JP7276873B2 - ストレッチング装置 - Google Patents

Description

本発明は、利用者がストレッチを行う際に使用する装置に関するものである。

従来のストレッチング装置は、例えば、先行文献１、２に開示される構造のものがある。先行文献１は、仰臥位の利用者の頭部から臀部に至るまで、体幹の中心近傍を支持するストレッチ台に関するものである。 当該ストレッチ台を硬く保つとともに、脊柱が当たる部分を凹部とすることで、ストレッチ台の歪みを抑制しつつ、脊柱を圧迫せずに、効果的なストレッチ運動を可能としたものである。

また、先行文献２は、テーブル上に患者を寝かせ、テーブルを振動させることにより、患者に振動を与え、脊椎矯正治療を施す治療装置に関するものである。左右方向、前後方向の振動周期、振動強度及び付与時間等について、手動あるいは自動的に選択付加する構造が開示されている。

特開２００６－１４１６９４号 特開平２－１９３６６１号

しかしながら、先行文献１記載のストレッチ台は、利用者が、ストレッチ台上で、深呼吸やストレッチ（体幹の捻転や肩関節周辺などの運動）を行うことにより、脊柱起立筋や胸郭などの柔軟性を効果的に向上することができるが、ストレッチ台に仰臥位になった利用者自身が運動することで、肋椎関節を刺激できるものであるため、利用者の運動量によって、その効果が大きく異なる可能性があった。

また、先行文献２記載の治療装置は、テーブルを左右前後に振動させることで、患者の身体全体を振動させており、また、左右、前後方向の振動の周期および強度と付与時間等について、手動的または自動的に選択可能であるが、その具体的な振動周波数については開示されておらず、また、水平方向の振動であるため表面資材、服装や肉付きによる治療効果の個体差が大きくなる問題があった。

上記課題を解決するために、本発明に関わるストレッチング装置は、利用者に当接する当接部と、利用者の椎間及び肋椎関節を刺激するために、当接部を機械的に振動させる振動部と、当接部の振動状態を検出する振動状態検出部を備え、振動部は、利用者の個体差による効果の相違を緩和するために、所定範囲内で、その周波数を周期的に変動させるとともに、振動状態検出部の出力状態に応じて、変動する周波数の中心周波数及び／又は帯域幅を変更させてなるものである。

上記構成により、振動刺激がメカノレセプタを刺激することで、利用者自身がストレッチを行うことなく、脊柱起立筋や胸郭の柔軟性の向上効果を高めることができる。また、振動周波数を、所定の範囲内で変動させることにより、利用者の個体差によることなく、胸、背中、肩周囲の筋緊張を効果的に解放することが可能である。

本発明の実施の形態に係るストレッチング装置の外観図 図１のＡ－Ａ’面に沿う横断面図 図１のＢ－Ｂ’面に沿う横断面図 本発明の実施の形態に係る振動部の構成を示した図 本発明の実施の形態に係る振動部のＰＷＭ制御の状態を示した図 本発明の実施の形態に係る振動部の振動周波数変動を示した図 本発明の第１の実施例に係るストレッチング装置の外観図 本発明の第１の実施例に係るストレッチング装置の断面図 同ストレッチング装置を折り畳んだ状態を示す図 同ストレッチング装置の胸部支持部の横断面図 同ストレッチング装置の胸部支持部の素材による振動の伝わり方を示した図 利用者の体勢変化によるうなり周波数の変化を示した図 同ストレッチング装置の振動部の構成を示した図 同ストレッチング装置のモータ制御モデルを示した図 本発明の第２の実施例に係るストレッチング装置の振動ユニットの構成を示した図 同ストレッチング装置の胸部支持部の横断面図 本発明の第３の実施例に係るストレッチング装置の振動状態検出部を示した図 同ストレッチング装置のモータ制御モデルを示した図

（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について、図１～図６を用いて説明する。本発明の実施の形態に係るストレッチング装置は、仰臥位となった利用者に当接するための台座となる当接部１と、利用者の椎間及び肋椎関節を刺激するために、当接部１を機械的に振動させる振動部４と、振動部４を内蔵する芯材部２と、床面と当接するクッション部３から構成されている。

当接部１は、利用者の脊柱に当接する中央部を凹部とすることで、脊柱中央部への刺激を軽減するとともに、脊柱周囲を取り巻く傍脊柱筋へ効果的な振動、圧刺激を与えることができる。

振動部４は、モータ５と、振動錘６と、ケース７により構成されている。図５に示すように、モータ５の回転数制御には、ＰＷＭ制御を用いている。ＰＷＭ制御により、基本周期taに対するモータ５のオン時間t1の割合を変更することで、モータ５の回転数を制御している。また、モータ５の回転数を制御することにより、振動錘６の振動周波数、即ち、振動部４の振動周波数を制御している。なお、本実施形態では、振動錘６をモータ５の回転軸から偏心して取り付けることにより、効果的に振動を発生させている。

