(57)【要約】【課題】膝関節へ負担をかけることなく、安全に訓練することができる大腿四頭筋訓練器を提供すること。【解決手段】略水平面上で膝関節を屈曲させた状態で装着して大腿四頭筋を訓練する弾性力を有する板状の訓練器であって、着面する一端部１１と、一端部１１から斜め上に延在して大腿部を支持する大腿支持部１２と、大腿支持部１２から上に凸に湾曲して膝関節を支持する膝関節支持部１３と、膝関節支持部１３から斜め下に延在して下腿部を支持す下腿支持部１４と、下腿支持部１４に設けられた足首固定部材１５と、を備え、膝関節を伸展させると弾性変形して他端部１６が足先方向に変位することを特徴とする大腿四頭筋訓練器。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略水平面上で膝関節を屈曲させた状態で装着して大腿四頭筋を訓練する弾性力を有する板状の大腿四頭筋訓練器であって、
着面する一端部と、
前記一端部から斜め上に延在して大腿部を支持する大腿支持部と、
前記大腿支持部から上に凸に湾曲して膝関節を支持する膝関節支持部と、
前記膝関節支持部から斜め下に延在して下腿部を支持する下腿支持部と、
前記下腿支持部に設けられた足首固定部材と、を備え、
前記膝関節を伸展させるとその伸展力により弾性変形して前記下腿支持部が足先方向に変位することを特徴とする大腿四頭筋訓練器。
【請求項２】
前記下腿支持部から下に凸に湾曲して着面する他端部を備える請求項１に記載の大腿四頭筋訓練器。
【請求項３】
前記弾性力を調節する弾性力調節手段を備える請求項１又は２に記載の大腿四頭筋訓練器。
【請求項４】
前記伸展力を測定する伸展力測定手段を備える請求項１〜３のいずれか１項に記載の大腿四頭筋訓練器。
【請求項５】
前記一端部に滑り止め部材を備える請求項１〜４のいずれか１項に記載の大腿四頭筋訓練器。
【請求項６】
前記他端部に滑り性部材を備える請求項２〜５のいずれか１項に記載の大腿四頭筋訓練器。
【請求項７】
前記膝関節支持部に軟質の膝クッションを備える請求項１〜６のいずれか１項に記載の大腿四頭筋訓練器。
【請求項８】
前記足首固定部材は、軟質の足首クッションを備える請求項１〜７のいずれか１項に記載の大腿四頭筋訓練器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、膝の痛みや、負傷による膝関節の機能障害等を緩和、改善するための訓練器に係り、特に、大腿四頭筋を主として強化することのできる大腿四頭筋訓練器に関する。
【背景技術】
【０００２】
中、高年になると、膝の痛みを訴える人々が多くなり、一般にこのような症状の最も多いのが変形性膝関節症であると云われている。変形性膝関節症に悩む日本人の殆どは、内反変形、いわゆる「Ｏ脚」と称される症状であって、膝の内側の軟骨が擦り減ることによって膝が外側に突出してしまうものであるが、希に、膝の外側の軟骨が擦り減り、欧米人に多く見られる「Ｘ脚」となってしまうこともあり、何れも、歩き始めや起床したとき、椅子あるいは正座から立ち上がるとき等の動作の始めに痛みを感じるような症状が現れる。また、こうした膝の痛みに伴い、膝関節を動かすと、関節部から異常音が発生し、拘縮して、しゃがんだり、正座できなくなることもある等、上肢の関節に比較し、下肢の関節の痛みは、通常の生活に大きな支障を来すものとなる。
【０００３】
症状が進むと、軟骨がすり減るため、滑膜が刺激されて滑膜炎を併発し、膝に水が溜まってしまう外、軟骨が擦り減る一方で、関節の周辺では刺・棘状の骨が滑膜炎を悪化させ、更に進行すると、最終的には関節の機能に大きな障害を受けることもある。発症の原因としては、膝関節の炎症や骨折等外傷後に続発して起こる二次性のものもあるが、原因のはっきりとしない一次性のものがその多数を占めており、加齢、体重増加、重い荷物を持つ労働に携わる人等に多くみられるものとなっている。
【０００４】
変形性膝関節症の基本的な治療は保存療法であり、正座をする生活から椅子に座る生活に変えたり、重い荷物を持つことを避け、長時間の立ち仕事を控える等して、無理のない生活をすることが望ましいとされ、さらに、膝関節への負担を軽減するには、運動療法を行い、無理の無い範囲で大腿四頭筋を鍛えることも、症状を改善する上で有効な療法となっている。また、病状が進行してしまい、保存療法で改善しないような場合には、手術療法を行うこととなり、高位脛骨骨切り術を行うか、もしくは、高位脛骨骨切り術を行えないほど擦り減った場合には、人工材料を被せて関節を再建する手術をし、その後リハビリを行い治療することが必要となる。
