УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПАССИВНОГО ПРИЛОЖЕНИЯ СИЛЫ ПОСТУКИВАНИЯ ПО СТОПАМ И СПОСОБ ТЕРАПИИ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2019 года по МПК A61H1/00 A63B23/04 

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0001] Настоящее изобретение относится к портативному устройству с электрическим приводом для пассивного массажа поднятием ног вверх и постукиванием ног человека в сидячем или лежачем положении.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] В современном обществе наша жизнь включает длительное сидение во многих местах, включая транспорт, рабочее место и собственный дом. Новые данные показывают, что продолжительное сидение (известное как сидячий образ жизни, который включает очень низкий расход энергии, например, просмотр телевизора и рабочий стол в офисе) отрицательно влияет на здоровье, включая риск сердечнососудистых заболеваний, сахарный диабет второго типа и преждевременную смерть. Важно отметить, что эти вредные последствия остаются даже с учетом физической активности при досуге. Эпидемиологические и экспериментальные исследования привели к убедительному выводу, что слишком длительное сидение теперь должно рассматриваться как важный отдельный элемент уравнения физической активности и здоровья, в частности, в связи с риском сахарного диабета и сердечнососудистых заболеваний.

[0003] Такой риск может быть связан с потреблением в пищу консервированных продуктов и закусок, так как известно, что этот тип еды часто используется во время просмотра телевизора. Имеются факты прямой связи этого типа потребляемой пищи во время просмотра телевизора с избыточным весом при низкой физической активности. Потребление закусок часто связано с дополнительным просмотром телевизора на 1,5 часа в неделю по сравнению со зрителями, не употребляющими такой еды. Это дополнительно связано с ухудшением качества пищи, поскольку оно связано с высоким потреблением энергии, общего количества животного и растительного жира и большего потребления фаст-фуда, сладостей и подслащенных напитков. Механизмы некоторые из наблюдаемых явлений легко угадать. Например, поглощение еды при просмотре телевизора, сидя на диване или в кресле, естественно может быть связано с увеличением времени просмотра телевизора. Это также относится и к предварительно приготовленной пище и закускам, так как известно, что этот тип пищи часто употребляется во время просмотра телевизора. Фактически, есть свидетельства тому, что это тип еды и ее количество, потребляемое во время просмотра телевизора непосредственно отвечают за связь между просмотром телевизора ТВ и лишним весом.

[0004] Большинство жителей США ведет сидячий образ жизни и не получают достаточного объема физической активности. В США менее 5% взрослых и только 8% подростков (в возрасте 12-19 лет) выполняют рекомендации по включению в стиль жизни ежедневной физической активности в течение 30 и 60 минут, соответственно. Количество времени, потраченное на сидячую деятельность, например, за компьютером или просмотром телевизора также резко увеличилось. Теперь 8-18-летние дети в США посвящают в среднем 7 часов и 38 минут играм и развлекательным программам в день, что составляет 53 часа в неделю.

[0005] Большее количество общего времени сидения за столом и просмотра телевизора непосредственно связаны с увеличением смертности. В Национальном институте здравоохранения США были исследованы 240.819 взрослых людей (в возрасте 50-71 лет), которые не жаловались на онкологические, сердечнососудистые заболевания и заболевания дыхательных путей. Смертность составляла более 8,5 человек в год. Сидячий образ жизни был определенно связан со смертностью после поправки на возраст, пол, образование, курение, диету, расовые признаки и умеренно интенсивную физическую активностью.

[0006] Сидеть вредно для здоровья. Длительное сидение и короткие перерывы во времени сидения увеличивают риск метаболизма, и переход к более длительному времени сидения в день значительно снижают чувствительность к инсулину. Снижение ежедневной амбулаторной активности инсулина увеличилось в тесте оральной толерантности к глюкозе, и масса висцерального жира увеличилось на 1 и 2 недели соответственно.

[0007] Природная история сахарного диабета второго типа (T2D) связана с прогрессирующим ухудшением чувствительности к инсулину (инсулинорезистентности), которая первоначально компенсируется увеличением секрециинсулина (гиперинсулинемией), чтобы сохранить гликемический контроль. Тем не менее, со временем, функция β-клеток в поджелудочной железе ухудшается, инсулин больше не секретируется в достаточном количестве, чтобы компенсировать низкую чувствительность к инсулину, ведущую к непереносимости глюкозы, гипергликемии с последующим диагнозом сахарного диабета второго типа. Диабет связан с жировым метаморфозом печени, снижением когнитивного процесса, некоторыми видами рака и осложнениями в терминальной стадии заболевания, включая слепоту, почечную недостаточность, ампутацию конечности сердечнососудистые заболевания. Люди с диабетом T2D, характеризуются примерно двукратным увеличением смертности, и связанные с этим расходы составляют огромную экономическую нагрузку на систему здравоохранения. В США, одна треть взрослых и 16-18% молодежи страдают ожирением, по сравнению с 5-6% три десятилетия назад. Увеличение темпа развития сахарного диабета второго типа тесно связано с ростом ожирения. В США диабет влияет на 8,3% населения, что включает 18,8 миллионов с диагнозом сахарный диабетом и еще 7 миллионов не диагностированных людей. Кроме того, 35% взрослого населения США или 79 миллионов американцев в возрасте равном или превышающим 20 лет, имеют предрасположенность к диабету, и примерно один из трех взрослых американцев будут иметь диабет в 2050 году.

[0008] Эпидемия диабета стала глобальной. По оценкам экспертов 500 миллионов человек во всем мире страдают ожирением и еще 1,5 миллиарда имеют избыточный вес. Около 3 миллионов человек умирают каждый год из-за избыточного веса и ожирения. В 2011 году 366 миллионов человек во всем мире страдало диабетом, и это вызвало 4,6 миллиона смертей. По оценкам Международной федерации диабета, к 2030 году количество людей с диабетом вырастет почти на 43% до 552 миллионов. В 2011 году около 280 миллионов человек имело преддиабет; в 2030 году это число, как ожидается, вырастет до почти 400 миллионов. Таким образом, существенными является определение эффективной стратегии по профилактике и лечению этой болезни.

[0009] Клиническое значение снижения чувствительности к инсулину, вызванное отсутствием активности, заключается в необходимости борьбы с преддиабетом, который является предшественником T2D. Лица с T2D имеет более короткий средний срок жизни. Не удивительно, что отсутствие физической активности приводит к увеличению распространению диабета T2D и увеличению показателей смертности. Кроме того, метаболизм глюкозы становится дисфункциональным до изменения в содержании жира и показателя VO2max, который характеризует способность человека поглощать и усваивать кислород воздух, предполагая, что эта болезнь вызвана скорее отсутствием активности, чем общим ожирением.

[0010] Накопление данные свидетельствуют о том, что выполнение рекомендуемого объема упражнений в неделю, не обязательно защитит человека от заболевания. Например, офисные работники, выполняющие определенные тренировки 150 минут в неделю, но ведущие чрезвычайно малоподвижный образ жизни в любое другое время, в том числе сидение на месте более 8 часов в день, имеют повышенный риск смертности по многим причинам. К сожалению, средний взрослый человек проводит 50-60% своего времени в сидячем или лежачем положении, и менее 3% взрослого населения США выполняют предлагаемые уровни еженедельной физической активности. Таким образом, в большинстве случаев люди ведут сидячий образ жизни и малоактивны. Однако, что выходит за рамки этих важных исследований, какие в настоящее время имеются данные, чтобы поддержать мнение, что "сахарный диабет второго типа сидит в кресле"? Подростки с T2D проводят больше 56 минут в день, сидя за компьютером, чем их сверстники, не страдающих диабетом. Сидячее время также имеет обратно пропорциональную связь с гликемией, даже с коррекцией на физическую активность. Время просмотра телевизора можно использовать в качестве сильного заменителя сидячего времени. Время просмотра телевизора больше 40 часов по сравнению с 1 часом в неделе увеличивает риск развития сахарного диабета второго типа на 50-70%. Связь между временем просмотра телевизора (как заменителя сидячего времени) и риском сахарного диабета второго типа существенно не изменяется при коррекции ежедневной физической активности. Даже если человек повышает уровень физической активности, он по-прежнему в опасности, если не будет изменен сидячий образ жизни. У взрослых с высоким риском сахарного диабета второго типа, время, проведенное в сидячем положении, сильно и негативно связано с 2-часовым оральным тестом на толерантность к глюкозе.

[0011] Помимо рабочего места, регулярные поездки на работу и с работы должны рассматриваться как часть дня, в течение которого человек сидит. Бюро переписи населения США в 2009 году сообщило, что из 132 миллионов опрошенных людей, только 3,8 миллиона человек заменили поездку работу с использованием автомобильных транспортных средств на пешеходный и велосипедный способ. Таким образом, 97% населения США сидит в автомобиле, как и на рабочем месте, каждый день. Поскольку среднее время поездки составляет 25,1 минуты, средний гражданин США проводит примерно 50 минут в день, сидя в автомобиле, чтобы добраться до работы и с работы домой. Если активное передвижение, такое как езда на велосипеде или ходьба на все расстояние, не представляются возможными, можно сократить сидячее время, припарковав свой автомобиль, и пройти оставшееся расстояние до работы пешком. В качестве альтернативы, можно выбрать стоячее положение в автобусе/поезде при поездке к месту работы. Но в этом вопросе трудно достичь общего согласия.

[0012] Эпидемиологические исследования последствий для здоровья при «сидячем образе жизни» традиционно сосредоточены на негативных последствиях, связанных с отсутствием участия в рекомендуемых уровнях физической активности или умеренно-интенсивной физической активности (MVPA). Понимание потенциальных побочных эффектов от времени проведенного в малоподвижный период на общем уровне физической активности быстро развивается как роль не затраченной энергии в повседневной деятельности. Время, проведенное в малоподвижном состоянии отражает широкий спектр человеческих устремлений, которые включают, сидение прями или полулежа, и в сфере здравоохранения хорошо определены только низкие уровни расхода энергии. Средний взрослый американец тратит более половины своего дня в малоподвижном состоянии, а пожилые люди проводят в таком состоянии свыше 60% или 9 часов своего дневного времени. Большое количество сидячего времени прямо связано с повышенным риском прибавки в весе и ожирении, плохом метаболизме, ухудшением здоровья и смерти. Сидение в свободное время несомненно связано с увеличением смертности даже при поддержании определенного уровня физической активности, и даже высокий уровень общей активности не минимизирует риск, связанный с сидением. Были найдены аналогичные выводы о независимом общем влиянии полного сидячего времени, включая просмотр телевизора.

[0013] По оценкам экспертов, ожидается увеличение продолжительности жизни населения США на 2 года при снижении «сидячего» времени на 3 часа в день и увеличение на 1,4 года при снижении времени просмотра телевидения до 2 часов в день. (Van der Ploeg HP, Chey T, Korda RJ и другие в статье "Сидячее время как одно из причин риска смерти 222497 австралийских взрослых", журнал Arch Intern Med 2012. 172 (6): 494-500, связанного с опросом 222497 человек 45 в возрасте лет и старше из 45 и выше, изучение данных смертности Нового Южного Уэльса в реестре рождений, смертей и браков (Австралия) с 1 февраля 2006 года до 31 декабря 2010 года. При наблюдении объемом 621695 человеко-лет в среднем (2,8 лет) произошло 5405 случаев смерти. Коэффициент риска общей летальности был 1,02 (95% CI, 0,95-1,09), 1,15 (1,06-1,25) и 1,40 (1,27-1,55) от 4 до менее 8, 8 до менее 11, и 11 или больше часов на «сидячий» день, соответственно, по сравнению с менее чем 4 час в день с поправкой на физическую активность и другие сопутствующие факторы.

[0014] Часть населения, относящегося к сидячему образу жизни составляет 6,9%. Связь между сидением и общей летальностью проявилась последовательно через пол, возрастные группы, массой тела и уровнем физической активности здоровых участников по сравнению с участниками с имевшимися ранее сердечнососудистыми заболеваниями или сахарным диабетом. Таким образом, длительное сидение является фактором риска в общей летальности, независимо от физической активности.

