生装置３００は、電気刺激信号の出力の周波数を変化させることによって刺激の速さを変更したり、電気刺激信号の出力電圧を変化させることによって刺激の強さを変更したり、電気刺激信号の基本波形を変化させることによって刺激のパターンを変更したりすることができるように構成されている。例えば、電気刺激発生装置３００は、電気刺激信号の周波数を比較的低くすることによって人体に叩くような刺激を付与したり、電気刺激信号の周波数を比較的高くすることによって人体に揉むような刺激を付与したりすることができる。電気刺激発生装置３００で発生させる電気刺激信号は、中央制御装置４００の制御装置４２０から送出される制御信号によって制御される。
【００４３】
中央制御装置４００は、ガス袋１２０に気体を供給し、或いは気体を除去することについての自動的な制御を行うとともに、電気刺激発生装置３００に特定の制御信号を送出するように機能するものである。このような制御を行えるようになっているのであれば、中央制御装置４００の構成はどのようなものであってもよい。
【００４４】
一例となる中央制御装置４００の構成を概略的に示したのが、図５である。図５に示したように、中央制御装置４００は、４つのポンプ４１０と、制御装置４２０と、を備えている。４つのポンプ４１０は、４つの緊締具１００とそれぞれ対応付けられている。本実施形態では、ポンプ４１０が、本発明における圧力調整手段に相当する。
【００４５】
ポンプ４１０は、その周囲にある気体（本実施形態では、空気）を取り込み、これを後述のポンプ接続口４１１を介して外部へ送る機能を備えている。ポンプ４１０は、また、弁４１２を備えており、弁４１２を開放することで、ポンプ４１０内部の気体を外部へ排出できるようになっている。４つのポンプ４１０はともに、ポンプ接続口４１１を備えており、これに接続された接続管１４０と接続口１２１とを介して、ガス袋１２０へと接続されている。ポンプ４１０が気体を送れば、ガス袋１２０に気体が供給され、ポンプ４１０が弁４１２を開放すればガス袋１２０から気体を除去することができる。なお、弁４１２は必ずしもポンプ４１０に設けられている必要は無く、ポンプ４１０からガス袋１２０に至る経路のいずれかに設けられていれば足りる。
【００４６】
ポンプ４１０には、また、図示されていない圧力計が内蔵されており、それによりポンプ４１０内の気圧を測定できるようになっている。ポンプ４１０内の気圧は、当然にガス袋１２０内の気圧に等しい。
【００４７】
制御装置４２０は、ポンプ４１０を制御する機能を有している。制御装置４２０は、弁４１２を閉じた状態でポンプ４１０を駆動させて空気を緊締具１００のガス袋１２０へ送り、或いはポンプ４１０が備える弁４１２を開放してガス袋１２０内の空気を抜くという制御を行う。つまり、制御装置４２０は、弁４１２の開閉を含めたポンプ４１０の制御を行うものとなっている。また、制御装置４２０は、電気刺激発生装置３００で発生させる電気刺激信号の大きさや周波数を制御するための制御信号を送出する。
【００４８】
制御装置４２０の内部構成図を概略で図６に示す。制御装置４２０は、コンピュータを内蔵しており、ＣＰＵ４２１、ＲＯＭ４２２、ＲＡＭ４２３、インタフェイス４２４を、バス４２５で接続して構成したものである。
【００４９】
ＣＰＵ４２１は中央処理部であり、制御装置４２０全体の制御を行うものである。ＲＯＭ４２２は、制御装置４２０で実行される後述の処理を行うに必要なプログラム、データを記録しており、ＣＰＵ４２１は、このプログラムに基づいて処理の実行を行うようになっている。ＲＯＭ４２２は、フラッシュＲＯＭによって構成することができる。ＲＯＭ４２２に加えて、或いはＲＯＭ４２２とともに、上述のプログラムやデータを記録するハードディスクなどの他の記録媒体を制御装置４２０が備えていてもよい。ＲＡＭ４２３は、上述のプログラムを実行するための作業領域を提供するものである。インタフェイス４２４は、入力装置からの入力を受付け、また制御装置４２０からの指示を４つのポンプ４１０のそれぞれに送る機能を有している。
【００５０】
ＣＰＵ４２１が上述のプログラムを実行することにより、制御装置４２０の内部には、図７に示した如き機能ブロックが生成される。制御装置４２０には、入力情報解析部４３１、制御データ生成部４３２、制御データ記録部４３３、出力制御部４３４、制御部４３５が含まれている。
【００５１】