【０００５】
これまで、足先に錘台を固定して椅子に腰かけた状態で膝関節を伸展させて、錘台を装着した足を動かす膝関節鍛錬具（例えば、特許文献１参照。）や、椅子に腰かけた状態で土踏まずを台座の上に載せて膝関節をゴム帯で吊るしたトレーニング器具（例えば、特許文献２参照。）等が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１２８３９１号公報
【特許文献２】特開２００３−５２８５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の上記膝関節鍛錬具は、椅子に腰かけて錘の付いた足を持ち上げて大腿四頭筋を強化するものであり、不安定で、腰への負担が大きくなる問題を有していた。
【０００８】
また、従来の上記トレーニング器具では、屈曲状態の膝関節をゴム帯の付勢力に抗して伸展して大腿四頭筋を鍛えるものであるが、椅子に腰かけて土踏まずを台座に載せて行うため、次のような問題を有していた。すなわち、膝関節を屈曲状態から伸展させると、台座が前方に移動するか、椅子と身体が後方に移動し、膝関節の屈曲・伸展の反復を行うことが容易でなく、危険である。
【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、膝関節へ負担をかけることなく、安全に訓練することができる大腿四頭筋訓練器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するためになされた本発明の大腿四頭筋訓練器は、略水平面上で膝関節を屈曲させた状態で装着して大腿四頭筋を訓練する弾性力を有する板状の大腿四頭筋訓練器であって、着面する一端部と、前記一端部から斜め上に延在して大腿部を支持する大腿支持部と、前記大腿支持部から上に凸に湾曲して膝関節を支持する膝関節支持部と、前記膝関節支持部から斜め下に延在して下腿部を支持する下腿支持部と、前記下腿支持部に設けられた足首固定部材と、を備え、前記膝関節を伸展させるとその伸展力により弾性変形して前記下腿支持部が足先方向に変位することを特徴とする。
【００１１】
略水平面に臀部を下ろし膝関節を屈曲させた状態で装着して大腿四頭筋で膝関節を伸展させて訓練することができるので、膝関節に負担がかからず且つ安全である。
【００１２】
上記の大腿四頭筋訓練器において、前記下腿支持部から下に凸に湾曲して着面する他端部を備えるとよい。これにより、大腿四頭筋で膝関節を伸展させると、その伸展力で他端部が足先方向にスムーズに変位できるので、膝関節に伸展を抑制する力が作用しなくなる。
【００１３】
また、前記弾性力を調節する弾性力調節手段を備えるものとするとよい。これにより、変形性膝関節症の重篤度に応じて、弾性力を調節することができるので、効果的に訓練することができる。
【００１４】
また、前記伸展力を測定する伸展力測定手段を備えるものとするとよい。これにより、訓練者の大腿四頭筋の筋力を定量的に把握することができる。その結果、訓練の効果を定量的に知ることができる。
【００１５】
また、前記一端部に滑り止め部材を備えるとよい。これにより、下肢の動きと訓練器の動きを近づけ、力が膝関節に効果的に作用する。
【００１６】
また、前記他端部に滑り性部材を備えるとよい。これにより、大腿四頭筋で膝関節を伸展させると、その伸展力で他端部が足先方向により一層スムーズに変位できるので、膝関節に伸展を抑制する力が作用しなくなる。
【００１７】
また、前記膝関節支持部に軟質の膝クッションを備えるとよい。これにより、膝裏を保護することができる。
【００１８】
また、前記足首固定部材は、軟質の足首クッションを備えるとよい。これにより、足首を保護することができる。
【発明の効果】
【００１９】
略水平面に臀部を下ろし膝関節を屈曲させた状態で装着して大腿四頭筋で膝関節を伸展させて訓練することができるので、膝関節に負担がかからず且つ安全である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態１に係る大腿四頭筋訓練器の斜視図である。
【図２】図１のＡ矢視図（端面図）である。
【図３】膝関節を伸展した状態を説明する図である。
【図４】実施形態２に係る大腿四頭筋訓練器の断面図である。
