JP5991875B2

JP5991875B2 - 運動装置

Info

Publication number: JP5991875B2
Application number: JP2012167469A
Authority: JP
Inventors: 啓祐澤木; 純治鎌谷; 健有本; 雄三竹中; 智輝布袋; 真也足立
Original assignee: Juntendo University; Showa Denki Co Ltd
Current assignee: Juntendo University; Showa Denki Co Ltd
Priority date: 2012-07-27
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2016-09-14
Anticipated expiration: 2032-07-27
Also published as: JP2014023784A

Description

本発明は、空気圧差を利用した運動装置に関するものである。

従来、空気圧差を利用した運動装置は、主として、トレーニング装置、あるいは、下肢部の筋力低下者や麻痺患者等に対する歩行訓練用のリハビリ装置として使用されてきた。このような運動装置は、特許文献１に示されるように、トレッドミル等の運動器具と、運動器具を覆い、使用者が出入可能な開口部を有するチャンバと、使用者とチャンバの開口部との間に配置され、チャンバ内を気密にするシール部材と、チャンバ内の圧力を調整する圧力調整装置とで構成されている。使用者は、開口部からチャンバ内に入り、チャンバの開口部に取り付けられたシール部材を腰部に装着することでチャンバ内を気密にした後、チャンバ内を高圧にする。これにより、チャンバ内外に圧力差が生じて、使用者の身体に上向きの力が働き、使用者の脚部に掛かる使用者自身の体重の負荷が軽減される。その結果、着地衝撃や床面蹴り出しに必要な力を適度に減少することができ、関節などへの負担を低減した歩行や走行トレーニングが可能になっている。

米国特許第５１３３３３９号

しかしながら、特許文献１に示される運動装置では、体重が免荷されることで脚部に掛かる負荷が低減されてしまい、運動により使用者の心肺機能にかかる負荷が軽くなっていた。そのため、運動装置をトレーニング装置として使用する場合に、使用者の心肺機能に余裕ができてしまい、十分なトレーニング効果が得られないという問題が生じていた。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、心肺機能に負荷を掛けることができる運動装置を提供する。

本発明に係る運動装置は、使用者が出入可能な開口部を備えるチャンバと、前記チャンバの前記開口部を気密に閉じるシール部材と、前記チャンバ内を加圧する圧力調整装置と、前記チャンバに収容される運動器具とを備える運動装置であって、前記使用者の上半身部を覆うように前記チャンバに取り付けられるカプセルと、前記カプセルに低酸素気体を供給する低酸素気体供給手段とをさらに備える。

本発明では、チャンバの上に、使用者の上半身部を覆うカプセルを設けて、カプセル内に、通常の空気より酸素濃度の低い低酸素気体を供給している。このように、カプセル内を低酸素気体で充満させると、例えば高地トレーニングを行うのと同様に、酸素濃度の低い状態でトレーニングを行うことができる。これにより、心肺機能に負荷を掛けることができ、心肺機能を強化させるトレーニングを行うことができる。

上記運動装置において、カプセル内を排気するための排気手段をさらに備えることができる。カプセル内でトレーニングを行うと、使用者が二酸化炭素を吐き出すため、カプセル内の二酸化炭素の濃度が高くなる。そこで、カプセルに排気手段を設け、カプセル内を排気することにより、二酸化炭素濃度の高いカプセル内の気体が排出され、カプセル内の二酸化炭素濃度が上昇することを防止できる。一方で、カプセル内には低酸素気体供給手段により低酸素気体が供給されるため、カプセル内の気圧が下がることはない。

また、上記運動装置において、カプセル内の二酸化炭素の濃度を検出する二酸化炭素濃度センサをさらに備え、二酸化炭素濃度センサで検出した二酸化炭素の濃度が所定濃度を超えると、排気手段によりカプセル内を急速に排気するとともに、低酸素気体供給手段によりカプセル内に空気を供給することができる。このように、カプセルに設けた二酸化炭素濃度センサでカプセル内の二酸化炭素の濃度を検出し、その二酸化炭素濃度が所定濃度以上となった場合に、カプセル内を急速に排気して新鮮な空気と入れ替えることにより、低酸素気体と使用者が吐き出した二酸化炭素とで充満されているカプセル内を即時に換気することができる。また、カプセル内が即時に換気されるため、カプセル内に二酸化炭素が充満して使用者が危険に曝されることも防止される。ここで「空気」とは、酸素濃度の調整されていない運動装置の外部に存在する通常の空気を言う。これは、本明細書を通じて同様の意味である。