芯材部２は、図３に示すように、振動部を２個（４a、４b）を設け、利用者の脊柱下に配置している。また、芯材部２の材質を樹脂、発砲ポリスチレンなどにすることで、振動部４a、４bの互いの振動が伝わり、振動部４a、４bの振動周波数の差（うなり振動周波数）が、うなり振動刺激となるよう構成している。

クッション部３は、スポンジや発砲ゴムなどのクッション性のあるシートを用い、床面による振動の減衰を防止することができる。

上記構成により、振動部４a、４bを同時に振動させ、振動周波数を時間経過とともに相違させることで、うなり振動刺激を発生させ、リズミカルな振動刺激を治療部位に与えることができる。

また、メカノレセプタは、持続的な振動刺激に順応し、応答し難くなり、神経系への刺激が小さくなる特性がある。しかし、本発明の実施の形態では、リズミカルな振動刺激をメカノレセプタに与えることにより、神経系への刺激向上効果を高めている。また、振動周波数を３０Hz～２５０Hzすることで、メカノレセプタのうち、特に姿勢制御に関わる筋紡錘、マイスネル小体、パチニ小体への効果的な振動刺激を行うことができる。

例えば、筋紡錘が良く応答する振動周波数は６０Hzと言われているが、振動部４a、４bの振動周波数を６０Hzとし、持続的な振動刺激を与えると、振動刺激へ順応してしまう。

そこで、本発明の実施の形態では、図６（a）に示すように、振動部４a、４bの振動周波数を一定の範囲で周期的に変動させ、うなり振動刺激を発生させている。例えば、振動部４a、４bの振動周波数を６０Hz前後の５８Hz～６２Hzの範囲で周期的に変動させることにより、うなり振動周波数４Hz以下の範囲のうなり振動刺激が発生し、筋紡錘の振動刺激への順応を低減することができる。

また、図６（c）に示すように、振動部４a、４bの振動周波数は、振動部４aの振動周波数を基準に、振動部４bの振動周波数を上下に変動させてもよい。例えば、振動部４aの振動周波数を６０Hzで一定とし、振動部４bの振動周波数を５８Hz～６２Hzの範囲で周期的に変動させることで、うなり振動周波数２Hz以下の振動刺激を発生させることができる。

また、図示を省略しているが、振動部４aの振動周波数を６０Hzで一定とし、振動部４bの振動周波数を６０Hz～６２Hzの範囲で変動させてもよい。また、振動部４a、４bを入れ替えても同様の効果を得ることができる。

本発明の実施の形態では、うなり振動周波数を０．０５Hz～２Hz、望ましくは０．１Hz～１Hzの範囲で変更可能としている。０．０５Hz～２Hzのうなり振動周波数は、手技による、もみ、さすり感覚を治療部位に与え、より効果的なマッサージ効果を得ることができる。

以上より、本発明の実施形態は、姿勢制御に関わるメカノレセプタの充分な応答による柔軟性の向上効果と、手技による、もみ、さすり感覚が得られるマッサージ効果を同時に高めることができる。

（実施例１）
以下、本発明の実施例１について、図７～図１４を用いて説明する。本発明の実施例１に係るストレッチング装置は、図７、図８に示すように、当接部１を胸部支持部１０と、頭部支持部１１と、臀部支持部９に３分割し、それぞれを可撓性を有するシート１２で接続している。

胸部支持部１０に振動部４a、４bを設けている。振動部４a、４bは、樹脂や発砲ポリスチレンなどの比較的硬い材質の胸部芯材部１７で、連結することで互いの振動が伝わるよう構成している。

また、頭部支持部１１内には制御基板１４、電池１５を設け、制御基板１４により、電気信号線１３で接続された振動部４a、４bや振動強度表示部（図示せず）、操作部（図示せず）、を制御している。

また、図９に示すように、頭部支持部１１と臀部支持部９を胸部支持部１０へ折り畳むことを可能としている。通常、ストレッチング装置は、治療スペースに移動させて使用されることが多い。しかし、頭部から臀部付近を支持する必要があり、長手方向の長さが９０cm前後必要であるため、持ち運びが不便である場合がある。

本発明の実施例１は、頭部支持部１１と臀部支持部９を胸部支持部１０へ折り畳むことで、長手方向の長さが胸部支持部１０の長さとなり、可搬性または収納性を向上させている。

また、頭部は感覚器官が集中しているため、頭部に振動刺激を与えると利用者の気分が悪くなる等の悪影響が出る可能性があったが、頭部と胸部を分割することにより、胸部支持部１０の振動刺激を頭部支持部１１、即ち、頭部に振動刺激を伝わり難くすることで、利用者への悪影響を低減することが可能となる。