入力情報解析部４３１は、図示していない入力装置からの入力をインタフェイス４２４から受付けてその内容を解析するものである。入力情報解析部４３１が解析した内容についてのデータは制御データ生成部４３２又は制御部４３５へと送られるようになっている。
【００５２】
制御データ生成部４３２は、弁４１２の開閉を含めたポンプ４１０の制御を行うための制御データを、入力情報解析部４３１から受付けたデータに基づいて生成するものである。制御データ生成部４３２は、生成した制御データを制御データ記録部４３３へ記録するようになっている。
【００５３】
制御データ記録部４３３は、制御データ生成部４３２から受付けた制御データを記録するものである。本実施形態における制御データ記録部４３３には、４つのポンプ４１０のそれぞれに対応付けられた血流制限制御データが一組となるようにして記録される。また、本実施形態における制御データ記録部４３３には、４つのポンプ４１０についての血流制限制御データを一組としたものが複数組記録できるようになっている。この一組のデータは、筋肉トレーニングを行う際に両腕と両脚の加圧を制御するためのデータである。この複数組のデータは、複数人分のデータとすることができる。この場合、誰が筋肉トレーニングを行うかということに応じてその筋肉トレーニングを行う者のデータを呼び出すようにする。複数組のデータは、また、筋肉トレーニングを行う特定の１人の者についてのデータとすることができる。この場合、その１人の者が体調に応じて異なるデータを呼び出すようにすることができる。或いは、複数組のデータを上述の双方の用い方で利用することもできる。
【００５４】
また、制御データ記録部４３３は、複数の電極パッド２００のそれぞれに対応付けられた電気刺激制御データが一組となるようにして記録される。本実施形態において、各電極パッド２００に対応付けられた電気刺激制御データは、各ポンプ４１０に対応付けられた血流制限制御データに関連付けられている。
【００５５】
制御部４３５は、入力情報解析部４３１、制御データ生成部４３２、出力制御部４３４の全体的な制御を行うものである。また、後述するモードの制御を行う機能を有する。制御部４３５は、また、筋肉トレーニングを行う際に、制御データ記録部４３３から一組の制御データ（血流制限制御データ及び電気刺激制御データ）を読み出して、それを出力制御部４３４に送る機能を有している。
【００５６】
出力制御部４３４は、血流制限制御データに基づいてポンプ４１０を制御するとともに、電気刺激制御データに基づいて電気刺激発生装置３００を制御する機能を有している。出力制御部４３４にポンプ４１０及び電気刺激発生装置３００を制御させながら、筋肉トレーニングが実施される。
【００５７】
次いで、図８のフローチャート等を用いて、本実施形態に係る血流制限電気刺激システム１を用いて実施される筋肉トレーニング（筋肉増強方法）について説明する。
【００５８】
まず、筋肉増強用の制御データを作成する（制御データ作成工程：Ｓ１）。本実施形態における中央制御装置４００は、設定モード及びトレーニングモードの２つのモードを実行するようになっている。制御データの作成は、設定モードで行われる。設定モードとトレーニングモードのいずれを選択するかということについての入力は、図示していない入力装置によって行う。入力装置から設定モードとトレーニングモードのいずれを選択するかという情報が入力されると、インタフェイス４２４を介してそれを受付けた入力情報解析部４３１はその情報を制御部４３５に送る。それにより、制御部４３５が設定モード又はトレーニングモードを開始する。
【００５９】
中央制御装置４００では、設定モードが実行されているときに入力装置を操作することによって、制御データを生成するために必要な情報を入力することができる。入力された情報は、インタフェイス４２４、入力情報解析部４３１を経て、制御データ生成部４３２に送られる。制御データ生成部４３２は、入力された情報に基づいて制御データを生成し、それを制御データ記録部４３３に送る。制御データ記録部４３３は、そのデータを記録する。制御データの中の「血流制限制御データ」は、ポンプ４１０内の気圧を、経時的にどのように変化させるかということを示すデータである。また、制御データの中の「電気刺激制御データ」は、各電極パッド２００に供給される電気刺激信号を、経時的にどのように変化させるかということを示すデータである。ポンプ４１０内の気圧を経時的にどのように変化させるかという点については、後述する。
【００６０】