また、上記運動装置において、所定時間間隔毎に、排気手段によりカプセル内を急速に排気するとともに、低酸素気体供給手段によりカプセル内に空気を供給することができる。使用者が運動装置を使用すると、発汗によりカプセル内の湿度が上昇するが、所定時間間隔毎にカプセル内の空気を入れ替えることで、カプセル内の湿度の上昇を抑制できる。これにより、使用者は、多湿状態の中で運動を行うことによる不快感を覚えることなく、快適に運動装置を使用することができる。

また、上記運動装置において、当該運動装置の外部から当該運動装置の動作を操作可能な外部用操作パネルを設けることができる。これにより、トレーナーが運動装置を操作することができ、使用者はトレーニングに集中することができる。

本発明に係る運動装置によれば、心肺機能に負荷を掛けた状態でトレーニングすることができる。

本発明の運動装置の一実施形態を示す部分断面側面図である。図１の運動装置の側面図である。図１の運動装置のチャンバを縮めた時の側面図である。図１の運動装置のシール部材付近の拡大図である。図１の運動装置のシール部材の斜視図である。図１の運動装置のカプセルを上側から見た斜視図である。図１の運動装置のカプセルを下側から見た斜視図である。図１の運動装置の使用者用操作パネル付近を拡大した斜視図である。換気装置の内部を示す斜視図である。

以下、本発明に係る運動装置の一実施形態について添付図面を参照して説明する。図１に示すように、運動装置１は、トレッドミルなどの運動器具２、チャンバ１０、シール部材２０、圧力調整装置３０、及びカプセル６０から構成されている。以下では、運動器具２を使用する使用者４０が向く方向を前方向として、前後左右方向を定義する。

運動器具２には、一般に市販されている種々のトレッドミルを使用可能である他、エアロバイクなどの様々な運動器具を使用可能である。なお、陸上競技トレーニングに使用するためには、相応の速度が出せるものが好ましい。この運動器具２は、台座３上に配置されている。台座３は、運動器具２を配置するのに十分な大きさを有しており、運動器具２上で使用者４０がトレーニングを行った場合でも耐え得るように形成されている。台座３には、伸縮可能な脚４及びキャスター５が取り付けられても良い。これにより、運動装置１を使用するときには、脚４を伸ばして台座３が動かないように固定することができ、運動装置１を移動させたい場合は、脚４を縮めることで、キャスター５を使用して任意の場所に移動させることができる。

次に、図２及び図３を併せて参照して、チャンバ１０について説明する。チャンバ１０は、気密性を有するシートで形成され、端部が台座３の外周端に取り付けられ、袋状に形成されている。シートには、透明なシート、又は不透明なシートを使用することができる。また、不透明シートを使用する場合には、前後左右の一部に透明シートで形成された透明窓１１を設けることが好ましい。これにより、外部からトレーナーが使用者４０のトレーニング状態を把握することができる。

チャンバ１０の上端部には、使用者４０の下半身部が出入可能な大きさの円形状の開口部１２が形成されている。図４に示すように、この開口部１２の内周端には、後述するシール部材２０のスカート２２に取り付けられるチューブ２４が係脱自在に係合可能な所定の幅を有した係合リング１３が取り付けられている。この係合リング１３は、内径が開口部１２より小さく且つ外径が開口部１２より大きいサイズで形成されている。また、係合リング１３は、シール部材２０と密接してチャンバ１０を気密に閉じることができるように、剛性の高い材料で形成されている。係合リング１３の内周端には、下方よりに、スカート２２を保護する断面略円形状の保護リング１４が取り付けられており、係合リング１３の外周側には、チャンバ１０の内部に突出するストッパー１５が取り付けられている。ストッパー１５は、開口部１２を覆う所定の位置にスカート２２を保持するために設けられるもので、係合リング１３の外周の全周にわたって取り付けられても良く、又、係合リング１３の周方向の一部分にのみ取り付けられても良い。

