(57)【要約】【課題】心肺機能に過度な負荷をかけずに脚筋力の維持増進を達成するトレーニングマシンを提供する。【解決手段】二つの踏台１０、１１が並列して設けてあり、両脇には使用者が姿勢を保持するための掴みバー２が配置してある。各踏台１０、１１には荷重検知手段２２が設けてあり、使用者が踏台１０の表面に片足を載せると、荷重が検知され、荷重信号を発した踏台１０を上昇させる。使用者は、片足に体重をその踏台にのせたまま踏台１０が上昇するのを待つ。ランプ等の表示手段４が点灯して踏台１０の上昇完了を知らせる。使用者は上昇した踏台１０の足とは反対の足を低踏台１１に降ろす。このとき、エキセントリック運動となる。踏台１１の荷重検知手段２２が荷重を検知して上昇を始める。一方、荷重が解放された他の踏台１０は、下降を始める。この動作を繰り返すことによって下肢のエキセントリック運動が達成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下動可能な踏台が並列して配置してあり、各踏台には人間が乗ったことを感知する荷重検知手段が設けてあり、この荷重検知手段の検知信号に基づいて踏台を上昇させる機構が設けてある下肢トレーニングマシン。
【請求項２】
請求項１において、踏台の上昇量を変更できる調節手段が設けてある下肢トレーニングマシン。
【請求項３】
請求項１または２において、踏台の上昇が完了したこと表示する手段が設けてある下肢トレーニングマシン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エキセントリック運動を利用して下肢の筋力を向上させるトレーニングマシンに関し、特に筋力の弱った高齢者が心肺機能に負担をかけずに筋力を増強できるようにするものである。
【背景技術】
【０００２】
起立や歩行に重要な役割を果たす下腿後部（ふくらはぎ）および大腿前部の抗重力筋を鍛えることは、高齢者の転倒予防には欠かせないポイントである。
【０００３】
多くの運動は、筋が短縮しながら力を発揮するコンセントリック（短縮性収縮）運動、長さを変えることなく力を発揮するアイソメトリック（等尺性収縮）運動および伸張しながら力を発揮するエキセントリック（伸張性収縮）運動で構成される。このうち、エキセントリック運動は、他の運動に比較して少ないエネルギーで同等の仕事が可能であり、筋肥大を誘発しやすい、などの特徴が明らかにされている。
【０００４】
また、動物実験において、速い運動をおこなう時に動員される脊髄運動神経細胞と支配される筋線維群の活動参加がエキセントリック収縮において促進される可能性が示されている。これらの特徴を利用すれば、心肺機能に対する負荷を軽減すると同時に、加齢とともに衰えていく細胞群に効率よく刺激が与えることができると考えられる。
【特許文献１】特開２００４−１４１２９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
高齢者の転倒による骨折は、寝たきり状態を生み出す主な要因の一つであり、大きな社会問題となっている。運動器の加齢変化を細胞レベルで調べたところ、姿勢をすばやく立て直す際に重要な役割を果たす速い運動をおこなう神経細胞と筋細胞群に顕著な機能・形態的変化が認められた。これらの結果から、速い運動をおこなう細胞を刺激し萎縮させないことが高齢者の転倒防止には必要不可欠であると考えられる。
【０００６】
しかし、これらの細胞群は一般に活動参加閾値が高く、高強度運動をおこなわないと刺激されないと考えられてきた。つまり、軽くゆっくりとした運動だけでは、転倒防止につながるトレーニングとして十分でないと考えられてきた。
【０００７】
これまで、起立姿勢や歩行運動における主働筋である抗重力筋群をターゲットにした歩行器や筋力トレーニングマシンは数多く開発されているが、そのほとんどは昇り坂、または、平地の歩行、或いは階段を昇る形態の運動であった。これらの運動は、多くの酸素摂取量を必要とし、心肺機能に対する負担が大きかった。そのため、心肺機能が低下している高齢者にとっては運動の継続が困難であり、筋力向上が望めなかった。
【０００８】