本実施形態では、４つで一組の血流制限制御データを複数組、制御データ記録部４３３に記録するとともに、各血流制限制御データに関連付けた電気刺激制御データを制御データ記録部４３３に記録するまで、必要な回数だけ上述の処理を繰り返す。このように、本実施形態では、いわゆるオーダーメイドで筋肉トレーニングを行う各個人に適した制御データを生成するようになっている。なお、制御データは、代表的な、或いは汎用的なものを、中央制御装置４００の出荷時に予め制御データ記録部４３３に記録しておいてもよい。制御データ記録部４３３に予め記録しておく制御データは、１つでも複数でもよい。
【００６１】
制御データが生成されたら、中央制御装置４００と緊締具１００とを接続管１４０を介して接続するとともに、中央制御装置４００と電気刺激発生装置３００と電極パッド２００とを電線２１０を介して接続する（装置接続工程：Ｓ２）。次いで、緊締具１００を、図３及び図４に示したようにして使用者の四肢の特定領域に巻き付け形状維持部材１３０で特定領域に固定するとともに、使用者の特定部位に電極パッド２００を装着する（緊締具巻付・電極装着工程：Ｓ３）。この状態においては、特定領域にはほとんど加圧力が付与されていない。なお、本実施形態では、特定領域は、両腕の付け根領域と両脚の付け根領域である。
【００６２】
この状態で中央制御装置４００をトレーニングモードにし、筋肉トレーニングを行う。トレーニングモードが開始されたら、使用者は、入力装置を操作して自分用の制御データを選択する（制御データ選択工程：Ｓ４）。自分用の制御データが複数ある場合には、自分の体調等を考慮して、適当な制御データを選択する。この制御データの選択も入力装置を用いて行う。
【００６３】
入力装置によりどの制御データを選択するかという情報が入力されると、この情報はインタフェイス４２４、入力情報解析部４３１を経て、制御部４３５に送られる。制御部４３５は、この情報によって選択された制御データを制御データ記録部４３３から読出して出力制御部４３４に送る。出力制御部４３４は、制御データに基づいてポンプ４１０及び電気刺激発生装置３００を制御する（制御工程：Ｓ５）。ポンプ４１０は、圧力計でポンプ４１０内の気圧を測定しながら、ポンプ４１０内の気圧を、制御データで示されたように自動的に保つ。本実施形態における制御工程Ｓ５は、本発明における血流制限工程、電気刺激工程、加除圧制御工程、加圧制御工程及び電気刺激制御工程を含むものである。
【００６４】
ここで、制御工程Ｓ５において、どのように血流制限を実現させるかということを、図９及び図１０のタイムチャートを用いて説明する。なお、本実施形態では、使用者の腕に対して与えるべき加圧力（適正圧）は１５０〜１６０ｍｍＨｇ、脚の適正圧は２５０〜２６０ｍｍＨｇであるものとする。
【００６５】
図９は、緊締具１００のベルト１１０により使用者の腕の付け根部分に付与される加圧力の経時的な変化を示すタイムチャートである。図９に示す例では、制御装置４２０がポンプ４１０を制御することにより、約５秒間かけて、腕の付け根部分に付与する加圧力を０ｍｍＨｇから適正圧（約１５０ｍｍＨｇ）まで増大させ、その適正圧を約１０秒間維持する（腕加圧工程；Ｓ５１）。その後、制御装置４２０は、ポンプ４１０を制御することにより、約５秒間かけて、腕の付け根部分に付与する加圧力を適正圧（約１５０ｍｍＨｇ）から０ｍｍＨｇまで低減させ（すなわち加圧力を完全に除去し）、その状態を約１０秒間維持する（腕除圧工程：Ｓ５２）。そして、制御装置４２０は、これら腕加圧工程Ｓ５１及び腕除圧工程Ｓ５２を複数回（例えば両工程を３回ずつ）繰り返す。
【００６６】
図１０は、緊締具１００のベルト１１０により使用者の脚の付け根部分に付与される加圧力の経時的な変化を示すタイムチャートである。図１０に示す例では、制御装置４２０がポンプ４１０を制御することにより、約５秒間かけて、脚の付け根部分に付与する加圧力を０ｍｍＨｇから適正圧（約２５０ｍｍＨｇ）まで増大させ、その適正圧を約１５秒間維持する（脚加圧工程：Ｓ５３）。その後、制御装置４２０は、ポンプ４１０を制御することにより、約５秒間かけて、脚の付け根部分に付与する加圧力を適正圧（約２５０ｍｍＨｇ）から０ｍｍＨｇまで低減させ（すなわち加圧力を完全に除去し）、その状態を約１５秒間維持する（脚除圧工程：Ｓ５４）。そして、制御装置４２０は、これら脚加圧工程Ｓ５３及び脚除圧工程Ｓ５４を複数回（例えば両工程を５回ずつ）繰り返す。