また、振動部４と制御基板１４、電池１５等の電子部品を分離することにより、電子部品が振動により故障等の悪影響を受ける可能性を低減することができる。

また、電池１５を内蔵し頭部支持部１１の質量を重くすることで、床面やコードを伝ってくる振動をより減衰させる効果もある。

図１０に示すように、胸部支持部１０の胸部芯材部１７の中央部に凹部を設け、胸部芯材部１７と利用者間には、比較的硬い低反発体８を設けている。低反発体８により、胸部芯材部１７と利用者間の隙間を埋め、胸部芯材部１７と接触していない部位にも、図１１（b）に示すように、効率よく振動を伝えることを可能としている。

また、床面にストレッチング装置を直接置くと、利用者と床面に挟まれ、振動部４を振動させてもストレッチング装置の振動が抑えられ、利用者に振動を伝えることはできない。ストレッチング装置の振動を、床面に伝えないことで、より効率よく振動させることが可能であるため、クッション部３に柔軟性のある高反発体を使用する。

また、胸部支持部１０に、ヒータ１６を内蔵している。脊柱起立筋や他の筋は低温で緊張、高温で弛緩する特性があるため、ヒータの働きにより、メカノレセプタへの振動刺激との相乗効果が期待できるものである。

図１３に示すように、本発明の実施例１における振動部４a、４bは、振動錘６の回転数を検知する回転数検出部１７を設けている。回転数検出部１７は、例えば、フォトセンサ、近接センサなどを用いることができる。図１４に示すように、回転数を検知し、フィードバック制御を行うことにより、振動周波数と、うなり周波数を状況に応じてきめ細やかな制御をすることができる

例えば、図１２に示すように、ストレッチング装置上に仰臥位となった利用者の姿勢の相違によって、振動部４a、４bの振動周波数が変動し、状況によっては、うなり振動周波数が１０Hz以上に変動する場合がある。うなり振動周波数は、１０Hz以上のうなり振動周波数となると、利用者はうなりの振動刺激を感じ難くなり、不快な感覚を与える。

そこで、振動部４a、４bの振動周波数を制御し、うなり振動周波数が１０Hz以下の範囲で変更することにより、利用者へ、安定したうなり振動刺激を与えることができる。

また、筋紡錘、マイスネル小体を中心に応答させる場合には、振動周波数を３０Hz～６０Hzの範囲で変更し、パチニ小体を中心に応答させる場合には、振動周波数を１００Hz～２５０Hzの範囲で変更することができる。

（実施例２）
以下、本発明の実施例２について図１５～図１６を用いて説明する。本発明の実施例２に係るストレッチング装置は、実施例１と異なり、振動部４にボイスコイルモータ（ＶＣＭ）を使用した振動ユニット１９を設けている。ＶＣＭは、振動周波数を一定に保ったまま、振動強度を変動させることができるため、振動ユニット１９を１個用いれば、リズミカルな振動刺激を与えることができ、メカノレセプタの順応を回避することができる。しかし、振動を干渉させていないため、実施例１で実現したもみ、さすり感覚を得るためには、振動ユニット１９を２個用いる必要がある。

図１５に示すように、振動ユニット１９は、コイル２１と、マグネット２０、ばね２２からなるＶＣＭをケースに封入している。コイル２１に交流電流を流すことでマグネット２０を振動させ、その反作用で振動ユニット１９全体が振動する構成である。

図１６に示すように、利用者への密着度を向上するために、実施例１と異なり、低反発体８に変わり、粉体を封入した袋部１８を設けている。袋部１８内部の空気量を調整し、ジャミング転移現象を利用することにより、人体への密着度を向上させている。

具体的には、振動刺激付与直前に、袋部１８内部の空気を排出する。袋部１８内部が真空になり、粉体が硬化することで、振動を効率よく伝えることができ、人体に密着した状態で効率よく振動刺激を伝えることができる。

（実施例３）
以下、本発明の実施例３について、図１７を用いて説明する。本発明の実施例３に係るストレッチング装置は、実施例１のストレッチング装置に加え、当接部１の一部である胸部支持部１０の振動状態を検出する振動状態検出部２４を有する。具体的には、図１７に示すように、胸部芯材部１７に振動状態検出部２４として、加速度センサを配置している。この振動状態検出部２４を用いて、図１８に示すように、胸部支持部１０の振動状態に応じて、振動部（４a、４b）の振動周波数を変動させ、利用者の個体差による効果の相違を緩和するものである。