しかしながら、階段を降り続ける運動による抗重力筋のエキセントリック運動は、抗重力筋において速い運動をおこなう細胞を効率よく刺激する方法の一つに成り得ることが判明した。階段を降りる運動には位置エネルギーの減少が伴い、心肺機能に対する負荷は軽くなる。さらに、階段を降りる運動をおこなうと、抗重力筋には力を発揮しながら伸長するエキセントリック運動が生じる。エキセントリック運動は、筋に効率よく刺激を与えることができ、筋肥大を誘発する運動であるので、階段を降り続ける形態の運動は、抗重力筋の効率的なトレーニング方法となりえるものであり、心肺機能に過度な負荷をかけることがないので、特に高齢者の脚筋力の維持増進にとって最適である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上下動可能な踏台が並列して配置してあり、各踏台には人間が乗ったことを感知する荷重検知手段が設けてあり、この荷重検知手段の検知信号に基づいて踏台を上昇させる機構が設けてある下肢トレーニングマシンであり、階段を降りるときと同様の運動によって筋力を強化するものである。
【発明の効果】
【００１０】
階段を降り続ける運動などのエキセントリック収縮を伴う運動は、比較的少ない運動エネルギーしか必要としないため、心肺機能に対する負荷が少ない。したがって、体力的に虚弱な高齢者でも取り組みやすく、継続して運動が続けられるので、転倒防止のために最適である。
【００１１】
また、抗重力筋に対してはエキセントリックな運動を誘発するので、効率的な筋肥大あるいは筋萎縮の抑制、さらには速い運動をおこなう細胞の選択的動員も達成される可能性があり、これらはすべて、高齢者の転倒防止において非常に重要な要素であり、多くの医療・リハビリテーション施設において使用可能なトレーニングマシンとなるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、エキセントリックな運動形態によって脚筋力の維持増進をねらったトレーニングマシンであり、脚筋のなかでも特に重要な抗重力筋に対して階段を降りるのと同様な運動がおこなえるようにしたものである。
【００１３】
エキセントリックな運動により、速い運動をおこなう細胞群を効率よく刺激し、脚筋の肥大促進・萎縮抑制を達成するものである。
【００１４】
また、エキセントリックな運動は、酸素摂取量を低く抑え、心肺機能に対する負荷を軽減できる利点もあり、高齢者にも継続しやすい運動の形態である。
【００１５】
図１に示すように、二つの踏台１０、１１が並列して設けてあり、両脇には使用者が姿勢を保持するための掴みバー２が配置してあり、このバー２にはマシンの開始・停止のスイッチが設けてある。
【００１６】
各踏台１０、１１の表面には荷重検知手段２２が設けてあり、使用者が踏台１０、１１の表面に片足を載せると、荷重が検知され検知信号が制御部３に送られる。荷重検知手段２２の設置場所は踏台の表面に限定されず、適宜の場所に設置することができる。
【００１７】
制御部３は、荷重検知信号を受けると、信号を発した踏台１０を上昇させる。使用者は、片足に体重をその踏台にのせたまま踏台１０が上昇するのを待つ。上昇が完了すると、完了を知らせる表示手段４であるランプが点灯し、踏台１０の上昇完了を知らせる。ランプとは別に音声やブザーで完了を知らせるようにしてもよい。
【００１８】
上昇機構は、電動モータとカム、油圧シリンダなど適宜の機構を採用することができる。
【００１９】
複数のカムを装備しておきカムの選択によって踏台の上昇量を調節できるようにしてある。また、電動モータの回転を調節して踏台の上昇速度を調節できるようにしてある。
【００２０】
なお、安全のため、両方の踏台に荷重を掛けると、停止するようにしてある。
【００２１】
そこで、使用者は、踏台１０に載せている足とは別の足を他の踏台１１に下ろす。このとき高い位置から降りる際に片足に体重を移し、ブレーキを掛けることが下肢のエキセントリック運動となる。踏台１１の荷重検知手段２２が荷重を検知して上昇を始める。一方、荷重が解放された他の踏台１０は、下降を始める。
【００２２】
この動作を繰り返すことにより、下肢のエキセントリック運動が達成される。
【００２３】
使用者の運動能力には差異があるので、踏台の上昇量（踏台の段差）、上昇速度、または荷重を検知してから踏台が上昇を始めるまでの時間は変更できるようにしてあり、使用者は自己の能力に合わせて選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の外観斜視図と使用態様説明図。
【符号の説明】
【００２５】
２    掴みバー
３    制御部
４    表示手段
１０、１１    踏台
２２  荷重検知手段
【図１】
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