[0015] У лиц старше 60 лет, каждый дополнительный час дня, проведенный в сидячем положении, связан с 50-процентным риском превратиться в человека с ограниченными возможностями независимо от величины его участия в умеренных физических упражнениях. Таким образом, сидячий образ жизни является собственным фактором риска инвалидности, помимо недостатка умеренной физической активности. Сидячий образ жизни является почти таким же сильным фактором риска инвалидности, как и отсутствие умеренных физических упражнений. Инвалидность, которую имеют более чем 56 миллионов американцев, выявляется в их неспособности осуществлять живую повседневную деятельность, такую как приготовление еды, одевание или мытье в ванне, падение из постели или даже хождение по комнате. Инвалидность повышает риск госпитализации и институционализации и является основным источником расходов на здравоохранение, составляя один доллар из 4 потраченных в этой области.

[0016] Рекомендуется делать 10000 шагов в день, измеренных с помощью шагомера или акселерометра, что составляет 30 минут умеренной или интенсивной физической активности (MVPA), добавленной к минимальному уровню базовой физической активности. Тридцать минут умеренной активности составляют 3000-4000 шагов в при 100 шагах в минуту. Добавление этой суммы к сомнительному предположению о 6000-7000 шагах при обычной деятельности в повседневной жизни приближает нас к 10000 шагам в день. Однако недавнее исследование (Scheers Т, Philippaerts R, Lefevre J. "Compliance with different physical activity recommendations and its association with socio-demographic characteristics using an objective measure", BMC Public Health 2013; 13:136) показало, что только 16% мужчин и 14% женщин совершают, по меньшей мере, 10000 шагов в каждый из семи последовательных дней. Когда число рабочих дней было снижено до 5 дней в неделю, 45% мужчин и 55% женщин достигли этой цели.

[0017] Исследование «сидячих» служащих офисов, шаги которых измерялись шагомером, показало, что они имели значительно более высокие уровни малоподвижного поведения в рабочие дни (517±144 минут в день) по сравнению с нерабочими днями (339±137 минут в день). В целом, 65% времени на работе были связаны с сидением на месте, и на сидение на работе приходилось 63% от общего суточного сидячего режима. Те, кто проводит много времени сидя, не может это компенсировать, снижая свой сидячий образ жизни за пределами места работы. Фактически те, кто сказали, что они много времени сидят на работе, также сообщили, что они сидят длительное время и после работы. Выводы этого исследования заключались в том, что меры гигиены труда должны быть направлены на снижение времени пребывания работников в комнатах отдыха с диванами и креслами.

[0018] На этом фоне опасности для здоровья чрезмерного сидения указывают на необходимость вмешательства, чтобы противодействовать его негативным последствиям. В развитом обществе, рекомендации для изменений стиля жизни, такие как периодическое изменение позы, на стоячее состояние были плохо приняты. Чтобы найти решение нужно понимать основы неблагоприятных последствий длительного сидения. Поскольку основные результаты смертности от длительного сидения относятся к развитию сердечнососудистых заболеваний и сахарного диабета, надо посмотреть на общность между этими двумя заболеваниями и их патофизиологическую основу. Это вытекает из наблюдений, что сидячий образ жизни приводит (1) к сокращению затрат энергии с потенциальным развитием ожирения, что усугубляется потреблением жирных пищевых продуктов, и (2) эндотелиальной дисфункцией, которая в целом или частично является причиной большинства хронических "сидячих" болезней.

[0019] Недавняя попытка найти решение проблемы слишком длительного сидения заключалась во внедрении "беговой дорожки" в офисе или дома. В интернет-сайте http://www.workwhilewalking.com/how-many-treadmill-desks-are-in-use-today сообщалось, что от 300.000 до 500.000 жителей Соединенных Штатов либо купили, либо построили беговую дорожку в четвертом квартале 2013 года. Средняя цена этого оборудования составляет 2400 долларов, которому также требуется прилагаемый стол для сидения за ним и значительная площадь для установки оборудования при отсутствии мобильности.

[0020] Скорость ходьбы по беговой дорожке во время работы на компьютере составляет менее 2 миль в час. Для предотвращения травм столы беговой дорожки требуют соблюдения тех же эргономических стандартов безопасности, которые рекомендованы для любого компьютерного стола, в том числе такого размещения, что запястья пользователя лежат в плоскости с клавиатурой, локти пользователя при наборе образуют угол 90 градусов и его глаза могут смотреть вперед по направлению к монитору. Пользователи, которые тестировали стол с беговой дорожкой, предлагают сохранить традиционный стол с сиденьем и чередовать работу на разных столах, чтобы привыкнуть к столу с беговой дорожкой. Кроме того, в интернете предлагается чтение электронной почты и работу в Интернете стоя, чтобы освоить технику управлении писания писем стоя и при ходьбе, что является многозадачной процедурой. Разговор по телефону во время бега в некоторых случаях может прерываться либо из-за изменения частоты дыхания пользователя, либо из-за шума самой беговой дорожке.

[0021] Стол с беговой дорожкой не предназначен для обеспечения аэробных упражнений, но направлен на установку метаболизма пользователя на основной обмен, например, увеличить термогенез, не выполняя тренировочной деятельности. В этом отношении, столы с беговой дорожкой не решают главную другую проблему чрезмерного сидения: развитие эндотелиальной дисфункции.

[0022] Хотя ограничение времени сидячего режима помогает снизить риск ожирения и сердечнососудистых заболеваний, хорошо известные преимущества так называемых активных рабочих станций менее ясны из результатов исследований, проведенных на настоящий день. При исследованиях в клинике Мейо в 2011 году 11 медицинских фонотипистов обнаружили, что скорость и точность набора текста замедляется на 16% во время ходьбы на беговой дорожке по сравнению с сидением за столом. При исследовании в 2009 году в Университете Теннесси 20 участников, нашли, что ходьба по беговой дорожке ухудшило мелкую моторику на 11% при пользовании мышью компьютера, а также когнитивные функции, такие как решение математических задач. Таким образом, стол с беговой дорожкой предлагает способ уменьшить сидение на рабочем месте и предлагает потенциал для снижения ожирения сотрудников и расходы на здравоохранение. Однако такой стол требует не менее 4 часов тренировки для предотвращения значительного падения производительности труда сотрудника.

[0023] Эндотелиальная дисфункция возникает, когда клетки, выстилающие внутреннюю стенку кровеносных сосудов, по которым течет кровь, (1) не выпускают полезные медиаторы в кровоток, (2) высвобождают уменьшенное количество полезных медиаторов в кровоток и/или (3) высвобождают вредные вещества в поток крови. Основной причиной эндотелиальной дисфункции является стресс сдвига на внутренней поверхности кровеносных сосудов (сдвиг эндотелия) в крови, протекающих медленно или движущейся по поверхности взад и вперед.

[0024] Эндотелиальная дисфункция возникает при хроническом воздействии различных факторов стресса, таких как окислительный стресс и воспаления в результате нарушенной эндотелиальной биодоступности оксида азота. Биомеханические силы воздействия на эндотелии, включая пульсирующий стресс сдвига, связанный с гипертонией и атеросклерозом, также являются важными причинами эндотелиальной дисфункции. Курение повышает окислительный стресс и является основным риском эндотелиальной дисфункции. У пациентов с сахарным диабетом ухудшена инсулинорезистентность и работа сигнальной системы. Наблюдаются увеличенное воспаление сосудов, в том числе повышенная экспрессия интерлейкина-6 (IL-6), сосудистой клеточной адгезии молекулы-1 (VCAM-1) и хемоаттрактант моноцитов протеина (МСР-1), как заметное снижение биодоступности оксида азота. Кроме того, гипергликемия приводит к увеличению образования конечных продуктов усиленного гликозилирования (AGE), что подавляет NO и ухудшают функцию эндотелия. Пациенты с сахарным диабетом неизменно показывают ухудшение эндотелий-зависимой вазодилатации, как индикатор дисфункции эндотелия. Таким образом, знание и лечения эндотелиальной дисфункции является одним из основных направлений в профилактике сосудистых осложнений, связанных со всеми формами сахарного диабета.

[0025] Поскольку отличительным признаком эндотелиальной дисфункции является сниженная биодоступность оксида азота, были попытки перорального введения L-аргинина, подложки для генерации эндотелиального оксида азота (NO), но они потерпели неудачу. Пероральное введение L-аргинина вызывает увеличение уровня аргиназы, которая производит вредные свободные радикалы кислорода. Повышенная активность аргиназы при эндотелиальной дисфункции из-за низкого пульсирующего стресса сдвига имеет место при гипертонии, легочной артериальной гипертензии, атеросклероза, ишемии миокарда, застойной сердечной недостаточности сахарного диабета. Повышенные уровни аргиназы вызывает расщепление эндотелиального синтаза оксида азота (eNOS), и в этой реакции eNOS с L-аргинина производится супероксид вместо оксида азота, что приводит к окислительному стрессу сосудов и воспалительным реакциям. Повышенный ламинарный и пульсирующий стресс сдвига эндотелия во время тренировки или WBPA блокируют высвобождение аргиназы, тем самым повышая эндотелиальную дисфункцию.

[0026] Нормальный или высокий стресс сдвига механически стимулирует эндотелиальные клетки к повышению активности генов, ответственных за высвобождение полезных медиаторов, наиболее важным из которых является оксид азота. Его открытие привело к награждению Нобелевской премией в области медицины Роберта Роберт Фарчготта, Луиса Игнарро и Ферида Мюрада в 1998 году. Два процесса увеличивают стресс сдвига, один из которых определен как ламинарный стресс сдвига, а другой как пульсирующий стресс сдвига, оба из которых имеют место во время выполнения физических упражнений.

[0027] Ламинарный стресс сдвига возникает, когда поток крови поднимается над эндотелиальной поверхностью, которая, в свою очередь, механически искажает и перегруппирует отдельные клетки, вовлекая этот слой в контакт с потоком крови. Пульсирующий стресс сдвига (PSS) возникает при нормальном состоянии пульсирующего потока крови в зависимости от частоты сердечных сокращений, которая увеличивается при выполнении физических упражнений. Оно также может быть увеличено путем добавления импульсов с помощью импульсного насоса с постоянным расходом и изолированной перфузией при подготовке кровеносного сосуда, в котором обнаружено повышенное содержание оксида азота. Палатини Р, Мос Л, Мормино П и другие в работе "Blood pressure changes during running in humans; the 'beat' phenomenon" и J Appl Physiol 1989; 67(1):52-59ʺ показали, что во время бега, каждый раз, когда нога ударяется о землю, к кровотоку добавляется импульс, который накладывается на собственные импульсы организма и обнаруживается в сигнале артериального давления. В спортсменах во время разминки, частота шагов лежит в диапазоне 130-165 в минуту, при субмаксимальной скорости, 140-175 шагов в минуту, и при спринте от 165 до 205 шагов в минуту. Добавление импульсов во время движения и периодическое ускорение всего тела увеличивает пульсирующий стресс сдвига.

[0028] Нормальное функционирование эндотелия сосудов имеет важное значение для поддержания состояния сосудов и вазомоторного контроля отводящих и резистивных сосудов. Эти функции связаны с производством многих физиологически активных веществ, из которых наиболее широко известен и изучен окисел азота (NO). В процессе исследований многих животных и человека было доказано, что Физические упражнения увеличивают количество эндотелия и NO-зависимого просвета (вазодилатации) в больших и малых кровеносных сосудах.

[0029] Степень улучшения здоровья человека зависит от мышечной массы, подвергнутой упражнениям: упражнения предплечья ограничиваются изменением сосудов предплечья, в то время как упражнения нижних частей тела может принести общую выгоду. Увеличение биологической активности NO при применении лечебной физкультуры было последовательно и убедительно продемонстрировано в случае пациентов с сердечнососудистыми заболеваниями, для которых существует фактор риска предшествующей дисфункции эндотелия. Эти условия могут быть связаны с увеличением свободных радикалов кислорода, которые влияют на NO-синтазу, и с которым реагирует оксид азота; повторные физические упражнения и стимуляция стресса сдвига биологической активности NO исправляют этот дисбаланс радикалов, следовательно, приводит к более высокому потенциалу биодоступности для физиологически активного вещества.