【図５】実施形態３に係る大腿四頭筋訓練器の側面図である。
【図６】実施形態４に係る大腿四頭筋訓練器の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（実施形態１）
本発明に係る実施形態１の大腿四頭筋訓練器１は、図１、２に示すように、着床する一端部１１と、一端部１１から斜め上に延在して大腿部を支持する大腿支持部１２と、大腿支持部１２から上に凸に湾曲して膝関節を支持する膝関節支持部１３と、膝関節支持部１３から斜め下に延在して下腿部を支持する下腿支持部１４と、下腿支持部１４に設けられた足首固定部材１５と、下腿支持部１４から下に凸に湾曲して着床する他端部１６と、を備えている。したがって、本発明の大腿四頭筋訓練器１は、図２に示すように、床に臀部を下ろして膝を立てた状態で装着して大腿四頭筋を訓練することができる。
【００２２】
一端部１１、大腿支持部１２、膝関節支持部１３、下腿支持部１４及び他端部１６は、弾性力を有する材料で一体的に成形されている。なお、一体成形に限定されるものでなく、それぞれ別体成形されたものを接合してもよい。
【００２３】
弾性力を有する材料としては、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリプロピレン等の撓みの大きな部材から、撓みの比較的小さいカーボンや金属或いはカーボン繊維やガラス繊維等を添加した樹脂なども用いることができる。本実施形態では、低発泡塩化ビニル板を用いた。
【００２４】
板の厚さによって弾性力が変わるので、訓練する人の症状に合わせて厚さが設定される。本実施形態の大腿四頭筋訓練器１の厚さは、８〜１０ｍｍに設定された。
【００２５】
足首固定部材１５は、伸縮性のない化学繊維製で、２本のベルトの一端部が下腿支持部１４の幅方向端部に固定され、他端部に面ファスナーが装着されている。
【００２６】
次に、本実施形態の大腿四頭筋訓練器１を使っての訓練方法と動作について説明する。先ず、訓練者（使用者）が床に臀部を下して着座する。その後、訓練する方の下肢の膝関節を屈曲させて、大腿部が大腿支持部１２に、膝関節が膝関節支持部１３に、下腿部が下腿支持部１４に当接するように下肢を大腿四頭筋訓練器１に載せる。その後、足首を足首固定部材１５で固定することで図２の状態になり準備が完了する。
【００２７】
図２の状態で、大腿四頭筋訓練器１には下肢の重さが加わるので、一端部１１が後方に、他端部１６が前方に、それぞれ移動して間隔を広げて平板になろうとしている。
【００２８】
この図２の状態から、大腿四頭筋を緊張させて膝関節を伸展させようとすると、足首に上向きの力Ｆ１５が作用し、大腿支持部１２、膝関節支持部１３、下腿支持部１４には下向きの力Ｆ１２、Ｆ１３、Ｆ１４が作用する。足首に上向きの力Ｆ１５が作用しても足首が下腿支持部１４に足首固定部材１５で固定されているので、下腿支持部１４に上向きの力Ｆ１５が作用することになる。大腿四頭筋の緊張による伸展力で生じるこれらの力Ｆ１２、Ｆ１３、Ｆ１４、Ｆ１５は、いずれも、一端部１１が後方に他端部１６が前方に移動して平板になるように作用する。
【００２９】
したがって、大腿四頭筋の緊張による伸展力で生じるこれらの力Ｆ１２、Ｆ１３、Ｆ１４、Ｆ１５が大腿四頭筋訓練器１の弾性力より大きくなると、大腿四頭筋訓練器１は、弾性変形して一端部１と他端部６の間隔が広がり、図３に示す状態になる。
【００３０】
次に、大腿四頭筋を弛緩させると、大腿四頭筋訓練器１はその弾性力により元の形状に戻り、図２に示す状態になる。
【００３１】
大腿四頭筋を緊張させたり弛緩させたりすることを繰り返すことで、大腿四頭筋を鍛えることができる。臀部を床に下して着座した状態で大腿四頭筋を鍛えることができるので、膝関節に負荷がかからず、安全に鍛えることができる。
【００３２】
一端部１１と床面との摩擦力、他端部１６と床面との摩擦力は、床面によって変化し、摩擦力が大きい場合、大腿四頭筋を強く緊張させないと膝関節を伸展させることができない。そのため、摩擦力が大きい場合、余分の負荷が膝関節に係ることがある。
【００３３】
一端部１１は角が床面と接するので摩擦が大きく、且つ臀部があるため、後方への変位がし難い。一方、他端部１６は、凸面が床面と接するので、摩擦が小さく前方へ変位し易く、床に引っ掛かり難い。したがって、力Ｆ１２、Ｆ１３、Ｆ１４、Ｆ１５によって、他端部１６が前方に大きく変位するので、余分の負荷が膝関節に係ることが抑制される。