また、チャンバ１０の開口部１２の左右両側には、図２に示すように、チャンバ１０を上下に伸縮させるための一対のレバー１６，１６が取り付けられている。各レバー１６は、台座３の左右両側部に取り付けられた一対のスライドバー６，６に上下動可能に支持されており、スライドバー６，６に沿って上下に移動し、任意の高さでスライドバー６，６上に保持される。これにより、使用者４０の身長にかかわらず、使用者４０の腰部あたりにチャンバ１０の上端を位置させることができる。また、使用者４０が運動装置１を使用する際には、図３に示すように、レバー１６，１６をスライドバー６，６の下端付近まで下げてチャンバ１０を下方に圧縮することができ、これにより、使用者４０は、容易に開口部１２を介してチャンバ１０内に入ることができる。一対のスライドバー６，６は、チャンバ１０の後部に設けられることが好ましい。これにより、スライドバー６，６で使用者４０の前方の視界を遮ることがなくなり、使用者４０がトレーニングに専念しやすくなる。

また、チャンバ１０の前側には、使用者４０が運動装置１を使用するための使用者用操作パネル５０が取り付けられている。さらに、運動装置１の外部には、外部用操作パネル５１が設けられており、トレーナーが使用者４０に代わって運動装置１を操作できるようになっている。

次に、図４及び図５を参照して、シール部材２０について説明する。シール部材２０は、チャンバ１０と別個に設けられ、使用者４０に着用されるスパッツ２１及びスパッツ２１が着脱自在に取り付けられるスカート２２を備える。これにより、運動装置１の使用に際して、使用者４０は、チャンバ１０の外部で容易に、腰部にシール部材２０を着脱することができる。その上でチャンバ１０内に出入するため、チャンバ１０内の出入の際にシール部材２０を装着する必要がなく、チャンバ１０内への出入が容易になる。また、スパッツ２１がスカート２２から取り外せることで、使用者４０に直接着用されて汗が付着するスパッツ２１を容易に洗濯することができるし、各使用者４０が専用のスパッツ２１を保有すると、使用者４０の肌に密着するスパッツ２１を他人と共有することによる不快感もなくなる。

スパッツ２１は、使用者４０の腹部及び腰部から大腿部までを覆う衣類で、通気性を有する素材により形成されている。特に、水着素材が好ましく、とりわけ、ナイロンとポリウレタンとを混合した素材が好ましい。このように、スパッツ２１に通気性の良い素材を用いることで、スパッツ２１が着用される使用者４０の腹部、腰部、臀部、大腿部などが蒸れることを防止でき、使用者４０の発汗量を減らすことができる。

スカート２２には、使用者４０がスパッツ２１の上から着用するパンツ２３が一体に設けられており、使用者４０がパンツ２３を穿いたときに使用者４０の腰部の周囲にスカート２２が装着されるようになっている。スカート２２は、係合リング１３の内径より大きく且つストッパー１５の取り付け位置よりも小さいサイズのドーナツ状で形成されている。スカート２２は、気密性のある素材でできた生地を使用して、例えば、生地を複数枚重ねたり、表裏の生地の間にクロロプレンゴム等を挟んだりして形成されている。後述するように、運動装置１を使用する際にチャンバ１０内を高圧にするが、このように生地を重ねてスカート２２を形成しているため、チャンバ１０内が高圧となってもスカート２２が膨らむことが抑えられる。その結果、スカート２２の膨らみにより、スカート２２が係合リング１３から抜け出ることが防止される。パンツ２３は、使用者４０の腹部及び腰部から大腿部近位までを覆う衣類で、伸縮性や弾性に優れた素材が使用されている。着用時のフィット感を高めるためには、ウエットスーツ等に用いられるクロロプレンゴム等の合成ゴムからなる素材が使用されるのが好ましい。また、パンツ２３及びスパッツ２１には、使用者４０が着用した際に互いに対応する位置に面テープが取り付けられており、スパッツ２１の面テープとパンツ２３の面テープとを貼り合わせることで、スパッツ２１とパンツ２３との間の気密性を保ちつつスカート２２をスパッツ２１に装着できるようになっている。

スカート２２の外周端には、チューブ２４が取り付けられている。このチューブ２４は、ポリウレタン等の弾性のある素材で形成される環状のものであり、スカート２２の下面の外周端に全周にわたって取り付けられている。