[0030] Исследование человека показывает, что физические упражнения улучшают функцию эндотелия активацией эндотелиальной синтазы оксида азота (eNOS) экспрессию белка и его активной фосфорилированной формы, которая действует на циркулирующий L-аргинин, производящий оксид азота. Хотя увеличение биологической активности NO рассеивается в течение нескольких недель после прекращения упражнений, исследования показывают, что если упражнения продолжаются, краткосрочная функциональная адаптация сменяется NO-зависимыми структурными изменениями, приводящими к артериальной реконструкции структурной нормализации сдвига.

[0031] В настоящее время большинство рабочих мест и время досуга связаны с часами непрерывного сидения. Сама природа сидения не способствуют сокращению мышц, дополненному расходу энергии или увеличению кровотока. Сидение также изменяет угол, под которым работают основные артерии (бедренная и подколенная); по сравнению с положением стоя или лежа на спине. Изгибы в пределах артериального дерева изменяют режим потока, который, как было доказано, могут повлиять на атеросклеротический процесс. Из-за преимущественно сидячего положения во время работы в офисе, турбулентный поток крови может быть увеличен в деформированных сегментах артерий нижних конечностей. Турбулентный поток также может быть основным механизмом распространения атеросклероза в бедренной-подколенном сегменте артерий. Кроме того, скорость сдвига (оценка стресса сдвига без учета вязкости крови) в плечевой артерии ниже по сравнению с бедренной артерией в лежачем, стоячем и сидячем положении. Возможно, повторяющаяся малоподвижная активность представляет собой хронический стимул в нижней конечности, который способствует развитию атеросклероза. В сидячем положении, пул крови в ноге и периферическая резистивность и артериальное давление в ноге увеличиваются. Сидение в вертикальном положении связано с низким средним стрессом сдвига в ногах по сравнению с лежачим положением, которое со временем может повлиять на функцию эндотелия. Низкий стресс сдвига из-за сидячей деятельности повышает окислительный стресс, что способствует развитию атеросклероза. Низкий стресс сдвига уменьшает эндотелиальную синтазу оксида азота (eNOS), что приводит к снижению биодоступности оксида азота и к окислительному стрессу. В этом отношении, ученые Тозар С.С., Джонсон B.D., Джонстон J.D и другие в публикации ""Sitting and endothelial dysfunction: the role of shear stress". Med Sci Monit 2012; 18(12):RA173-RA180" показали, что сидячие мыши имеют повышенное количество суперокисла. В этом исследовании неподвижность способствует активности НАДФН-окислазы, приводящей к увеличению окислительного стресса.

[0032] Турбулентный кровоток или низкий стресс сдвига способствует развитию атеросклероза, эндотелиальной дисфункции и воспалению, с которыми можно бороться с помощью физических упражнений или с помощью устройства, которое вводит дополнительные импульсы в поток крови, например, периодическое ускорение всего тела. Последнее добавляет импульсы в зависимости от частоты повторного движения пациента, лежачего на моторной платформе, от головы до ног вперед и назад от 100 до 180 раз в минуту. При повторяемости ускорения и торможения тела в кровоток будут добавлены небольшие импульсы, которые накладываются на нормальный пульс. Это увеличивает пульсирующий стресс сдвига, который активирует множество генов эндотелиальных клеток, которые стимулируют эндотелий синтазы оксида азота, чтобы увеличить наномолярную концентрацию оксида азота в кровотоке, что является одним из самых важных положительных эффектов.

[0033] Пульсирующий стресс сдвига (PSS) и ламинарный стресс сдвига (LSS) во время физических упражнений или в случае PSS периодического ускорения всего тела (WBPA) вызывает высвобождение полезных медиаторов: (1) вазодилататоры - оксид азота (NO), простациклин, вызванный эндотелием гиперполяризационный фактор, адреномедуллин, С-натруретический пептид, активированный протеин (SIRT1), ВН4; (2) антипролиферативный компонент - NO, простациклин, β-фактор роста, гепарин; (3) антитромботический компонент - NO, простациклин, активатор плазминогена клеток (tPA), протеин С, ингибитор тканевого фактора, ангиогенеза - фактор роста эндотелия сосудов (VEGF).

[0034] Потенциально вредные веществ, высвобождаемые из эндотелия при низком стрессе пульсирующего сдвига включают: (1) сосудосуживающие вещества - эндотелии-1, ангиотензин-II, тромбоксан А2; свободные радикалы кислорода, простагландин Н2; (2) про-пролиферативное вещество - эндотелии-1, ангиотензин-II, свободные радикалы кислорода, фактор роста тромбов, основой фактор роста фибробластов, фактора роста инсулиноподобных веществ, аргиназа; (3) протромботические вещества - эндотелии-1, свободные радикалы кислорода, ингибитор-1 плазминоген, тромбоксан А2, фибриноген, тканевый фактор; (4) факторы аллергического воспаления - молекулы неспецифической адгезии клеток (Р- и Е-селектин, ICAM, VCAM), хемокины, ядерный фактор каппа бета (NF-κβ) и STAT3.

[0035] В дополнение к прямой активности этих веществ, многие из них имеют сигнальную активность других веществ. Например, пульсирующий и ламинарный стресс сдвига увеличивает эндотелий полученного NO, который, в свою очередь, может увеличить нейротрофический фактор мозга (BDNF) и глиальный нейротрофический фактор (GDNF), а также SIRT1 в мозгу и мышцах. В дополнение к повышенной активности эндотелиальной синтазы окисла азота (eNOS) в эндотелии, PSS увеличивает eNOS в миокарде и нейроны синтазы оксида азота (eNOS) в сердце и скелетных мышцах. Оксид азота освобожденный при активации eNOS, способствует высвобождению клеток-предшественников эндотелиальных и стволовых клеток из костного мозга в кровоток, необходимость для неоваскуляризации.

[0036] Пульсирующий стресс сдвига (PSS) увеличивает круппель-подобный фактор-2 (KLF2), что необходимо для повышающей регуляции eNOS и тромбомодулина, активирует SIRT1, который действует для предотвращения старения сосудистых клеток, дисфункции атеросклероза и активирует GTPCH I, фермент, ограничивающий скорость биосинтеза ВН4, полезный NO для генерации супероксида eNOS, предотвращая, таким образов разрыв eNOS. Все эти меры способствуют наличию здорового эндотелия и коррекции эндотелиальной дисфункции.

[0037] В работе Williams СВ, Gurd BJ, "Skeletal muscle SIRT1 and the genetics of metabolic health: therapeutic activation by pharmaceuticals and exercise," Appl Clin Genet 2012; 5:81-91, высказаны интересные идеи о месте терапевтических упражнений с активацией полезного медиатора с повышенным ламинарным и пульсирующим стрессом сдвига как и в случае с WBPA, при контроле ожирения и метаболических заболеваний, где физические упражнения имеют ряд преимуществ по сравнению с фармацевтическим вмешательством.

[0038] Во-первых, улучшение метаболических функций, связанных упражнениями, достигается при минимальных финансовых затратах, в то время как фармацевтическое вмешательство связано с существенными финансовыми нагрузками как со стороны отдельного пациента, так и со стороны органов здравоохранения. Во-вторых, в дополнение к улучшенной митохондриальной функции скелетных мышц и метаболической и сердечнососудистой системе, регулярные физические упражнения связаны с множеством полезных эффектов, начиная от профилактики лечения психических расстройств и облегчения симптомов рака и улучшения качества жизни при многих хронических заболеваниях. В третьем, упражнения входят в систему улучшения здоровья практически без риска побочных эффектов. Фармацевтика часто связана с нежелательными побочными эффектами, и по своей сути предназначена для конкретного заболевания, что исключает возможность системного улучшения здоровья. Наконец, есть свидетельства того, что физические упражнения, как часть образа жизни, обеспечивает превосходные улучшения по сравнению с фармацевтическим вмешательством в случае пациентов с метаболическим заболеванием. В свете этих аргументов, с точки зрения здоровья и финансового смысла, физические упражнения становится основным инструментом в профилактике и лечении ожирения и связанных с ожирением заболеваний.

[0039] Полезные медиаторы, такие как NO, извлеченные из eNOS и другие могут противостоять медиаторам воспаления. Например, увеличение PSS, произведенных WBPA, стимулирует активность eNOS по увеличению NO, что приглушает воспалительную реакцию при аллергической бронхиальной астме путем ингибирования ядерного фактора каппа β. Оксид азота является наиболее важным полезным медиатором, выдаваемым PSS; его действия, перечислены ниже.

[0040] Сосудорасширяющее средство: действует на гладкую мускулатуру сосудов, чтобы увеличить количество циклического гуанозинмонофосфата (cGMP), который улучшает кровоснабжение органов с существенным увеличением мозгового и коронарного кровотока).

[0041] Антиатеросклеротическое действие: предотвращает прилипание лейкоцитов и тромбоцитов эндотелия, которое является причиной дисфункции эндотелия; предотвращает слипание лейкоцитов и тромбоцитов с эндотелием, что может быть причиной травмы.

[0042] Противовоспалительное действие: ингибирует NF-kβ, STAT3 и воспалительных цитокины, которые вместе со свободными радикалами кислорода (ROS) несут ответственность за патогенез многих хронических заболеваний.

[0043] Антицитокины: подавляют TNF-kβ и IL-1.

[0044] Антихемокины: подавляют MIP-1 и MIP-2.

[0045] Антиапоптические вещества: подавляют р53, ингибируют человеческие каспазы, подавляют признаки белков теплового шока.

[0046] Уменьшает окислительный стресс: очищает ROS и RNS; ингибирует активность NADPH-окислазы.

[0047] Антионкоген: ингибирует активность NF-κβ и других протуморигеннных генов.

[0048] Предоперационная и постоперационная подготовка органов: минимизирует вредное воздействие заболеваний сердца, головного мозга, кишечника, легких, печени, почек и скелетных мышц.

[0049] Анти-диабетогенные вещества: способствуют поглощению глюкозы сердечными скелетными мышцами, а также жировой тканью; устраняет микрососудистые осложнения.

[0050] Модулирует корково-подкорковую пластичность: укрепляет взаимосвязи нейронных синапсов, таким образом, облегчая движение, обучение, и усталостные расстройства при неврологических заболеваниях.

[0051] Снижает когнитивное ухудшение здоровья со старением.

[0052] Обеспечивает вентикулярную коррекцию.

[0053] Помогает заживлению ран и лечению при переломах костей.

[0054] Мобилизует эндотелиальные клетки-предшественники (ЕРС) костного мозга для восстановления сосудов.

[0055] Сигналы повышают нейротрофический фактор головного мозга и глиальный нейротрофический фактор (BDNF и GDNF).

[0056] Пульсирующий стресс сдвига и диабет.