【００３４】
（実施形態２）
実施形態２の大腿四頭筋訓練器を図４に示す。実施形態１の大腿四頭筋訓練器と同じ構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００３５】
本実施形態の大腿四頭筋訓練器は、一端部１１の床との接触部に滑り止め部材１１ａを備え、他端部１６の床との接触部に滑り性部材１６ａを備えている。したがって、膝関節の伸展時に一端部１１は後方に変位し難く、他端部１６は前方に変位し易くなるので、膝関節を伸展させたときスムーズに下肢を伸ばすことができ、余分の負荷が膝関節に係ることがより一層抑制される。
【００３６】
また、本実施形態の大腿四頭筋訓練器は、膝関節支持部１３の上面に軟質の膝クッション１３ａを、足首固定部材１５のベルト内面に軟質の足首クッション１５ａを備えている。したがって、膝関節の裏側に延在する大腿二頭筋や足首を痛めることがない。
【００３７】
滑り止め部材１１ａには、例えば、合成ゴムシートを用いることができる。滑り性部材１６ａには、人工皮革を用いることができる。また、膝クッション１３ａと足首クッション１５ａには、例えば、フェルトを用いることができる。
【００３８】
（実施形態３）
実施形態３の大腿四頭筋訓練器を図５に示す。実施形態１の大腿四頭筋訓練器と同じ構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００３９】
本実施形態の大腿四頭筋訓練器は、一端部１１と他端部１６の間に大腿四頭筋訓練器の弾性力を調節する弾性力調節手段１７を備えている。
【００４０】
弾性力調節手段１７はスプリング１７ａとリード線１７ｃの長さを調節する長さ調節器１７ｂを備えている。
【００４１】
長さ調節器１７ｂでリード線１７ｃの長さを短くすると弾性力が増し、一端部１１と他端部１６の間隔が広がり難くなる。逆に、長くすると弾性力が減り、一端部１１と他端部１６の間隔が広がり易くなる。したがって、変形性膝関節症の重篤度に応じて、弾性力を調節して、効果的に訓練することができる。
【００４２】
スプリング１７ａは、ゴムやシリンダ等でもよい。また、長さ調節器１７ｂを省略してもよい。
【００４３】
（実施形態４）
実施形態４の大腿四頭筋訓練器を図６に示す。実施形態１の大腿四頭筋訓練器と同じ構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００４４】
本実施形態の大腿四頭筋訓練器は、一端部１１と他端部１６の間に膝関節の伸展力測定手段１８を備えている。
【００４５】
本実施形態の伸展力測定手段１８は、バネ秤或いはロードセルである。大腿四頭筋の緊張による伸展力で他端部１６は前方に変位する。すると、バネ秤１８が伸びて伸展力に比例する荷重が表示される。
【００４６】
なお、バネ秤１８は、実施形態３における弾性力調節手段１７のスプリング１７ａの機能を有するので、大腿四頭筋訓練器の弾性力が影響を受けることがある。
【００４７】
そこで、バネ秤１８の代わりに、大腿四頭筋訓練器の裏面（下面）に歪みゲージを貼り付けてそれを伸展力測定手段とするとよい。歪みゲージの弾性力への影響は無視できる。
【００４８】
或いは、一端部１１と他端部１６の間隔の変化量は伸展力に比例するので、バネ秤１８をリニアエンコーダにして、一端部１１と他端部１６の間隔の変化量を測定するとよい。
【００４９】
本実施形態の大腿四頭筋訓練器は膝関節の伸展力測定手段１８を備えているので、大腿四頭筋訓練器による訓練の開始時と訓練の終了時の伸展力の相対的な変化を知ることができる。すなわち、訓練の効果を定量的に知ることができる。
【符号の説明】
【００５０】
１・・・・・・・・大腿四頭筋訓練器
１１・・・・・・一端部
１１ａ・・・滑り止め部材
１２・・・・・・大腿支持部
１３・・・・・・膝関節支持部
１３ａ・・・膝クッション
１４・・・・・・下腿支持部
１５・・・・・・足首固定部材
１５ａ・・・足首クッション
１６・・・・・・他端部
１７・・・・・・弾性力調節手段
１８・・・・・・伸展力測定手段
【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】
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