図１〜３、図６及び図７を参照すると、チャンバ１０の上には、使用者４０の上半身部を覆うカプセル６０が設けられている。カプセル６０は、２本の支柱６１ａ，６１ｂと、支柱６１ａ，６１ｂに取り付けられる３個の本体６２ａ，６２ｂ，６２ｃと、本体６２ａ，６２ｂ，６２ｃの下端に取り付けられる密閉膜６３とからなる。第１支柱６１ａは、Ｕ字状に形成されており、その両端が一対のスライドバー６，６の上端に連結されている。第１支柱６１ａの後側には、半球を半分に割った形状である四半球形の第１本体６２ａが取り付けられ、第１支柱６１ａの前側には、Ｕ字状に湾曲した第２本体６２ｂが取り付けられる。さらに、第２本体６２ｂの第１支柱６１ａと反対側に、Ｕ字状に形成された第２支柱６１ｂが取り付けられ、その第２支柱６１ｂの前側に四半球形の第３本体６２ｃが取り付けられている。このとき、第１本体６２ａと第２本体６２ｂとの間及び第２本体６２ａと第３本体６２ｃとの間には、カプセル６０内の密閉性を高めるためにパッキンを設けてもよい。密閉膜６３は、第１本体６２ａ、第２本体６２ｂ及び第３本体６２ｃの下端に、全周にわたって取り付けられている。なお、支柱の本数及び本体の個数は、形成するカプセル６０の形状に応じて適宜変更することができる。

支柱６１ａ，６１ｂは、例えば鉄製である。また、本体６２ａ，６２ｂ，６２ｃは、樹脂製であり、好ましくは、アクアポリを用いることができる。ここで、アクアポリとは、ポリカーボネート樹脂とポリエステル樹脂のアロイプレートである。アクアポリは透明性が高いため、使用者４０の視界が妨げられることを防止することができる。また、アクアポリは耐衝撃性を有しているため、運動装置１の使用時又は移動時等において生じる衝撃にも耐えることができる。密閉膜６３は、チャンバ１０の形状に沿って撓み、本体６２ａ，６２ｂ，６２ｃとチャンバ１０との隙間を密閉できるよう、例えば塩ビシートのような柔軟性を有する材料で形成されている。また、密閉膜６３として使用するシートは、下端から中央付近へ延びるスリット（図示せず）が所定間隔毎に複数形成されたものが好ましい。そして、密閉膜６３は、このようなシートを２枚用いて、スリットが互いに異なる位置となるように重ねて取り付けられることが好ましい。このように密閉膜６３の下部にスリットが形成されることで、密閉膜６３を取り付けた際にスリットが開き、密閉膜６３が皺になることなくチャンバ１０の形状に適合できる。それとともに、２枚重ねたシートの互いのスリットの位置がずれているため、チャンバ１０の形状に沿って一方のシートのスリットが開いたとしても、他方のシートがその開いた部分を覆うことができる。これにより、本体６２ａ，６２ｂ，６２ｃとチャンバ１０との隙間を確実に密閉することができる。

カプセル６０の天井には、カプセル６０内に低酸素気体を供給するための給気口６４が設けられており、給気口６４の後側には、カプセル６０内の酸素濃度を検出するための酸素濃度センサ６５が設けられている。なお、酸素濃度センサ６５は、必ずしも給気口６４の後側に設けられる必要はなく、給気口６４の周辺に設けられれば良い。また、図８に示すように、使用者用操作パネル５０の下側には、カプセル６０内を排気するカプセル用排気口６６が設けられている。このように、カプセル用排気口６６は、使用者４０の呼気が最もかかるカプセル６０の前側に設けられるのが好ましい。カプセル用排気口６６の内部には、カプセル６０内の二酸化炭素の濃度を検出するための二酸化炭素濃度センサ６７が設けられている。

図２及び図３に示すように、運動装置１の外部には、カプセル６０内を換気する換気装置７０、当該換気装置７０に低酸素気体を供給するための低酸素発生装置８０、当該低酸素発生装置８０に高圧空気を供給するためのコンプレッサ９０が設けられている。また、換気装置７０には、チャンバ１０内に低酸素気体又は空気を供給するための給気ダクト７１及びチャンバ１０内を排気するための排気ダクト７２が連結されている。給気ダクト７１は、換気装置７０から、台座３、スライドバー６、第１支柱６１ａ及びカプセル６０の天井に沿って延び、給気口６４に連結されている。また、排気ダクト７２は、換気装置７０から、台座３、スライドバー６及びチャンバ１０の上面に沿って延び、カプセル用排気口６６に連結されている。