[0057] Что касается сахарного диабета второго типа, связанного с малоподвижным образом жизни, повышенный пульсирующий стресс сдвига при периодическом ускорения всего тела (WBPA) имеет непосредственный эффект. В связи с этим, были обследованы 8 пациентов с диабетом второго типа до и сразу после одного 45-минутного сеанса WBPA по изменению коронарного резерва (CFR), измеренная способность миокарда к микроциркуляции, а также их диабетического состояния. WBPA увеличивало CFR от с 2,3±0,3 до 2,6±0,4 (р=0,02). WBPA снижало уровень инсулина в сыворотке от 26±19 МЕ/мл до 19±15 МЕ/мл (р=0,0(1) и увеличивало общей адипонектин от 11,6±7,3 г/мл до 12,5±8,0 г/мл (р=0,02) и повышало молекулярной вес адипонектина с 4,9±3,6 г/мл до 5,3±3,9 г/мл (р=0,03), в то время как уровень глюкозы в сыворотке крови был стабильным в диапазоне от 207±66 мг/дл до 203±56 мг/дл (р=0,8). Это исследование показывает, что один сеанс лечения методом WBPA приводит к одновременному улучшению коронарной микроциркуляции толерантность к глюкозе у пациентов с пульсирующим стрессом сдвига T2D. Увеличенный пульсирующий стресс сдвига, вызванный WBPA, оценивали по восстановлению кровотока в контрольной мыши с ишемией задней конечности и у пациентов с заболеваниями периферических артерий. После одностороннего удаления бедренной артерии, мыши были переведены либо в группу WBPA (n=15), либо в контрольную группу (N=13). WBPA было применено при 150 импульсов в минуту в течение 45 минут под анестезией один раз в день. WBPA значительно повысило восстановление кровотока после ишемической операции, как это определено лазерная доплеровская визуализацией. Секции ишемической приводящей мышцы, окрашенной антителом анти-CD31 показали значительное увеличение плотности капилляров у мышей WBPA по сравнению с контрольными мышами. WBPA увеличило фосфорилирование эндотелиальной синтазы оксида азота (eNOS) в скелетных мышцах. Проангиогенный эффект WBPA на ишемической конечности притупляется в мышах с дефицитом eNOS, указывая на то, что стимулирующие эффекты WBPA на реваскуляризацию зависят от eNOS. Количественный анализ полимеразной цепной реакции в реальном времени показал значительное увеличение кровеносных сосудов и признаки фактора роста в ишемической задней конечности благодаря WBPA. Наблюдалось усиление восстановления кровотока в контрольной мыши с диабетом несмотря на отсутствие изменений в переносимости к глюкозе и чувствительности к инсулину. Кроме того, как один сеанс, так и 7-дневные повторные сеансы WBPA значительно улучшили кровообращение в нижней конечности у пациентов с заболеванием периферических артерий. Таким образом, увеличение пульсирующего стресса сдвига увеличивает приток крови к ишемической нижней конечности путем активации сигнализации усиления активности проангиогенного фактора роста eNOS ишемических скелетных мышц.

[0058] Диабет является значительным фактором риска при прогрессии заболевания периферических артерий (PAD). Сигнализация eNOS играет важную роль в эндотелиальной дисфункции воспаления сосудов при наличии резистентности к инсулину. Зависимость eNOS от производства оксида азота имеет важное значение для активизации сигналов инсулина. Поэтому, увеличение стресса сдвига с помощью WBPA или аэробных упражнений в течение длительного срока улучшает устойчивость к глюкозе и чувствительность к инсулину через фосфорилирование eNOS в сердце и скелетных мышцах, а также в жировой ткани.

[0059] В последнее время стало очевидно, что белок SIRT1, содержание которого увеличивается при ограничении калорийности, а также пульсирующего стресса сдвига, тесно связаны с увеличением продолжительностью жизни при ограничении калорийности. SIRT1 регулирует метаболизм глюкозы/липидов через активности деацетилазы на многих подложках. SIRT1 в панкреатических бета-клетках позитивно регулирует секрецию инсулина и защищает клетки от окислительного стресса и воспаления, играет положительную роль в метаболическом пути через модуляцию сигналов инсулина. SIRT1 также регулирует секрецию адипонектина, воспаление, производство глюкозы, окислительный стресс, митохондриальную функцию и циркадные ритмы. Были продемонстрированы несколько активаторов SIRT1, включая ресвератрол (присутствует в небольших количествах в вине), которые показали благотворное влияние на гомеостаз глюкозы и чувствительность к инсулину на опытных животных с инсулиновой резистентностью.

[0060] Рибонуклеиновая кислота в эндотелиальных клетках сосудов играет важную роль в регулируемом стрессом сдвига эндотелиальных реакциях. Атерозащитный пульсирующий стресс сдвига (PSS) индуцирует вещества, которые ингибируют медиаторы окислительного стресса и воспаления, в то же время, поощряя тех, кто участвует в поддержании сосудистого гомеостаза. Поскольку несколько транскрипционных факторов индуцируются стрессом сдвига несметное число miRs могут быть вызваны или подавлены вызванным стресса сдвига, транскрипционными факторами. Одним из таких транскрипционных факторов является круппель-подобный фактор-2 (KLF2). Он активирует эндотелиальную синтазу оксида азота (eNOS), тромбомодулин и ядерный фактор эритроида 2, который оказывает антивоспалительное, антитромботическое и антиокислительное действия в эндотелиальных клетках. Под действием PSS возможно подавление адгезии молекулы 1 (ICAM-(1), VCAM-1 и Е-селектина, чтобы предотвратить деградацию группы IκВ и последующую ядерную транслокацию подгрупп NF-kB и р50 р65. Восприимчивые к стрессу сдвига рибонуклеиновые кислоты miR-30b и miR-10a ингибируют VCAM-1 и Е-селектин. Кроме того, чувствительная к PSS, микроРНК-181b ингибирует путь NF-kB, ориентируясь на импортинα-3, чтобы уменьшить ядерное накопление р50 и р65. PSS является атерозащитным стрессом поскольку он активирует фактор-5 усилителя миоцита (MEF5)/ERK5/MEF2 и пути АМР-активированный протеин киназы (AMPK), который сливаются в транскрипции повышенной регуляции KLF2. Благотворные противовоспалительные эффекты и взаимодействия с генами, клетками и транскрипционными факторами были обобщены в труде Мартина и других (Martin and associates).

[0061] Ламинарный поток крови, а также ограничение калорийности увеличивают уровень SIRT1 и активность, митохондриальный биогенез, и признаки SIRT1-регулируемых генов в культивируемых эндотелиальных клетках (ECS). Когда эффекты различных режимов потока сравнивался в искусственных условиях, уровень SIRT1 был значительно выше в клетках, подверженных воздействию физиологически релевантного пульсирующего потока, в отличие от турбулентного потока. Эндотелиальная дисфункция (которая характеризуется окислительными воспалительными реакциями) предрасполагает к развитию атеросклероза артерий. Следовательно, активация SIRT1 пульсирующим потоком может предотвратить дисфункции ЕС и устранить факторы риска, связанные с атеросклерозом. По сравнению с терапевтическим вмешательством, например, применение ресвератрола (винная добавка, рекомендуемая для потенциального увеличения продолжительности жизни), стресс сдвига более физиологически близок и непосредственно влияет на повышение SIRT1.

[0062] Применение ламинарного потока увеличивает уровень SIRT1 и митохондриальную активность, биогенез и проявление признака SIRT1-регулируемых генов в культивируемых эндотелиальных клетках (ECS). Когда эффекты различных режимов потока сравнивались в лабораторных условиях, уровень SIRT1 был значительно выше в клетках, подверженных воздействию физиологически релевантного пульсирующего потока, в отличие от турбулентного потока. Известно, что эндотелиальная дисфункция (которая характеризуется окислительными воспалительными реакциями) предрасполагает к развитию атеросклероза артерий. Следовательно, активация SIRT1 пульсирующим потоком может предотвратить дисфункцию ЕС и устранить факторы риска, связанные с атеросклерозом. По сравнению с терапевтическим вмешательством, например применение ресвератрола и нескольких небольших молекул, разработанных для активации SIRT1, стресс сдвига физиологически более актуален и пульсирующий стресс сдвига является оптимальным.

[0063] SIRT1 играет важную роль в поддержании здоровья нейронов в процессе старения. Гипоталамические функции, которые влияют на пищевое поведение, эндокринная функция и циркадная ритмичность регулируется SIRT1. Наконец, SIRT1 играет роль защитника в нескольких нейродегенеративных заболеваниях, включая болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и боковой амиотрофический склероз, которые могут быть связаны с его функциями в метаболизме, стрессоустойчивости и геномной стабильности.

[0064] Хотя актуальность SIRT1, как гена долголетия является спорной, его активация препятствует индуцированному диетой ожирению и сверхэкспрессии, ограничивает риск рака и может, таким образом, влиять на продолжительность жизни. Таким образом, SIRT1 следует рассматривать в качестве кандидата для профилактики/или лечения возрастных заболеваний и сохранения здоровья. Фактически, в отличие от увеличения продолжительности жизни, которое имеет ограниченную медицинскую значимость, повышение сохранении здоровья имеет прямое влияние на клиническое и общественное здравоохранение, учитывая все возрастающий процент «седеющего» мирового населения.

[0065] После 2 недель и 6 недель физической подготовки в скелетных мышцах человека наблюдалась активация SIRT1. В связи с этими наблюдениями, было найдено, что физические упражнения улучшают окислительный потенциал и окисление жирных кислот в скелетных мышцах тучных людей, повышают чувствительность к инсулину при ожирении сахарном диабете второго типа, и уменьшают факторы риска и симптомы болезненного обмена веществ. В целом, упражнения активируют ось SIRT1/PGC-1 и улучшают митохондриальную функцию скелетных мышц и метаболизм здоровья. Эти результаты подчеркивают профилактический и терапевтический потенциал упражнений против ожирения и связанных с ним заболеваний.

[0066] Известны устройства, которые предназначены для решения проблем, связанных с описанной выше малоподвижным образом жизни.

[0067] В патенте США 4862875, выданному Хитону и Самюэлю раскрывается тренажер для ног человека, сидящего в кресле. Устройство находится в передней части стула, и пользователь ставит ноги на две доски, расположенные под острым углом к горизонтали. Механизм, с приводным двигателем или маховиком внутри устройства, раскачивает доски в противофазе вокруг горизонтальной оси, лежащей поперек ног между положениями под острым углом. Секции досок перемещаются вверх и вниз в плоскостях досок в течение каждого цикла качания для подъема и опускания пяток пользователя по отношению к остальной части ноги так, чтобы ступни осуществляли движения, подобные ходьбе. Тренажер для ног управляет потоком крови с целью улучшения кровообращения ног пользователя. Однако это устройство не выдает полезных медиаторов и не создает пульсирующего стресса сдвига.

[0068] Патент США 7090648, выданный на имя Сакнера, Марвина А. и других, относится к воздействию внешних импульсов на жидкостные каналы тела, чтобы освободить или подавить эндотелиальные медиаторы и определить эффективность такого вмешательства. Описан способ терапии, в котором периодическое ускорение применяется к каналам пациента, наполненных жидкостью, стимулируя, таким образом, эндотелиальное высвобождение лечебных медиаторов и подавление бесполезных медиаторов. Периодическое ускорение обеспечивается возвратно-поступательным движением платформы, которая периодически ускоряет тело или его часть, в направлении вверх и вниз с заданной частотой.

[0069] Одна часть этого патента относится к средствам для перемещения ноги сидячего пациента вверх и вниз, используя преобразователь частоты и поворотный механизм с двигателем, который помещен в корпус и имеет кулачок для регулирования вертикального перемещения. Хотя это относится к применению периодического ускорения ног, нет никакого упоминания о том, как это достигается.

[0070] В патенте США 8323156 на имя Озава, Такахиса и других раскрыта часть оборудования, которое тренирует ноги пользователю без излишнего напряжения коленного сустава. Однако это оборудование не настроено на передачу пульсирующего стресса к наполненным жидкостью каналам пациента.

[0071] Роберте В.К., Сабри S., Пиетрони М.С. и другие в работе "Passive flexion and femoral vein flow: a study using a motorized foot mover", Br Med J 1971; 3 (5766):78-81 описывают машину, используемую для контролируемого пассивного сгибания стопы (двигатель ноги), показанную на фигуре 12. Машина предназначена для использования на лежачих субъектах, будь они сознательном или бессознательном состоянии, и может крепиться к любому рабочему столу или постели, если это потребуется. В основном она состоит из ножной доски, которая поворачивается в области голеностопного сустава. Ноги находятся в контакте с доской, регулируемые колебания которой создаются электрическим приводом кривошипно-шатунного механизма. Путем соответствующего регулирования кривошипно-шатунного механизма ногу можно согнуть под углом 0° относительно вертикали. Однако эта машина не предназначено для использования во время сидения и не имеет устройства для обеспечения пульсирующего эффекта, например, для пульсации заполненных жидкостью каналов пациента.