【００６７】
以上説明した実施形態に係る血流制限電気刺激システム１においては、使用者の四肢（腕や脚）の少なくとも何れか一つに巻き付けたベルト１１０により付与される加圧力を制御して使用者の筋肉の血流を制限するとともに、使用者の特定部位に装着した電極パッド２００に供給される電気刺激信号を制御して使用者の筋肉を電気的に刺激することができる。すなわち、使用者の筋肉の血流を制限することにより使用者の成長ホルモンの分泌を促すことができることに加え、使用者の筋肉を電気的に刺激することによりあたかも軽い運動と同様の作用を得ることができ、これらの相乗作用により、きわめて容易に筋肉を増強させることができる。この際、使用者は自力で運動を行う必要がないため、寝たきりの高齢者であっても容易に筋肉を増強させることができる。
【００６８】
また、以上説明した実施形態に係る血流制限電気刺激システム１においては、使用者の四肢の少なくとも何れか一つに所定の加圧力を付与する加圧動作と、この加圧動作により付与された加圧力を完全に除去する除圧動作と、を交互に繰り返すように、ベルト１１０により付与される加圧力の制御を行うことができる。これにより、使用者の血管の血管内皮細胞から生成される一酸化窒素を増加させ、もって血管を強化することができる。また、加圧動作と除圧動作とを交互に複数回繰り返すようにベルト１１０により使用者の四肢の特定領域に付与される加圧力の制御を行うことができるので、使用者の自律神経の安定化を図ることが可能となる。すなわち、加圧動作により使用者の交感神経の働きを活性化させることができる一方、除圧動作により使用者の副交感神経の働きを活性させることができるため、加圧動作と除圧動作との繰り返しにより、使用者の自律神経を安定させることができる。
【００６９】
なお、以上の実施形態においては、筋肉トレーニングの加圧工程及び除圧工程における加圧動作及び除圧動作の各継続時間を、腕の場合で約１０秒とし、脚の場合で約１５秒とした例を示したが、加圧動作及び除圧動作の各継続時間はこれに限られるものではなく、筋肉トレーニングを行う者の体格やトレーニング時における体調等を考慮して適宜変更することができる。例えば、加圧動作及び除圧動作の各継続時間を、各々２０〜３０秒程度とすることもできる。また、加圧動作の継続時間と、除圧動作の継続時間と、を異ならせてもよい。
【００７０】
また、以上の実施形態においては、筋肉トレーニングの加圧工程において付与する加圧力を、各々適正圧（腕の場合で約１５０ｍｍＨｇ、脚の場合で約２５０ｍｍＨｇ）に設定した例を示したが、筋肉トレーニングの加圧工程において付与する加圧力はこれに限られるものではなく、筋肉トレーニングを行う者のトレーニング時における体調等を考慮して適宜変更することができる。例えば、適正圧より若干低い加圧力（腕の場合で約１００ｍｍＨｇ、脚の場合で約２００ｍｍＨｇ）を付与したり、適性圧より若干高い加圧力（腕の場合で約２００ｍｍＨｇ、脚の場合で約３００ｍｍＨｇ）を付与したりすることができる。
【００７１】
また、以上の実施形態においては、筋肉トレーニングの加圧工程及び除圧工程の各実施回数を、腕の場合で３回とし、脚の場合で５回とした例を示したが、加圧工程及び除圧工程の各実施回数はこれに限られるものではなく、筋肉トレーニングを行う者の体格やトレーニング時における体調等を考慮して適宜変更することができる。例えば、加圧工程及び除圧工程の各実施回数を、腕の場合と脚の場合双方とも１０回程度とすることもできる。
【００７２】
また、以上の実施形態においては、筋肉トレーニングの加圧工程において付与する加圧力を、各々一定（腕の場合で約１５０ｍｍＨｇ、脚の場合で約２５０ｍｍＨｇ）にした例を示したが、加圧力を徐々に増大させることもできる。
【００７３】
例えば、図１１に示すように、約５秒間かけて使用者の腕の付け根部分に付与する加圧力を０ｍｍＨｇから約２８０ｍｍＨｇまで増大させてその圧力を約１５秒間維持し、その後約５秒間かけて使用者の腕の付け根部分に付与する加圧力を約２８０ｍｍＨｇから０ｍｍＨｇまで低減させ、その状態を約１０秒間維持する。次いで、約５秒間かけて使用者の腕の付け根部分に付与する加圧力を０ｍｍＨｇから約３００ｍｍＨｇまで増大させその圧力を約１５秒間維持し、その後約５秒間かけて使用者の腕の付け根部分に付与する加圧力を約３００ｍｍＨｇから０ｍｍＨｇまで低減させ、その状態を約１０秒間維持する。続いて、約５秒間かけて使用者の腕の付け根部分に付与する加圧力を０ｍｍＨｇから約３２０ｍｍＨｇまで増大させその圧力を約１５秒間維持し、その後約５秒間かけて使用者の腕の付け根部分に付与する加圧力を約３２０ｍｍＨｇから０ｍｍＨｇまで低減させ、その状態を約１０秒間維持する。さらに続いて、約５秒間かけて使用者の腕の付け根部分に付与する加圧力を０ｍｍＨｇから約３４０ｍｍＨｇまで増大させその圧力を約１５秒間維持し、その後約５秒間かけて使用者の腕の付け根部分に付与する加圧力を約３４０ｍｍＨｇから０ｍｍＨｇまで低減させ、その状態を約１０秒間維持する。