図９に示すように、換気装置７０内には、低酸素発生装置８０から低酸素気体が供給される第１ダクト７０ａ、低酸素気体を給気ダクト７１に搬送する第２ダクト７０ｂ、第１ダクト７０ａと第２ダクト７０ｂとの間に設けられる弁７０ｃ、外部の空気を吸引して弁７０ｃへと送り出す空気供給ファン７３、及び排気ダクト７２に連結され、カプセル６０内の気体を吸引する吸引ファン７４が設けられている。弁７０ｃは、通常時には、空気供給ファン７３と連結する開口を塞ぎ、その上を第１ダクト７０ａから供給される低酸素気体が第２ダクト７０ｂへと搬送されるように構成されている。そして、空気供給ファン７３が稼動して空気が弁７０ｃへと送り出されると、その空気の圧力により空気供給ファン７３と連結する開口が開放されて、空気供給ファン７３からの空気が第２ダクト７０ｂへと搬送されるように構成されている。ここで、最初に高圧空気を供給するコンプレッサ９０、空気供給ファン７３、給気ダクト７１及び給気口６４が低酸素気体供給手段７５となる。また、吸引ファン７４、排気ダクト７２及びカプセル用排気口６６が排気手段７６となる。なお、低酸素気体供給手段７５及び排気手段７６は、必ずしもこれらの構成を全て備える必要はなく、低酸素気体供給手段７５は任意の手段によって低酸素気体及び空気を供給できれば良く、排気手段７６はカプセル６０内を排気できれば良い。

再度、図１を参照すると、チャンバ１０には、前方に送風口１７、後方にチャンバ用排気口１８が備えられている。チャンバ用排気口１８は、チャンバ１０の外部と貫通するように備えられており、チャンバ１０から常時一定の空気が排出されるようになっている。一方、送風口１７には、圧力調整装置３０が取り付けられている。圧力調整装置３０には、例えば、ブロア等の送風機が使用でき、チャンバ１０の外部の空気を吸気して、送風口１７を介してチャンバ１０内に空気を供給している。そして、圧力調整装置３０によって、排出口１８から排出される空気よりも多くの空気を供給することで、チャンバ１０内の圧力を高めている。一方、圧力調整装置３０によって、排出口１８から排出される空気よりも少ない空気を供給することで、チャンバ１０内の圧力を下げている。このようにして、圧力調整装置３０によってチャンバ１０内の圧力が調整されている。

また、チャンバ１０内には、特に運動器具２の前方に設けられるカバー内に、送風機３１が配置されている。この送風機３１は、チャンバ１０内の空気を吸気し、使用者４０に対して前方から風を当てることができる。この風は、特に使用者４０の脚部に直接当るため、使用者４０の下半身部、特に脚部を冷却することができる。また、送風機３１によってチャンバ１０内の空気が吸引されて、その空気が送風機３１から排出されることにより、チャンバ１０内を循環する空気の流れが発生する。運動装置１によるトレーニングの際には、チャンバ１０内がシール部材２０により気密になっているため、使用者４０の走行等の運動に伴う発汗によりチャンバ１０内の湿度が上昇し、チャンバ１０内が蒸れることがしばしばある。しかしながら、チャンバ１０に送風機３１を設け、チャンバ１０内の空気を循環させることで、チャンバ１０内の湿度の上昇及び蒸れによる不快感を解消することができる。

次に、運動装置１の使用方法について説明する。まず、使用者４０は、スパッツ２１を穿き、スカート２２の中央開口から両脚を挿入してスパッツ２１の上からパンツ２３を穿く。そして、スパッツ２１及びパンツ２３に取り付けられている面テープを互いに貼り合わせることで、スカート２２を使用者４０の腰部に装着する。

