JP2005304960A - Massage machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、形状記憶合金体の変態を用いたマッサージ装置に関するものである。 The present invention relates to a massage device using transformation of a shape memory alloy body.
形状記憶合金体のマルテンサイト変態、オーステナイト変態による伸縮力を利用してマッサージを行うマッサージ機器が従来から提供されている(例えば特許文献1)。
従来のマッサージ機器は、形状記憶合金体をメッシュ状に編んで構成されたアクチュエータで上肢や下肢の施療対象部位の周囲を包み込み、この状態で形状記憶合金体に通電を行って伸縮させ施療対象部位に圧迫(圧力)を加えることでマッサージを行うものであった。 Conventional massage equipment wraps around the treatment target area of the upper limbs and lower limbs with an actuator configured by knitting a shape memory alloy body into a mesh shape, and in this state, the shape memory alloy body is energized to expand and contract to treat the treatment target area Massage was performed by applying pressure (pressure) to the body.
しかしながら、形状記憶合金体は硬い金属であるため、施療部位を包み込むように装着したときに、筋肉側では均一な圧力を加えることができず、心臓側に血液を送り返して施療部位の血流を良くするマッサージ効果が十分ではないという問題があった。 However, since the shape memory alloy body is a hard metal, when it is worn so as to wrap around the treatment site, it is impossible to apply a uniform pressure on the muscle side, and blood is sent back to the heart side to reduce blood flow at the treatment site. There was a problem that the massage effect to improve was not enough.
本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、その目的とするところは、形状記憶合金体をアクチュエータとして用いたマッサージ装置において、施療部位に均一な圧力を加えて効率良く血液を心臓へ送り返すことができるマッサージ装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points. The object of the present invention is to apply a uniform pressure to a treatment site in a massaging device using a shape memory alloy body as an actuator, and to efficiently blood. The object is to provide a massage device that can be sent back to.
上述の目的を達成するために、請求項1の発明では、形状記憶合金部からなるアクチュエータと、該アクチュエータの両端部間に介装されることでアクチュエータと共に身体の施療部位周囲に巻装する環状の施療帯を構成する弾性シートと、前記形状記憶合金体部への通電を制御して加熱期間と冷却期間とを交互に繰り返すことで該形状記憶合金体部を変態させ前記アクチュエータの両端部を中央部に対して伸縮させる駆動制御部とを備えていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, an actuator comprising a shape memory alloy portion and an annular shape that is interposed between both end portions of the actuator so as to be wound around the body treatment site together with the actuator. The shape memory alloy body portion is transformed by alternately repeating a heating period and a cooling period by controlling energization to the elastic sheet constituting the treatment zone and the shape memory alloy body portion, and the both ends of the actuator. And a drive control unit that expands and contracts with respect to the central part.
請求項1の発明によれば、弾性シートを身体の施療部位の筋肉側に配し、形状記憶合金体部からなるアクチュエータを骨側に配して施療帯を巻装することで、形状記憶合金体部の収縮時に弾性シートを介して筋肉側を全体的に均一な力で圧迫することができ、そのため血流を心臓側に送り返す効果が高く、血流を良くするマッサージ効果が得られ、しかもアクチュエータ側を施療部位の筋肉側に配し、弾性シート側を骨側に配すれば、形状記憶合金体部の硬さにより、筋肉側を圧迫する力が部位によってばらつきが生じ、このこのばらつきの分布が施療部位に与える刺激に変化をもたらせ、刺激によるマッサージ効果に対して有効に働く。
According to the invention of
請求項2の発明では、請求項1の発明において、前記アクチュエータは、一端を固定端、他端を自由端とする2組の形状記憶合金体部を、それぞれの固定端が中央部に、それぞれの自由端が両端部側に位置するように配して構成されていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the actuator includes two sets of shape memory alloy bodies each having a fixed end at one end and a free end at the other end, and each fixed end at a central portion. It is characterized by being arranged so that the free end of each is located on both end sides.
請求項2の発明によれば、アクチュエータの収縮時に両端間に介在する弾性シートを両端部側から引っ張ることで、弾性シートが施療部位に対して圧迫する力の均一性を向上させることができ、そのため筋肉側に弾性シートを位置させている場合、血流を良くするマッサージ効果をより高めることができる。 According to the invention of claim 2, by pulling the elastic sheet interposed between both ends at the time of contraction of the actuator from both ends, it is possible to improve the uniformity of the force with which the elastic sheet presses against the treatment site, Therefore, when the elastic sheet is positioned on the muscle side, the massage effect that improves blood flow can be further enhanced.