例えば、利用者の体重により、胸部支持部１０にかかる体圧が異なるため、実施例１で示した振動ユニット１９を用いた場合の胸部支持部１０の振動状態は、利用者によって異なる。体重の重い利用者は、胸部支持部１０にかかる体圧が大きくなり、振動部（４a、４b）の振動状態が抑制される。そのため、利用者に対する振動刺激が、所望の振動刺激より弱くなる場合がある。そこで、本実施例におけるストレッチング装置は、胸部支持部１０の振動状態に応じて、所望の振動刺激を利用者に与えることが出来るように、振動部（４a、４b）の振動周波数を変動させ、利用者の体重の差異による効果の相違を緩和するものである。
より具体的には、実施形態で示したように、振動錘６をモータ５の回転軸から偏心して取り付けた場合を含め、利用者からの体圧によっては、意図する振動状態が得られない場合があり得る。このような場合に、例えば、意図する振動状態に比べて抑制されている場合には、モータ５の振動変動の中心周波数を高くするともに、その変動帯域幅を広げることにより、効果的に、利用者に対する適切な振動を付与するものである。また、振動部４a、４bの振動周波数の差（うなり振動周波数）によって、うなり振動刺激となるよう構成している場合には、その振動周波数の差を、更に大きくすることによって、意図する振動状態となるように補正するものである。

また、利用者の姿勢変化によっても、胸部支持部１０にかかる体圧の分布が異なり、胸部支持部１０の振動状態は変化し得る。例えば、高齢者など筋肉の少ない利用者は、仰臥位の姿勢をストレッチング装置上で保つために、姿勢を変える場合がある。この場合、胸部支持部１０にかかる体圧の分布が変化し、胸部支持部１０の振動状態が変化する。そのため、予期しない振動刺激を利用者に、与える場合があり得る。そこで、本実施例におけるストレッチング装置は、利用者の姿勢変化に応じて、振動部（４a、４b）の振動周波数を変動させたものである。その結果、利用者の姿勢変化が起きても、所望の振動刺激を利用者に与え、利用者の姿勢の差異による効果の相違を緩和することができる。

更に、振動部（４a、４b）による振動刺激により、利用者の筋緊張が解放され、胸部支持部１０にかかる体圧の分布が変化する場合がある。この場合、振動部（４a、４b）による振動刺激により、利用者の左右の脊柱起立筋における筋緊張のバランスが改善されるため、胸部支持部１０にかかる体圧の分布が変化する。その結果、筋緊張の解放が進むにともない、振動刺激も変化し、筋緊張の解放の効果が抑制される場合があり得る。しかしながら、本実施例におけるストレッチング装置は、胸部支持部１０の振動状態が変化しても、所望の振動刺激を利用者に与えることができるため、ストレッチング装置の筋緊張の解放を、より効果的に促進させることができる。

また、本実施例では、振動状態検出部２４を胸部芯材部１７（芯材部２）に配置したが、低反発体８に配置しても同様の制御を行うことができる。また、振動状態検出部２４として、加速度センサを用いたが、胸部支持部１０の振動状態を検出可能であればよく、速度検出型、変位検出型の振動センサでも利用することができる。

１ 当接部
２ 芯材部
３ クッション部
４ 振動部
５ モータ
６ 振動錘
７ ケース
８ 低反発体
９ 臀部支持部
１０ 胸部支持部
１１ 頭部支持部
１２ シート
１３ 電気信号線
１４ 制御基板
１５ 電池
１６ ヒータ
１７ 胸部芯材部
１８ 回転検出部
１９ 振動ユニット
２０ マグネット
２１ コイル
２２ ばね
２３ 袋部
２４ 振動状態検出部

Claims (6)

1. 利用者に当接する当接部と、前記利用者の椎間及び肋椎関節を刺激するために前記当接部を機械的に振動させる振動部と、前記当接部の振動状態を検出する振動状態検出部を備え、前記振動部は、前記利用者の個体差による効果の相違を緩和するために、所定範囲内で、その周波数を周期的に変動させるとともに、前記振動状態検出部の出力状態に応じて、変動する前記周波数の中心周波数及び／又は帯域幅を変更してなるストレッチング装置。
2. 前記当接部は、前記利用者が仰臥位で当接するための台座としてなる請求項１記載のストレッチング装置。
3. 前記当接部は、前記利用者の脊柱に当接する箇所を凹状、または他部より柔軟としてなる請求項１記載のストレッチング装置。
4. 前記振動部は、３０～６０Hzの範囲で、その周波数を変動してなる請求項１～３のいずれか１項に記載のストレッチング装置。
5. 前記振動部は、１００～２５０Hz の範囲で、その周波数を変動してなる請求項１～３のいずれか１項に記載のストレッチング装置。
6. 前記振動部は、偏心錘を軸に取り付けたモータを用いて構成してなる請求項１～５のいずれか１項に記載のストレッチング装置。

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