[0072] Макалпайн Д.А., Манохар C.U., Маккрей С.К. и другие в работе "An office-place stepping device to promote workplace physical activity", Br J Sports Med 2007; 41(12):903-907, описывают переносное шаговое устройство, которое может быть размещено под столом и в стандартном случае убираться на ночь. Устройство имеет акселерометр, содержащий, микроэлектронную систему, которая обнаруживает движение, когда шаговый механизм находится в процессе использования. Акселерометр представляет собой трехосевую микро электромеханическую систему, которая имеет вход USB, что позволяет подключить датчик устройства к персональному компьютеру (ПК) через стандартный кабель USB. Программное обеспечение позволяет пользователю контролировать использование расположенного в офисе шагового устройства через ПК. Однако, как обсуждалось выше в случае со столом с беговой дорожкой, это устройство требует активных движений от пользователя и, следовательно, является многофункциональным, снижая эффективность работы, выполняемой пользователем.

[0073] Шимомура К. Мураза Н., Осада Т. и другие в работе "A study of passive weight-bearing lower limb exercise effects on local muscles and whole body oxidative metabolism: a comparison with simulated horse riding, bicycle, and walking exercise," Dyn Med 2009; 8:4ʺ, приводят описание прототипа машины для пассивной тренировки нижних конечностей. Это оборудование состоит из седла, на котором сидит пользователь, опорного штока седла, и двух пластин для ног, закрепленных в наклонном вперед положении и имеющих крепления для ног. Седло регулируется по высоте, так что пользователь может делать упражнения в половину нагрузки, сохраняя постоянный угол сгибания колена. Таким образом, Вес тела пользователя поддерживается в трех точках: в седле и двух ножных пластинах. Устройство выполняет моторизованные движения, которые перемещают седло в переднем наклонном направлении.

[0074] Для снижения боли, связанной с движением коленного сустава, которая может возникнуть во время тренировки, ножные пластины предназначены для перемещения вниз в соответствии с движением опорного штока, который позволяет пользователю делать упражнения при сохранении угла коленного сустава, потому что расстояние между седлом и опорными пластинами является постоянным. Повторное альтернативные перемещения пользователя вправо или влево от центра тяжести, вызванные наклоном опорного штока накладывают большие нагрузки на нижние конечности на стороне наклоненного штока потому, что конечности были мобилизованы на восстановление баланса тела. Были изучены интенсивности порядка 0,8; 1,2 и 1,6 Гц в течение 3 минут каждое с 5-минутным перерывом между упражнениями. Интенсивность упражнений может быть изменена путем изменения циклов наклона. Пассивные несущие вес нижние конечности с помощью упражнений на этой машине могут обеспечить примерно 3 единицы МЕТ (индикатора интенсивности упражнений), и бедра проявляют мышечную активность, эквивалентную 80 ваттам на велосипеде или 6 км/час при ходьбе.

[0075] Однако, поскольку требуется интенсивное движение, эта машина не может быть использован в офисе и требует трудно выполнимой многофункциональности, связанной с выполнением работ. Кроме того, пассивные движения этого устройства управляются двигателем качания седла, а не пассивным движением ног.

[0076] В свете вышеизложенного, существует потребность в портативном устройстве, которое позволяет пользователю получить преимущества применения пульсирующего стресса сдвига эндотелия, в то время как он может выполнять другие задачи, такие как выполнение нескольких дел одновременно.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0077] В свете вышеизложенного, задачей настоящего изобретения является создание устройства, которое обеспечивает потенциал терапевтических упражнений, но без необходимости нагрузки со стороны пользователя, и, в частности, которое обеспечивает терапевтическое высвобождение полезных веществ в систему кровообращения пользователя, раскачивая ноги пользователя и применения постукивания по ногам, увеличивая, таким образом, пульсирующий стресс сдвига эндотелия, в то время как пользователь может решать несколько других задач.

[0078] В соответствии с первым вариантом воплощения настоящего изобретения, Устройство для пассивного приложения силы постукивания воздействия в виде легких ударов по ногам пользователя содержит: корпус; механизм для определения оси, соединенный с корпусом и выполненный с возможностью определения оси качания; по меньшей мере, одну педаль для размещения на ней стопы пользователя, установленную по оси качания для получения качательного движения, по меньшей мере, одной педали; двигатель, расположенный внутри корпуса, при этом двигатель выполнен с возможностью создания вращательного движения выходного вала двигателя; механизм качания педали, соединенный с выходным валом и приводимый в движение двигателем, при этом механизм качания педали выполнен с возможностью преобразования вращательного движения, создаваемого двигателем, в возвратно-поступательное качание вверх и вниз, по меньшей мере, одной педали вокруг оси качания; и, по меньшей мере, один бампер, подвижно соединенный с корпусом и расположенный, по меньшей мере, под одной педалью, рот этом двигатель, механизм качания педали, по меньшей мере, одна педаль и, по меньшей мере, один бампер выполнены с возможностью взаимодействия во время работы двигателя, чтобы прижать нижнюю часть, по меньшей мере, одной педали, по меньшей мере, к одному бамперу с тем, чтобы обеспечить пульсирующее ускорение нижней части ноги пользователя, причем пульсирующее ускорение имеет достаточную силу для увеличения пульсирующего стресса сдвига эндотелия до величины достаточной, чтобы вызвать высвобождение полезных медиаторов.

[0079] В другом варианте воплощения, по меньшей мере, одна педаль состоит из двух педалей, по одной для каждой стопы пользователя и, по меньшей, один бампер состоит из двух бамперов, по одному для каждой из двух педалей.

[0080] В еще одном варианте воплощения, качание одной из двух педалей происходит в противофазе с качанием другой из двух педалей.

[0081] В еще одном варианте воплощения, качание одной из двух педалей происходит в фазе с качанием другой из двух педалей.

[0082] В еще одном варианте воплощения, механизм качания педали содержит: распределительный вал, соединенный с выходным валом двигателя; два кулачка, каждый из которых соединен с концом вала эксцентриковым соединением; и два механизма педали сцепления, каждый из которых соответствует одной из двух педалей, причем каждый механизм сцепления педали, выполнен с возможностью соединения с одним из двух кулачков; кулачок взаимодействует с механизмом педали сцепления для преобразования вращательного движения кулачка в возвратно-поступательное движение механизма сцепления педали, чтобы вызвать качательное движение педалей.

[0083] В еще одном варианте воплощения, распределительный вал соединен с выходным валом двигателя с помощью шкива и ремня.

[0084] В еще одном варианте воплощения, распределительный вал, соединенный с выходным валом двигателя с помощью зубчатой передачи.

[0085] В еще одном варианте воплощения, регулировка высоты двух бамперов обеспечивает усилие постукивания по ногам при нажатии на бампер с усилие от 0,1 до 0,5 г.

[0086] В еще одном варианте воплощения, полезные медиаторы включают, по меньшей мере, один из группы, состоящей из оксида азота, простациклина, тканевого активатора плазминогена, адреномедуллина SIRT1, нейротрофического фактора головного мозга и глиального нейротрофического фактора (BDNF и GDNF), круппель-подобного фактора-2, суперокисьдисмутазы, глутатионперокислазы 1, каталазы, общей антиоксидантной активности и антиапоптотических белков: p-Akt, Bcl2 и Bcl2/Вах, HSP27.

[0087] В еще одном варианте воплощения приданое пользователю пульсирующее ускорение имеет достаточную силу, чтобы увеличить пульсирующий стресс сдвига к эндотелию до величины, достаточной, чтобы подавить воспалительные и проканцерогенные факторы, включая, по меньшей мере, один из группы, содержащей: ядерный фактор каппа β, эндотелии-1, STAT3 и проапоптотические белки: Fas, TRAILR2, Bad и каспазу 3,8.

[0088] В еще одном варианте воплощения постукивание, обеспечивающее пользователю пульсирующее ускорение, имеет силу, достаточную, чтобы увеличить пульсирующий стресс сдвига по сравнению с добавлением импульсов в сосудистую систему циркуляции, сердце, лимфатические каналы, интерстициальные пространства, скелетные мышцы и поры костей, а также небольшое увеличением циклического стресса в кровеносных сосудах и лимфатических каналах.

[0089] В еще одном варианте воплощения, постукивание обеспечивает пульсирующее ускорение телу пользователя, имеющее достаточную силу, чтобы повысить активность и содержание эндотелиальной синтазы оксида азота (eNOS) в кровеносных сосудах, сердце и скелетных мышцах, а также для повышения активности нейронов синтазы оксида азота (nNOS) в сердце и скелетных мышцах.

[0090] В другом варианте воплощения, эффективность терапии с помощью моторизованного устройства после одного или нескольких сеансов продолжительностью примерно от 10 до 30 минут или более, путем высвобождения оксида азота в сосудистую циркуляцию позволяет достигнуть следующего: (а) падение дикротического зубца пульсовой волны от любой неинвазивной или инвазивной технологии, что обеспечивает исходный артериальный пульс от фотоплетизмографического датчика, установленного на пальце и/или мочке уха пациента, (b) падение артериального давления, измеренного с помощью обычных средств от исходного значения во время терапевтической процедуры и после прекращения этой процедуры, которое может длиться несколько минут, и/или (с) субъективное приятное ощущение тепла и покалывания на коже нижних конечностей, которые могут подниматься по телу вверх к голове.

[0091] В еще одном варианте воплощения, двигатель является бесщеточным двигателем постоянного тока.

[0092] В еще одном варианте воплощения, устройство дополнительно содержит разъем для подачи питания к двигателю.

[0093] В соответствии с другим вариантом воплощения настоящего изобретения предложен способ терапии с использованием моторизованного устройства, который содержит следующие стадии: циклическое добавление импульсов при минимальном увеличении циклической нагрузки, используя удары бампера о ножные педали, на наполненные жидкостью каналы тела на протяжении собственного импульса тела таким образом, что даже в периоды, когда импульсы не передаются, биодоступность полезных медиаторов больше, чем в предоперационной период.

[0094] В соответствии с другим вариантом воплощения настоящего изобретения предложен способ терапии с использованием моторизованного устройства, содержащий: добавление импульсов, используя удара бампера о ножные педали, к собственным импульсам наполненных жидкостью каналов тела, достаточным, чтобы стимулировать эндотелиальное высвобождение, по меньшей мере, одного из элементов в виде оксида азота, простациклина, тканевого активатора плазминогена (Т-РА), адреномедуллина, эндотелия, зависящего от гиперполяризационного фактора (EDHF), зависящего от расслабляющего фактора эндотелия, факторы эндотелиального роста и транскрипционного фактора.

[0095] В соответствии с другим вариантом воплощения настоящего изобретения предложен способ терапии с использованием моторизованного устройства, содержащий стадии: добавление импульсов, используя передачу ударов бампера через ножные педали на наполненные жидкостью каналы тела, к собственными импульсам тела, достаточным для увеличения активности и содержания эндотелиальной синтазы оксида азота (eNOS) в кровеносных сосудах, сердце и скелетных мышцах, а также для повышения активности нейронов синтазы оксида азота (nNOS) в сердце и скелетных мышцах.

[0096] В еще одном варианте воплощения высвобождение оксида азота из eNOS стимулируется пульсирующим стрессом сдвига, вызванным добавленными импульсами, увеличивающими высвобождение предшественника эндотелия и клеток CD34 в кровоток из костного мозга, которые играют восстановительную роль в поврежденной эндотелии сосудов, как это имеет место при атеросклерозе.

[0097] В еще одном варианте воплощения, активация нейронов оксида азота синтеза (nNOS), стимулированная пульсирующим стрессом сдвига, вызвана добавлением импульсов, повышает тонус блуждающего нерва, при измерении вариабельности сердечного ритма с тем, чтобы произвести несколько полезных действий, включая подавление нежелательных иммунологических веществ, которые могут быть повышены в болезненных состояниях, таких как фактор некроза опухоли альфа (TNF-alphα).

[0098] В еще одном варианте воплощения, ножные педали, приведенные в качательное движение двигателем, настраиваются на пассивное перемещение ног вверх и вниз по синусоиде, причем один конец стопы активно поднимается и опускается примерно на 1.25 дюйма, тогда как другой конец служит в качестве точки поворота вокруг оси качания, при этом обе педали установлены на расстоянии 12 дюймов друг от друга в горизонтальной плоскости.