そして、図３に示すように、レバー１６を下げ、チャンバ１０の上端を台座３付近まで下げる。その後、使用者４０は開口部１２を介してチャンバ１０内に入り、レバー１６を上昇させてチャンバ１０の上端を腰部まで上げて固定する。その状態で、使用者４０はチューブ２４を撓めて縮径させることで、開口部１２を通過させてチャンバ１０内にスカート２２を入れる。このとき、チューブ２４の弾性による復元力によりスカート２２がチャンバ１０内に広げられる。係合リング１３にはストッパー１５が設けられているため、チューブ２４はストッパー１５に当る位置に留められて、ストッパー１５の内方でスカート２２が位置決めされる。そして、スカート２２の外径は係合リング１３の内径より大きいため、スカート２２の下面の外周端に取り付けられたチューブ２４が係合リング１３と係合することで、スカート２２の外周端が係合リング１３と密接する。これにより、スカート２２が開口部１２を覆う所定の位置に保持され、スカート２２が一方へ偏ることにより、スカート２２が係合リング１３から抜け出ることが防止されている。

その後、使用者４０は、手元の使用者用操作パネル５０を操作して、圧力調整装置３０を作動させ、チャンバ１０内の圧力を高める。チャンバ１０内の圧力が高まると、チャンバ１０の内部とチャンバ１０の外部とで圧力差が生じ、図４の矢印Ａに示すように、スカート２２に内圧が掛かる。この内圧によりスカート２２が膨らみ、係合リング１３に押し付けられると同時に、スカート２２は、保護リング１４とぴったりとくっつき、これにより、スカート２２と係合リング１３及び保護リング１４とが密接して、開口部１２が気密に閉じられる。このとき、係合リング１３の内周端に取り付けられた保護リング１４により、係合リング１３の内周端がスカート２２の生地に接触してスカート２２が傷つくことが防止されている。また、スカート２２に内圧が掛かると、開口部１２が気密に閉じられるとともに、スカート２２に上向きの力が働く。このスカート２２に働く上向きの力が、スカート２２と一体に設けられるパンツ２３、パンツ２３に装着されるスパッツ２１へと伝搬し、この力によってスパッツ２１を着用する使用者４０の身体が持ち上げられる。

このようにして運動装置１を使用することで、使用者４０が激しい運動を行って、シール部材２０が使用者４０と共に動いたとしても、内圧によりスカート２２と係合リング１３及び保護リング１４との密着性は保たれるため、チャンバ１０内を十分に気密に保つことができる。一方で、チャンバ１０とシール部材２０とが別部材であるため、シール部材２０のみが使用者４０の動き追従し、チャンバ１０が使用者４０にまとわり付くことがない。さらに、スカート２２に掛かる内圧により、使用者４０の身体が持ち上げられるため、使用者４０は、自身の体重が免荷された状態で運動装置１を使用することができる。このとき、スカート２２にパンツ２３を一体に設けることで、使用者の身体を持ち上げる力が、パンツ２３の股部を介して使用者４０に確実に伝搬され、使用者４０は、チャンバ１０内の加圧量に応じた体重の免荷を確実に受けることができる。また、使用者４０が丈の長いスパッツ２１を着用した上にパンツ２３を装着することで、スパッツ２１と使用者４０の身体との接触面が広くなり、この接触面に使用者４０の身体を持ち上げる力が分散されるため、使用者４０は体に痛みを伴わず快適に運動装置１を使用することができる。

カプセル６０内を低酸素状態としてトレーニングを行う場合には、使用者４０は、手元の使用者用操作パネル５０を操作して、酸素濃度を設定する。酸素濃度の設定は、直接酸素濃度を入力する他、使用者用操作パネル５０に、例えば標高が表示されるようになっており、所望の標高を選択することで、その標高の酸素濃度に設定することもできる。

酸素濃度が設定され、カプセル６０内を低酸素状態とするためのスタートキー等が入力されると、コンプレッサ９０からダクト９１を介して低酸素発生装置８０に高圧空気が搬送される。そして、低酸素発生装置８０内で、高圧空気から所望の酸素濃度の低酸素気体が生成される。生成された低酸素気体は、コンプレッサ９０が高圧空気を送り出した際の圧力を利用して、換気装置７０内の第１ダクト７０ａ及び第２ダクト７０ｂを介して給気ダクト７１に送り出される。その後、低酸素気体は、給気ダクト７１を通って給気口６４からカプセル６０内に供給される。カプセル６０内の酸素濃度は、給気口６４の後側に設けられた酸素濃度センサ６５により測定され、カプセル６０内が所望の酸素濃度となっているかを確認することができる。