【００７４】
このように、複数回の加圧動作を実現させる際に、各加圧動作における加圧力を直前の加圧動作における加圧力よりも高く設定することにより、使用者の血管の血管内皮細胞から生成される一酸化窒素を増加させて血管の弾力性を上昇させ、使用者の限界圧（止血状態をもたらす加圧力）を上昇させることができる。
【００７５】
なお、近年においては、加圧（血流制限）トレーニング方法の研究が進められており、適度な加圧（血流制限）を行うことによって脳下垂体から通常時よりも多くの成長ホルモンが分泌され、この成長ホルモンが筋肉の増強以外にも好ましい影響を身体に与えることが明らかになっている。このため、加圧（血流制限）トレーニング方法が医療やリハビリテーションの分野に応用されつつある。本発明に係る血流制限電気刺激システムは、この「加圧（血流制限）」に「電気刺激」を組み合わせたものであり、さらなる成長ホルモンの分泌を促すことができるものであるため、医療やリハビリテーションの分野にも充分に適用することが可能である。たとえば、本実施形態に係る血流制限電気刺激システム１を備えた医療用装置を用いることにより、「加圧（血流制限）」及び「電気刺激」によって筋肉に適度な疲労を生じさせて血中乳酸濃度を効率良く増大させ、これにより交換神経を効率良く刺激し、脳下垂体から成長ホルモンを効率良く分泌することができることから、各種疾病（糖尿病、高血圧、高脂血症等）の予防や治療を実現させることができる。
【００７６】
また、以上の実施形態においては、血流制限電気刺激システム１を用いて筋肉トレーニング（筋肉増強方法）を実施した例を示したが、このような血流制限電気刺激システム１を用いることなく、筋肉トレーニングを実施することもできる。例えば、インストラクターが、筋肉トレーニングを行う者（使用者）の四肢の特定領域にベルト１１０を巻き付けて所定の加圧力を特定領域に付与することにより使用者の筋肉の血流を制限する（血流制限工程）と同時に、使用者の特定部位に電極パッド２００を装着し、電気刺激発生装置３００で発生させた電気刺激信号を電極パッド２００に供給することにより使用者の筋肉を電気的に刺激する（電気刺激工程）こともできる。
【００７７】
このようにインストラクターを介して本発明に係る筋肉増強方法を実施した場合においても、使用者の筋肉の血流を制限することにより使用者の成長ホルモンの分泌を促すことができることに加え、使用者の筋肉を電気的に刺激することによりあたかも軽い運動と同様の作用を得ることができ、これらの相乗作用により、きわめて容易に筋肉を増強させることができる。
【００７８】
本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、この実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。すなわち、前記実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前記実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００７９】
１…血流制限電気刺激システム
１１０…ベルト
１２０…ガス袋
１３０…形状維持部材
２００…電極パッド
３００…電気刺激発生装置
４１０…ポンプ（圧力調整手段）
４２０…制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2015033565.tif 000008
【図７】
2015033565.tif 000009
【図８】
2015033565.tif 000010
【図９】
2015033565.tif 000011
【図１０】
2015033565.tif 000012
【図１１】
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