[0099] В еще одном варианте воплощения, устройство дополнительно содержит монтажный кронштейн, расположенный в нижней части устройства, чтобы облегчить монтаж устройства на вертикальной опоре и обеспечить использование устройства пользователем, лежащим на кровати.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[00100] Вышеупомянутые и/или другие цели и преимуществ заявленного устройства станут более понятными из последующего подробного описания раскрытых вариантов воплощения изобретения со ссылками на приложенные чертежами, на которых:

[00101] Фигура 1 - схема, показывающая влияние настоящего изобретения на дикротический зубец пульсовой волны пальца;

[00102] Фигура 2 - вид сверху устройства в соответствии с одним вариантом воплощения настоящего изобретения;

[00103] Фигура 3 - вид в разрезе по линии 3-3 фигуры 2;

[00104] Фигура 4 - вид в разрезе по линии 4-4 Фигуры 2;

[00105] Фигура 5 - вид в разрезе по линии 5-5 Фигуры 2;

[00106] Фигура 6 - вид в разрезе по линии 6-6 Фигура 2;

[00107] Фигура 7 - перспективный вид устройства, показанного на фигуре 1 с верхней крышкой и одной удаленной педалью;

[00108] Фигура 8 - перспективный вид нижней части педали, согласно одному варианту воплощения настоящего изобретения;

[00109] Фигура 9 - диаграммы, показывающие снижение дикротического зубца, как отражение высвобождения оксида азота в кровоток;

[00110] Фигура 10 - схема, иллюстрирующая работу устройства согласно настоящему изобретению;

[00111] Фигура 11 - схема устройства фигуры 1 с кронштейном, используемым для вертикальной установки; и

[00112] Фигура 12 - схема тренажера, известного из уровня техники.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[00113] Основа настоящего изобретения

[00114] Дикротический зубец пульсовой волны пальца

[00115] Аргументация того, что периодическое ускорение тела (WBPA) создает в организме человека увеличенный пульсирующий стресса сдвига эндотелия с последующим высвобождением оксида азота в кровоток было основано на анализе цифровой пульсовой волны. Прямое измерение NO в организме человека невозможно, так как NO метаболизируется в течение 4 секунд. Падение дикротического зубца или волны цифрового импульса по диастолической конечности отражает сосудорасширяющее действие NO на резистивность сосудов из-за задержки отраженной пульсовой волны. Это явление было замечено при работе с независимыми от эндотелия препаратами, органическими нитратами, а также с зависимыми от эндотелия агентами, такими как альбутерол и тербуталин и адренергическими агонистами, которые действуют через оксид азота (NO). Изменение дикротического зубца или положение волн вычисляется путем измерения амплитуды цифровой пульсовой волны, деленной на высоту дикротического зубца или волны над конечным диастолическим уровнем (a/b); альтернативно, высота дикротического зубца или волны над конечным диастолическим уровнем делится на амплитуду коэффициента цифровой пульсовой волны. В текущем исследовании для расчета соотношения a/b пика отраженной волны особенно на исходном уровне был использован дикротический зубец, а не дикротического волна, которую, как правило, трудно обнаружить у пожилых пациентов. Соотношение a/b возрастает, когда оксид азота высвобождается в кровоток, и это изменение является характерным для резкого увеличения оксида азота в потоке крови.

[00116] Циклическое изменение дикротического зубца у пациента с фибромиалгией, показано на фигуре 1. В левой части фигуры показана пульсовая волна и семибитовая инициирующая пульсовая волна, усредненная по множеству R-волны электрокардиограммы от пульсовой волны на исходном уровне. Каждая пульсовая волна усредненного по множеству импульса представляет собой среднее из семи предыдущих импульсов. Дикротический зубец отмечен как пик с большим отклонением вверх в диастолу второй производной усредненного по множеству сигнала. Отношение a/b вычисляется на основе импульса к импульсу. На правой стороне показаны добавленные импульсы и артефакты движения, скрывающие положение дикротического зубца начальной пульсовой волны при периодическом ускорении всего тела. Усредненный по множеству импульс отображает циклическое изменение положения дикротического зубца и отношение a/b. Последнее является следом, который автоматически показывает отношения a/b на основе шаг за шагом.

[00117] В соответствии с настоящим изобретением, ноги пользователя находятся в периодическом контакте с педалями, например, путем постукивания, чтобы передать пользователю пульсирующее ускорение. Как описано ниже, пассивные движения применяется только к ногам, так что палец, выделен из артефактов движения, в то время как добавленные импульсы слишком малы, чтобы они могли быть обнаружены в цифровой пульсовой волне. В отличие от цифровой пульсовой волны, наблюдаемой в ходе периодического ускорения всего тела, используя настоящее изобретение, нет необходимости в усредненных по множеству нескольких импульсах R-волны электрокардиографа, как описано ниже.

[00118] На фигурах. 2-8 и 11 представлен примерный вариант осуществления устройства в соответствии с настоящим изобретением. Устройство по первому варианту содержит пару ножных педалей, каждая из которых приводятся в качательное движение вверх и вниз вокруг оси, поперечной к ногам, предпочтительно попеременно, т.е. движение двух педалей происходит в противофазе.

[00119] Как следует из приведенного ниже описания, устройство выполнено таким образом, что каждое движение педалей может быть связано с ударным контактом с частью нижней поверхности ножной педали, при этом ударный контакт создает пульсирующее воздействие на пользователя, которое, как уже обсуждалось выше, увеличивает стресс сдвига, чтобы механически стимулировать эндотелиальные клетки и повысить активность генов, ответственных за высвобождение полезных медиаторов. В частности, постукивание стимулирует полезные эффекты, например, при пробежке, в которой пульсирующий стресс сдвига (PSS) увеличивается при добавлении импульсов, создаваемых постукиванием. Благодаря этой особенности настоящего изобретения, импульс, добавленный к кровотоку, накладывается на собственные импульсы тела, и обнаруживаются в радиальной пульсовой волне.

[00120] В обычном режиме работы устройства ноги будут размещены на педалях так, что пальцы будут подняты (и затем опущены) по отношению к пяткам при покачивании педали, и постукивание применяется к пальцам каждой ноги. Однако устройство преимущественно симметрично по конструкции и, таким образом, позволяет поднимать и опускать пятки, а не пальцы, когда пользователь поворачивает устройства на 180°, и может разместить его или ее ноги в противоположном направлении. Такое обратное использование устройства приводит к тому, что импульсы подаются к пятке пользователя, а не к пальцам.

[00121] Как можно видеть на фигурах 2-8, устройство 1 в соответствии с одним вариантом воплощения настоящего изобретения, содержит корпус 14, верх 15 корпуса, левую и правую ножные педали 10 и 12, имеющие поверхности 11a и 11b, соответственно, для приема ног пользователя. В нижней части устройства предпочтительно размещен стабилизатор с опорами 13, например, из резины, которые при контакте с полом выполняют функцию выравнивания и предотвращают проскальзывание во время использования устройства.

[00122] Как можно видеть, например, на фигуре 2, тренажерное устройство 1 может включать регулятор скорости 16, который может изменять скорость движения педалей 10 и 12 вверх и вниз. Регулятор может быть в форме ручки, выключателя, рычага или другого устройства по выбору пользователя. В качестве примера, регулятор 16 показан на чертеже в виде ручки. Крышка 14 и дно 15 корпуса соединены друг с другом с помощью винтов 17.

[00123] Как будет описано ниже более подробно, предусмотрен регулятор 18 силы воздействия, часть которого доступна через отверстие в верхней части 14 корпуса, чтобы обеспечить регулирование интенсивности постукивания или силы удара, создаваемых устройством 1. Как будет описано ниже, возможность регулировки скорости перемещения педалей 10, 12 вверх и вниз не является обязательным и может быть опущено. Таким образом, в одном раскрытом варианте осуществления устройство не имеет ручки управления с регулятором 16, а работает на заданной скорости близкой к среднему числу шагов в минуту в течение бега со скоростью 140-150 шагов в минуту. Заданная скорость основана на наблюдении, что число шагов в минуту при беге 4 мили в час или 15 миль или 4,3 мили в час или 14 миль, 140 шагов в минуту или 150 шагов в минуту, соответственно, см. например, статью на сайте http://www.ontherunevents.com/ns0060.htm, и в конфигурации с регулируемой скоростью может быть установлено примерно в диапазоне от 60 до 180 шагов в минуту, и в конфигурации с одной скоростью предпочтительно, 140 или 150 шагов в минуту, и эта скорость аналогична обычному бегу, как упомянуто выше.

[00124] Внутренние части тренировочного устройства 1 можно видеть в разрезе на фигурах 3-6, а также в перспективном виде на фигуре 7, на которой показана внутренняя часть без крышки 14 корпуса и без правой педали 12. Как показано на этих фигурах, внутренняя часть устройства 1 содержит механические и электрические элементы, которые взаимодействуют между собой и приводят педали в качательное возвратно-поступательное движение, например, в противофазе друг к другу, между положениями вверх и вниз, при этом педали имеют возможность поворота задней части каждой педали вокруг общей оси.

[00125] В первом варианте воплощения качательное движение педалей осуществляется с помощью приводного механизма, который включает двигатель 20, ведущий вал которого вращает шкив 22. Для пуска предпочтительно используется пусковая кнопка 21. Двигатель 20 предпочтительно представляет собой двигатель известного типа, например, бесщеточный двигатель постоянного тока, мощность которого достаточна для привода педалей устройства. Питание двигателя 20 осуществляется, например, с помощью разъема питания 23 или одноразовой или перезаряжаемой батареи (не показана).

[00126] Шкив 22 двигателя взаимодействует с ремнем 24, который также контактирует со шкивом распределительного вала 26. Ремень передает вращательное движение шкиву 22 и обеспечивает вращательное движение шкива распределительного вала 26.

[00127] Это вращение, в свою очередь, передается распределительному валу 28, расположенному вдоль оси, перпендикулярной шкиву 26 распределительного вала и далее передается на педали ног пользователя. Кулачок 30 эксцентрично соединен с каждого конца вала 28. В настоящем варианте воплощения эксцентриситет обеспечивается распределительным валом 28, соединенным с кулачком 30 со смещением от центра, т.е. вал с соединен с кулачком 30 в точке кулачка 30, смещенном по оси от центра кулачка 30. Смещенное от центра соединение вызывает эксцентричное вращательное движение каждого кулачка 30. Хотя кулачок 30 и распределительный вал 28 показаны в первом варианте воплощения как отдельные части, кулачок 30 также может быть несъемной частью каждого конца вала 28.

[00128] Для передачи вращательного движения вала 28 педалям, которые движутся вверх и вниз, каждый кулачок 30 расположен в канале 31, предусмотренном в соединительном элементе 32 педали. Канал 31 имеет такую конфигурацию, что эксцентричное движение кулачка 30 приводит соединительный элемент 32 в возвратно-поступательное движение так, что передний конец соединительного элемента 32 перемещается вверх и вниз в большей степени, чем задний конец соединительного элемента 32.

[00129] Верхняя часть каждого соединительного элемента 32 прикреплена, например, с помощью винтов 34, к нижней стороне соответствующих педалей 10 и 12. Кулачки 30 расположены в канале 31 соответствующих соединительных элементов 32 педали так, что движение, переданное двум соединительным элементам 32 в силу эксцентриситета кулачков 30, установленных на каждом конце вала 28, создает переменное, т.е. противофазное, возвратно-поступательное движение педалей 10 и 12 вверх и вниз, при этом предпочтительно, когда одна педаль движется вверх, другая движется вниз. Однако в одном из вариантов этой конфигурации, кулачки могут обеспечить синфазное движение педалей.