使用者４０がカプセル６０内に入って運動装置１を使用すると、使用者４０が吐き出す二酸化炭素がカプセル６０内に充満するので、この二酸化炭素をカプセル６０内から排出する必要がある。そこで、低酸素発生装置７０内に設けられている吸引ファン７４を回転させると、排気ダクト７２を介してカプセル用排気口６６からカプセル６０内の気体が吸引され、これにより二酸化炭素が排出される。このとき、吸引ファン７４の回転数を調節することで、カプセル６０内から所定量の気体が吸引される。これにより、給気口６４から供給される低酸素気体の量とカプセル６０内から吸引される気体の量とのバランスを取ることができ、カプセル６０内の一定の気圧に保つことができる。吸引ファン７４によって吸引された気体は、換気装置７０に形成されているスリットから外部に排出される。

次に、カプセル６０内を強制的に換気する方法について説明する。本実施形態の運動装置１では、カプセル６０内に二酸化炭素が充満してきた場合、又は、カプセル６０内の湿度が高くなってきた場合にカプセル６０内を強制的に換気できるようになっている。二酸化炭素の充満によりカプセル６０内を強制的に換気するかどうかについては、カプセル６０に設けられている二酸化炭素濃度センサ６７でカプセル６０内の二酸化炭素の濃度を検出することによって判断される。すなわち、検出された二酸化炭素の濃度が所定濃度以上となった場合にカプセル６０内を強制的に換気する。また、湿度の上昇によりカプセル６０内を強制的に換気するかどうかについては、運動装置１の使用時間によって判断される。すなわち、所定時間、運動装置１が使用されると、カプセル６０内を強制的に換気する。換気を開始する二酸化炭素の濃度、換気を行う時間間隔、及び換気を行う時間については、運動装置１を使用する前に使用者４０が使用者用操作パネル５０で設定しておく。この設定は、二酸化炭素の濃度が高くなってきた場合と、湿度が高くなってきた場合との両方の場合を設定することもできるし、いずれか一方の場合のみを設定することもできる。なお、これらの運動装置１の操作は、使用者４０に代わってトレーナーが外部用操作パネル５１を用いて行うこともできる。

カプセル６０内を強制的に換気する場合には、空気供給ファン７３を稼動させて外部の空気を吸引する。吸引された空気は、コンプレッサ９０から送り出されて第１ダクト７０ａから弁７０ｃに供給されている低酸素気体と比較して、高い圧力で弁７０ｃへと送り出されるので、その空気の圧力で弁７０ｃが開放される。そして、吸引された空気は、弁７０ｃを通過し、第２ダクト７０ｂ及び給気ダクト７１を介してカプセル６０内に供給される。一方で、カプセル６０内の気体を早急に除去するために、吸引ファン７４の回転数を上げ、カプセル６０内の気体を早急に吸引する。これにより、早急にカプセル６０内の気体を外部の空気と入れ替えることができる。

以上のように、本発明では、使用者４０の上半身部を覆うカプセル６０内を通常の空気より酸素濃度の低い低酸素気体で充満することで、心肺機能に負荷を掛けた状態でトレーニングすることができる。これにより、体重を免荷して脚部の筋力や関節などに負担を掛けずにトレーニングができると同時に、呼吸・循環器系への低酸素トレーニング効果を得ることができる。また、カプセル６０内を排気できるようになっているため、使用者４０が吐き出す二酸化炭素がカプセル６０内に充満せず、カプセル６０内の二酸化炭素濃度の上昇を防止することができる。

また、カプセル６０内の二酸化炭素濃度が上昇した場合や、湿度が高くなってきた場合には、カプセル６０内の気体を、運動装置１の外部の空気と入れ替えることができる。これにより、二酸化炭素濃度が高くなりすぎて使用者６０が危険に曝されること、カプセル６０内の湿度が上がりすぎて使用者４０が不快感を覚えることを防止することができる。

また、チャンバ１０の上に載置できる大きさで、使用者４０の上半身部が入る大きさのカプセル６０を用いるため、カプセル６０内を短時間で低酸素状態とすることができる。さらに、カプセル６０はチャンバ１０上に載置される大きさであるため、運動装置１を持ち運ぶと同時に、カプセル６０も持ち運ぶことができる。これにより、特に陸上トレーニング等で合宿等に行く際にもカプセル６０を含めて運動装置１を持ち運ぶことができ、合宿先でも容易に低酸素トレーニングを行うことができる。