[00130] В описанном выше примере, движение вала 28, приводимого в действие шкивами 22 и 26, двигатель 20 приводит педали в движение вверх и вниз вокруг общей оси 34. Общая ось 34 предпочтительно расположена в направлении к задней части каждой педали 10, 12, которые установлены с возможностью вращения вокруг оси 36 педалей, расположенной вдоль общей оси 34. Хотя в раскрытом варианте воплощения показана общая ось, расположенная на конце каждой педали, изобретение не ограничивается этой конфигурацией, и устройство альтернативно может иметь ось вращения, расположенную на расстоянии от конца, обеспечивая, в то же время, качательное движение.

[00131] Двигатель 20 смонтирован на монтажной плите 38, на которой также прямо или косвенно смонтированы различные описанные выше элементы приводного механизма. Монтажная плита 38 расположена между верхней частью 14 корпуса и нижней частью 15 корпуса и действует как шасси для монтажа внутренних компонентов тренировочного устройства 1.

[00132] Монтажная плита 38 предпочтительно изготовлена из легкого металла, например алюминия, стали или тому подобного материала. Однако может использоваться любой достаточно прочный и легкий материал, например, углерод, армированный пластик или другой подобный материал, который обеспечивает чистое устройство, удобное для переноски. Монтажная плита 38 имеет два монтажных фланца 40 для педалей, обеспечивающие каждой педали ось 36 в задней части каждой педали 10, 12. Кроме того, монтажная плита 38 имеет несущие блоки 42, каждый из которых поддерживает конец распределительного вала 28, или их трубчатое удлинение, обеспечивающее вращение вала 28.

[00133] Хотя описанный выше механизм для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное движение педалей, основан на использовании системы шкива и ремня, специалистам понятно, что изобретение не ограничивается этим вариантом. Может быть использован любой способ преобразования вращательного выхода двигателя в возвратно-поступательное движение педалей. В не ограничивающем альтернативном варианте выходной вал двигателя 20 может быть расположен перпендикулярно валу, и для привода распределительного вала используется коническая зубчатая передача. В другом варианте можно использовать двигатель, имеющий выходной вал вдоль оси вращения вала, чтобы создать прямую передачу для распределительного вала.

[00134] Кроме того, двигатель 20 может быть регулируемым, чтобы увеличить или уменьшить скорость движения педали. В варианте с регулируемой скоростью двигатель снабжен контроллером 56, который регулирует скорость двигателя 20 в соответствии с положением ручки регулировки скорости 16. Такое регулирование хорошо известно в данной области техники может быть выполнено любым обычным способом, например, путем использования потенциометра, регулируемой ручкой 16, в котором скорость двигателя изменяется пропорционально положению ручки 16 или ее электрического или электронного эквивалента. В такой конфигурации, контроллер 56 имеет цифровую или иную конфигурацию, выполненную с возможностью приема информации от ручки 16, и на основе этой информации, регулировать скорость двигателя 20.

[00135] Для обеспечения полезных импульсы постукивания, передаваемых ногам пользователя, каждая педаль 10, 12 находится в контакте с верхней частью бампера 46, на внутренней контактной поверхности 44 каждой педали, причем в нижней части пальцев удар каждой педали обеспечивается возвратно-поступательным движением соединительных элементов 32. Каждый бампер 46, расположенный под каждой педалью имеет крышку 48 бампера, например из резины, и корпус 50 бампера, нижняя часть которого является цилиндрической частью с резьбой 51.

[00136] Корпус 50 бампера соединен резьбой с монтажной плитой 38 таким образом, что вращение корпуса 50 бампера влияет на изменение его высоты по отношению к корпусу 50 бампера, а также на его расстояние от контактной поверхности 44 педали 10, 12. В частности, для регулировки высоты бампера 46, кольцевой винтовой разъем 52 выполнен таким образом, что внутренняя резьба 53 каждого кольцевого винтового домкрата 52 взаимодействует с соответствующей резьбой 51 цилиндрической части 50 бампера с тем, чтобы при вращении кольцевых винтовых домкратов 52 вызвать соответствующее вращение корпуса 50 бампера, что приводит к изменению высоты корпуса бампера по отношению к монтажной плите 38.

[00137] Каждый винтовой домкрат 52 с резьбой 53 соединен с натяжным тросом 54, который обмотан вокруг барабана винтового домкрата 52. Натяжение троса 54 регулируется регулятором 18 силы воздействия. Регулятор силы воздействия может быть в виде ручки, переключателя, рычага или другого устройства по выбору пользователя. В качестве примера, регулятор 18 показан на фигурах в виде ручки. Ручка регулятора 18 силы воздействия соединена с натяжным тросом 54 таким образом, что регулировка ручкой 18 в первом направлении бамперов 46, путем поворота винтового домкрата 52 в одном направлении, например, по часовой стрелке, и регулировка ручкой управления 18 во втором направлении понижает бамперы 46, поворачивая винтовой домкрат 52 в противоположном направлению, например, против часовой стрелки. Ручка 18 предпочтительно соединена с монтажной плитой 38 в специально выбранной прямоугольной части 58 крепежной плиты 38, как это можно видеть на фигурах.

[00138] Конфигурация бампера 46 и ручки управления 18 позволяет регулировать интенсивность удара по педалям 10, 12, в частности, контактной поверхности 44 по верхней части бампера 46 путем вращения ручки управления 18. Подъем верхней части бампера 46 приводит к увеличению пульсирующей силы, приложенной к бамперам 46. В предпочтительном варианте высота бампера 46 регулируется для обеспечения постукиваний, которые обеспечивает диапазон пульсирующего ускорения достаточной силы, чтобы увеличить пульсирующий стресс сдвига эндотелия до величины, достаточной, чтобы вызвать высвобождение полезных медиаторов, таких как оксид азота, простациклин, тканевой активатор плазминогена, адреномедуллин, SIRT1, мозговые и глиальные нейротрофические факторы (BDNF и GDNF), круппель-подобный фактор-2, суперокись дисмутазы, глутатионперокислаз 1, каталаз, общие антиокислантные, антиапоптотические белки: р-Акт, Bcl2 и Bcl2/Вах, HSP27. Предпочтительно, эти эффекты могут быть обеспечены при ускорении примерно 0,1 г до 0,5 г.

[00139] Такое постукивание по ногам, обеспечиваемое устройством, может увеличить пульсирующий стресс сдвига по сравнению с добавлением импульсов в систему сосудов кровообращения, сердца, лимфатических каналов, промежуточных пространств, скелетных мышц и костных пустот, а также небольшим увеличением циклического напряжения кровеносных сосудов и лимфатических каналов.

[00140] Постукивание также повышает активность и содержание эндотелиальной синтазы оксида азота (eNOS) в кровеносных сосудах, сердце и скелетных мышцах, а также повышает активность нейронов синтазы оксида азота (nNOS) в сердце и скелетных мышцах. Кроме того, устройство периодически добавляет импульсы и минимально увеличивает циклическую нагрузку, путем ударов плоской, мягкой или твердой поверхности бампера 46 по педалям и передачи в наполненные жидкостью каналы тела помимо собственных импульсов тела таким образом, что даже в периоды когда импульсы не передаются, биодоступность полезных медиаторов больше, чем в предоперационной период.

[00141] Кроме того, используя удар бампера по ножными педалям, чтобы добавить импульсы в наполненные жидкостью каналы тела помимо собственных импульса тела стимулирует эндотелиальное высвобождение, по меньшей мере, одного из элементов в виде оксида азота, простациклина, тканевого активатора плазминогена (t-PA), адреномедуллина, зависящего от эндотелия гиперполяризационного фактора (EDHF), зависящего от эндотелия расслабляющего фактора, эндотелиальных факторов роста, транскрипционных факторов и т.д.

[00142] При использовании устройства по способу, описанному в данном документе, эффективность терапии после одного или нескольких сеансов продолжительностью примерно от 10 до 30 минут или больше может быть определена путем высвобождения оксида азота в кровоток с одним или несколькими следующими эффектами:

[00143] (а) падение дикротического зубца пульсовой волны с помощью любой не инвазивной технологии, которая обеспечивает форму исходного артериального пульса в предпочтительном варианте фотоплетизмографического датчика на пальце и/или на мочке уха,

[00144] (b) падение артериального давления, измеренного с помощью обычных средств, по сравнению с исходным давлением, во время терапевтической процедуры и после прекращения этой процедуры, которое может длиться несколько минут,

[00145] (с) субъективные признаки в виде приятного чувства тепла и покалывания на коже нижних конечностей, которые могут подниматься вверх к голове.

[00146] Использование устройства также приводит к подавлению воспалительных и проканцерогенных факторов, таких как ядерный фактора каппа β, эндотелии-1, STAT3 и проапоптотических белков: Fas, TRAILR2, Bad, Каспазы 3,8.

[00147] На фигуре 9 показано падение дикротического зубца как отражение высвобождения оксида азота в кровоток с использованием устройства в соответствии с настоящим изобретением. Верхний график на этой фигуре отображает дикротический зубец исходного фотоплетизмографического сигнала от датчика, расположенного на дистальном суставе указательного пальца. Дикротический зубец является высоким на диастолическом конце пульсовой волны в нормальном положении почти без изменения положения от пульса к пульсу. Средний график на рисунке отображает импульс пальца во время работы устройства в соответствии с настоящим изобретением без постукивания по ноге при 180 шагов в минуту. Здесь дикротический зубец демонстрирует изменения от пульса к пульсу по мере падения диастолического конца пульсовой волны (с интенсивностью <0,2 г). Здесь некоторые импульсы находятся в том же положении, что и исходный импульс. Нижний график на фигуре отображает импульс пальца во время работы устройства в соответствии с настоящим изобретением с постукиванием по ногам при 180 шагов в минуту. Дикротический зубец демонстрирует изменение от пульса к пульсу по мере падения вниз диастолического конца пульсовой волны (сила воздействия от 0,2 до 0,7 г и колеблется в зависимости от веса пользователя и непроизвольной силы, приложенной к субъекту). Здесь дикротический зубец всех импульсов имеет более низкое положение на диастолическом конце пульсовой волны, чем исходный зубец на записи, сделанной при отсутствии постукивания. Чем ниже положение дикротического зубца, тем больше оксида азота высвобождается в кровоток, обеспечивая, таким образом, большую эффективность действия этой молекулы в организме.

[00148] Хотя в медицине известно добавление импульсов, используя периодическое ускорение всего тела на основе ускорения и замедления инерционных свойств крови, в настоящем изобретении оно по-прежнему играет роль, но возможность постукивания по ногам, предоставляемая устройством, обеспечивает получения более последовательное снижение дикротического зубца с большим пульсирующим стрессом сдвига.

[00149] Как показано на фигуре 10, был измерен минутный объем дыхания трех сидячих здоровых пациентов во время применения импульсов в соответствии с устройством по настоящему изобретению при 140 шагов в минуту с максимальным постукиванием ног в течение 25 минут. При измерениях была использована неинвазивная индуктивная плетизмография дыхания. Минутный объем дыхания примерно на 3 литра выше по сравнению с исходным объемом в результате увеличения частоты дыхания. Это увеличение было подобно тем, которые имеются у трех лежачих на спине пациентов в течение 20 минут применения периодического ускорения тела (WBPA) в положении лежа. В этом исследовании измерения проводились, используя пневмотахограф и мундштук. Сила воздействия изменялась от 0,2 до 0,7 г.

[00150] Увеличение объема связано с пассивным движением ног, и постукивание предположительно осуществляется за счет стимуляции механорецепторов в ногах, которые рефлекторно стимулировали дыхательный центр. Это также происходит во время пассивной тренировки на велосипеде. Потребление кислорода, измеряемое в нижних конечностей парализованных пациентов во время пассивной езды на велосипеде, где не может быть никаких активных мышечных усилий, увеличивается от 30 до 40 мл выше исходного значения. Это сравнимо с количеством у ранее наблюдаемых нормальных пациентов во время применения WBPA в течение 30 минут. Таким образом, поскольку увеличение минутного объема между WBPA и подъемом и постукиванием по ногам одинаковы, можно было бы ожидать аналогичного увеличения потребления кислорода. Таким образом, это попадает в категорию NEAT и, если оно осуществляется, по меньшей мере, два-три часа ежедневно с постоянным потреблением диэтических продуктов течение нескольких недель или месяцев, приведет к потере массы тела,

[00151] После выключения устройства в течение пяти минут или больше, большинство пациентов ощущают приятное покалывание кожи над нижними конечностями, проходящими вверх по стволу, что длится от нескольких секунд до нескольких минут. Это часто сопровождается снижением среднего артериального давления на 5-10 мм ртутного столба. Это может быть подобно состоянию после физической нагрузки, связанной с тренировкой и, по-видимому, связано с высвобождением оксида азота.