さらに、運動装置１の外部に外部用操作パネル５１を設けているため、トレーナー等が運動装置１を操作することが可能となり、使用者４０はトレーニングに集中することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、スカート２２にパンツ２３を一体に設けているが、スカート２２の内周端に面テープを取り付けてスカート２２を直接スパッツ２１に装着しても良い。また、スカート２２の内周端にゴム等を取り付け、ゴム等により使用者４０の腰部に保持できるようにしても良い。このようにしてスカート２２をスパッツ２１に装着することで、特にパンツ２３を設けなくてもよい。

また、上記実施形態では、係合リング１３の内周端に保護リング１４を設けているが、スカート２２と係合リング１３とで開口部１２の気密性が十分に保たれ且つスカート２２が係合リング１３により傷つけられる恐れがない場合には、特に保護リング１４を設ける必要はない。また、係合リング１３の内周端を剛性の低い材料で覆うことで、スカート２２を保護することもできる。

また、上記実施形態では、開口部１２及びスカート２２の形状を、円形状としているが、開口部１２及びスカート２２の形状は、円形状に限られず、楕円形状、矩形状、多角形状等の種々の形状とすることができる。このとき、係合リング１３は、開口部１２と相似の形状に形成され、保護リング１４及びストッパー１５、並びに、チューブ２４は、それぞれ係合リング１３及びスカート２２の形状に沿うように設けられる。また、必ずしも開口部１２とスカート２２とは相似形状である必要もなく、スカート２２が開口部１２の内周端に取り付けられる係合リング１３と密接できるように形成され、開口部１２の十分な気密性を保てるものであればよい。

また、上記実施形態では、チャンバ１０を上下に伸縮させるために、一対のレバー１６，１６をチャンバ１０の開口部１２の左右両側に設けたが、例えば、チャンバ１０の開口部１２の前方又は後方に、一本の棒状のレバーを設けても良い。このレバーの左右両端は、一対のスライドバー６，６に、それぞれ上下可能に支持されている。このようにレバーを設けることで、チャンバ１０の伸縮に際して左右のレバー１６，１６を同時に操作する必要はなく、一本のレバーを操作するだけで、容易にチャンバ１０を伸縮させることができる。

また、上記実施形態では、外部に設けた圧力調整装置３０により、チャンバ１０内の圧力を調整し、送風機３１により、チャンバ１０内の空気を循環させているが、必ずしも、図１の実施形態には限られない。例えば、圧力調整装置３０を、台座３の内部に設け、台座３の側面から外気を吸気し、台座３の上面からチャンバ１０内に空気を挿入してもよい。これにより、運動装置１をよりコンパクトにすることができる。さらに、送風機３１は、必ずしも設ける必要はなく、圧力調整装置３０が送風機３１の機能を兼ね備えても良い。

１運動装置
２運動器具
１０チャンバ
１２開口部
２０シール部材
３０圧力調整装置
４０使用者
５１外部用操作パネル
６０カプセル
６７二酸化炭素濃度センサ
７５低酸素気体供給手段
７６排気手段

Claims

使用者が出入可能な開口部を備えるチャンバと、前記チャンバの前記開口部を気密に閉じるシール部材と、前記チャンバ内を加圧する圧力調整装置と、前記チャンバに収容される運動器具とを備える運動装置であって、
前記使用者の上半身部を覆うように前記チャンバに取り付けられるカプセルと、
前記カプセルに低酸素気体を供給する低酸素気体供給手段とをさらに備える運動装置。
前記カプセル内を排気するための排気手段をさらに備える請求項１に記載の運動装置。
前記カプセル内の二酸化炭素の濃度を検出する二酸化炭素濃度センサをさらに備え、
前記二酸化炭素濃度センサで検出した二酸化炭素の濃度が所定濃度を超えると、前記排気手段により前記カプセル内が急速に排気されるとともに、前記低酸素気体供給手段により前記カプセル内に空気が供給される請求項２に記載の運動装置。
所定時間間隔毎に、前記排気手段により前記カプセル内が急速に排気されるとともに、前記低酸素気体供給手段により前記カプセル内に空気が供給される請求項２又は３に記載の運動装置。
当該運動装置の外部から当該運動装置の動作を操作可能な外部用操作パネルをさらに備える請求項１〜４のいずれかに記載の運動装置。