[00152] На фигуре 11 показано применение устройства 1, установленного в вертикальном положении, при этом пользователь может его использовать, лежа на кровати. С этой целью устройство может быть оснащено кронштейном 60, проходящим от его нижней части, с расширением влево по отношению к устройству 1. Кронштейн 60 сконфигурирован для надежного и подвижного крепления к вертикально ориентированному опорному элементу 62, например, к спинке кровати 64. В этом положении устройство обладает всеми описанными выше преимуществами.

[00153] Хотя в настоящем описании и на чертежах были показаны и описаны примерные варианты осуществления, специалистам в данной области техники понятно, что в показанных и/или описанных примерных вариантах могут быть сделаны различные изменения без выхода из принципов и сущности изобретения.

[00154] Таким образом, хотя здесь показаны и описаны фундаментально новые признаки изобретения применительно к предпочтительному варианту его воплощения, следует понимать, что специалистами в данной области могут быть сделаны различные замены и изменения в форме и деталях показанного устройства, и в их работе, без выхода из сущности изобретения. Например, явно подразумевается, что все комбинации этих элементов и/или стадий способа, которые выполняют по существу одну и ту же функцию, чтобы достичь тех же результатов, находятся в пределах объема настоящего изобретения. Кроме того, следует понимать, что структуры и/или элементы, и/или стадии способа, показанные и/или описанные в связи с любой раскрытой формой или вариантом воплощения изобретения, могут быть включены в любую другую раскрытую или описанную или предложенную форму или вариант в качестве обычной методики выбора конструкции. Следовательно, это намерение должно быть ограничено только объемом прилагаемой формулы изобретения.

Группа изобретения включает устройство для пассивного приложения силы постукивания по стопам пользователя, способ измерения эффективности терапии при использовании устройства и способ терапии с использованием устройства (варианты), относится к области медицинской техники и предназначена для пассивного массажа поднятием ног пользователя вверх и их постукиванием в сидячем или лежачем положении. Устройство содержит корпус; механизм, определяющий ось, соединенный с корпусом и выполненный с возможностью определения оси качания; по меньшей мере одну педаль для размещения на ней стопы пользователя, установленную на оси качания, используемой для качательного движения по меньшей мере одной педали; двигатель, установленный внутри корпуса и выполненный с возможностью создания вращательного движения выходного вала двигателя; механизм качания педали и по меньшей мере один бампер. Механизм качания педали соединен с выходным валом привода двигателя и выполнен с возможностью преобразования вращательного движения, генерируемого двигателем, в возвратно-поступательное движение в виде качания вверх и вниз по меньшей мере одной педали вокруг оси качания. По меньшей мере один бампер, соединенный с корпусом посредством резьбы, расположенный на удалении от нижней части по меньшей мере одной педали и выполненный с возможностью регулирования расстояния по отношению к корпусу и возможностью изменения расстояния от верхней части бампера до контактной поверхности педали посредством вращения корпуса бампера, которое осуществляется кольцевым домкратом посредством натяжного троса. Натяжение троса регулируется ручкой регулятора силы воздействия, при этом возвратно-поступательное качательное движение по меньшей мере одной педали, обеспечиваемое механизмом качания педали, обеспечивает положительное приложение силы для движения нижней части педали по меньшей мере от одного бампер. Двигатель, механизм качания педали, по меньшей мере одна педаль и по меньшей мере один бампер совместно выполнены так, что посредством механизма качания педали положительное приложение силы к по меньшей мере одной педали приводит к тому, что во время работы двигателя нижняя часть по меньшей мере одной педали ударяется по меньшей мере одним бампером, чтобы придать пульсирующее ускорение стопе пользователя, при этом указанное пульсирующее ускорение имеет достаточную силу, чтобы увеличить пульсирующий стресс сдвига эндотелия до величины, достаточной для высвобождения полезных медиаторов. Изобретения позволяют обеспечить терапевтическое высвобождение полезных веществ в систему кровообращения пользователя за счет раскачивания его ног и постукивания по ним, увеличивая пульсирующий стресс сдвига эндотелия. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Устройство для пассивного приложения силы постукивания по стопам пользователя, содержащее:

корпус;

механизм, определяющий ось, соединенный с корпусом и выполненный с возможностью определения оси качания;

по меньшей мере одну педаль для размещения на ней стопы пользователя, установленную на оси качания, используемой для качательного движения по меньшей мере одной педали;

двигатель, установленный внутри корпуса и выполненный с возможностью создания вращательного движения выходного вала двигателя;

механизм качания педали, соединенный с выходным валом привода двигателя, при этом механизм качания педали выполнен с возможностью преобразования вращательного движения, генерируемого двигателем, в возвратно-поступательное движение в виде качания вверх и вниз по меньшей мере одной педали вокруг оси качания; и

по меньшей мере один бампер, соединенный с корпусом посредством резьбы, расположенный на удалении от нижней части по меньшей мере одной педали и выполненный с возможностью регулирования расстояния по отношению к корпусу и возможностью изменения расстояния от верхней части бампера до контактной поверхности педали посредством вращения корпуса бампера, которое осуществляется кольцевым домкратом посредством натяжного троса, при этом натяжение троса регулируется ручкой регулятора силы воздействия, при этом возвратно-поступательное качательное движение по меньшей мере одной педали, обеспечиваемое механизмом качания педали, обеспечивает положительное приложение силы для движения нижней части педали по меньшей мере от одного бампера,

в котором двигатель, механизм качания педали, по меньшей мере одна педаль и по меньшей мере один бампер совместно выполнены так, что посредством механизма качания педали положительное приложение силы к по меньшей мере одной педали приводит к тому, что во время работы двигателя нижняя часть по меньшей мере одной педали ударяется по меньшей мере одним бампером, чтобы придать пульсирующее ускорение стопе пользователя, при этом указанное пульсирующее ускорение имеет достаточную силу, чтобы увеличить пульсирующий стресс сдвига эндотелия до величины, достаточной для высвобождения полезных медиаторов.

2. Устройство по п. 1, содержащее две педали, по одной для каждой ноги пользователя, и два бампера, по одному для каждой из двух педалей.

3. Устройство по п. 2, в котором качание одной из двух педалей происходит в противофазе с качанием другой из двух педалей.

4. Устройство по п. 2, в котором качание одной из двух педалей происходит в фазе с качанием другой из двух педалей.

5. Устройство по п. 2, в котором механизм качания педали включает:

распределительный вал, соединенный с выходным валом двигателя;

два кулачка, каждый из которых эксцентрично соединен с концом вала; и

два механизма сцепления педалей, каждый из которых соответствует одной из двух педалей, причем каждый механизм сцепления педалей выполнен с возможностью соединения с одним из двух кулачков, при этом кулачок взаимодействует с механизмом сцепления педалей для преобразования вращательного движения кулачка в возвратно-поступательное движение механизма сцепления педалей, обеспечивая, таким образом, качательное движение педалей.

6. Устройство по п. 5, в котором распределительный вал соединен с выходным валом двигателя посредством шкива и ремня.

7. Устройство по п. 5, в котором распределительный вал соединен с выходным валом двигателя посредством зубчатого механизма.

8. Устройство по п. 2, в котором регулирование высоты двух бамперов обеспечивает силу постукивания, приложенную к бамперу, примерно от 0,1 до 0,5 г.

9. Устройство по п. 1, в котором полезные медиаторы включают по меньшей мере,один из группы, содержащей:

оксид азота,

простациклин,

тканевый активатор плазминогена,

адреномедуллин,

SIRT1,

мозговой и глиальный нейротрофические факторы (BDNF и GDNF),

круппель-подобный фактор 2,

суперокисиддисмутазу, глутатионпероксидазу 1, каталазу, общие антиокислители и антиапоптотические белки: р-Акт, Вс12 и Вс12/Вах, HSP27.

10. Устройство по п. 1, в котором пользователю придается пульсирующее ускорение, имеющее достаточную силу, чтобы увеличить пульсирующий стресс сдвига эндотелия до величины, достаточной для подавления воспалительных и проканцерогенных факторов, включая по меньшей мере один из группы, содержащей:

ядерный фактор каппа β

эндотелии-1,

STAT3 и

проапоптотические белки: Fas, TRAILR2, Bad, Caspase 3,8.

11. Устройство по п. 1, в котором постукивание обеспечивает пользователю пульсирующее ускорение, имеющее достаточную силу, чтобы увеличить пульсирующий стресс сдвига, связанный с добавлением импульсов в сосудистую циркуляцию, сердце, лимфатические каналы, интерстициальные пространства, полости скелетных мышц и костей, а также небольшое увеличение циклической деформации кровеносных сосудов и лимфатических каналов.

12. Устройство по п. 1, в котором постукивание обеспечивает пользователю пульсирующее ускорение, имеющее силу, достаточную, чтобы повысить активность и содержание эндотелиальной синтазы оксида азота (eNOS) в кровеносных сосудах, сердце и скелетных мышцах, а также повысить активность нейронов синтазы оксида азота (nNOS) в сердце и скелетных мышцах.

13. Устройство по п. 1, в котором двигатель представляет собой бесщеточный двигатель постоянного тока.

14. Устройство по п. 1, в котором устройство дополнительно содержит разъем для подачи питания к двигателю.

15. Устройство по п. 2, в котором ножные педали, когда они приводятся в качательное движение с помощью двигателя, имеют возможность пассивного перемещения ног в возвратно-поступательном синусоидальном движении вверх и вниз с одного конца педалей, активно поднимая и опуская примерно на 1,25 дюйма, на другой конец, служащий в качестве точки опоры вокруг оси качания, и две ножные педали установлены в горизонтальной плоскости примерно на расстоянии 12 дюймов друг от друга.

16. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее кронштейн, расположенный в нижней части устройства и предназначенный для облегчения монтажа устройства на вертикальной опоре с тем, чтобы обеспечить использование устройства пользователем, лежащим в кровати.

17. Способ измерения эффективности терапии у пациента при использовании устройства по п. 1 после одного или нескольких сеансов терапии продолжительностью от 10 до 30 минут или более, где указанный способ включает стадию обнаружения высвобождения оксида азота в кровоток по одному или нескольким признакам:

(a) падение дикротического зубца пульсовой волны по сравнению с исходной артериальной пульсовой волной до указанной терапии, полученной с помощью фотоплетизмографического датчика, размещенного на пальце и/или в ухе указанного пациента, и/или

(b) падение артериального давления, которое длится несколько минут после прекращения указанной терапии, по сравнению с артериальным давлением, измеренным от исходного значения, измеренного до указанной терапии.

18. Способ терапии с использованием устройства по п. 2, включающий:

неоднократное добавление импульсов при минимальном увеличении циклического стресса, используя удары бампера о ножные педали, в наполненные жидкостью каналы тела вдобавок к собственным импульсам тела, таким образом, что даже в периоды, когда импульсы не передаются, биодоступность к полезным медиаторам больше, чем в период до использования указанного устройства.

19. Способ терапии с использованием устройства по п. 2, включающий

добавление импульсов путем нанесения ударов бампера о ножные педали, достаточного для увеличения активности и содержания эндотелиальной синтазы оксида азота (eNOS) в кровеносных сосудах, сердце и скелетных мышцах, а также для

повышения активности нейронов синтазы оксида азота (nNOS) в сердце и скелетных мышцах.

20. Способ по п. 19, в котором активация нейронов синтезы (nNOS) оксида азота стимулируется пульсирующим стрессом сдвига, вызванного добавлением импульсов, повышая тонус блуждающего нерва, измеряемого вариабельностью сердечного ритма.