請求項3の発明では、請求項1又は2の発明において、前記弾性シートは、前記アクチュエータの両端部間を分離自在に介在連結する連結手段を備えていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the elastic sheet is provided with connecting means for interveningly connecting the both end portions of the actuator in a separable manner.
請求項3の発明によれば、上肢や下肢の施療部位に対して簡単に着脱することができ、使い易さが向上する。
According to invention of
請求項4の発明では、請求項1乃至3の何れかの発明において、前記アクチュエータは、施療部位側に位置させる柔軟性シートと、この柔軟性シートの表面側に配せられた形状記憶合金体部とで構成されていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the actuator includes a flexible sheet positioned on the treatment site side, and a shape memory alloy body disposed on the surface side of the flexible sheet. It is comprised by the part.
請求項4の発明によれば、直接形状記憶合金体部が身体に接触することがなく、そのため不快な電気刺激を身体に与えることがなく、その上形状記憶合金体部の伸縮時に施療部位に加わる力を適度に均一化することができ、使用時に痛みを使用者に感じさせることがない。
According to the invention of
請求項5の発明では、請求項4の発明において、前記柔軟性シートと、前記形状記憶合金体部との間に前記形状記憶合金体部を柔軟性シートから離間させるスペーサーを設けていることを特徴とする。
In the invention of
請求項5の発明によれば、形状記憶合金体部が柔軟性シートに接触しないため形状記憶合金体部の空気接触面積が増加し、形状記憶合金体部と柔軟性シートとの間の空間での対流による放熱性が向上し、冷却期間において形状記憶合金体部を速やかに伸張させることができ、結果加熱期間と冷却期間との繰り返しを短くして形状記憶合金体部の伸縮を速くすることができる。
According to the invention of
請求項6の発明では、請求項4の発明において、前記形状記憶合金体部と柔軟性シートの間の空間に外部から空気を送り込む強制冷却用ファン装置を前記アクチュエータに具備して成ることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the fourth aspect of the present invention, the actuator is provided with a forced cooling fan device that sends air from the outside into a space between the shape memory alloy body and the flexible sheet. And
請求項6の発明によれば、形状記憶合金体部の強制冷却が行え、そのため冷却期間において形状記憶合金体部をより速やかに伸張させることができ、結果加熱期間と冷却期間との繰り返しを短くして形状記憶合金体部の伸縮を一層速くすることができる。 According to the invention of claim 6, the shape memory alloy body portion can be forcibly cooled, so that the shape memory alloy body portion can be expanded more quickly during the cooling period, and as a result, the repetition of the heating period and the cooling period is shortened. Thus, the expansion and contraction of the shape memory alloy body portion can be further accelerated.
請求項7の発明では、請求項1乃至6の何れかの発明において、複数の施療帯を前記施療部位の周囲に心臓方向に向けて並行巻装し、駆動制御部は前記アクチュエータの形状記憶合金体部の収縮が心臓位置から最も遠い位置の施療帯から心臓位置に近い位置の施療帯で順次起こるように前記アクチュエータの形状記憶合金体部を制御することを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to sixth aspects, the plurality of treatment bands are wound in parallel around the treatment portion toward the heart, and the drive control unit is a shape memory alloy of the actuator. The shape memory alloy body part of the actuator is controlled so that the contraction of the body part sequentially occurs from the treatment band at the position farthest from the heart position to the treatment band at a position close to the heart position.
請求項7の発明によれば、心臓から遠い位置の施療部位から心臓に近い位置の施療部位へ順次圧迫する力を加えることで、血流を効率良く心臓へ送ることができる。 According to the seventh aspect of the present invention, the blood flow can be efficiently sent to the heart by applying a force for sequentially compressing the treatment site located far from the heart to the treatment site located near the heart.
本発明は、弾性シートを身体の施療部位の筋肉側に配し、形状記憶合金体部からなるアクチュエータを骨側に配して施療帯を巻装することで、形状記憶合金体部の収縮時に弾性シートを介して筋肉側を全体的に均一な力で圧迫することができそのため血流を心臓側に送り返す効果が高く、血流を良くするマッサージ効果が得られ、しかもアクチュエータ側を施療部位の筋肉側に配し、弾性シート側を骨側に配すれば、形状記憶合金体部の硬さにより、筋肉側を圧迫する力が部位によってばらつきが生じ、このこのばらつきの分布が施療部位に与える刺激に変化をもたらせ、刺激によるマッサージ効果に対して有効に働くという効果がある。 In the present invention, the elastic sheet is arranged on the muscle side of the treatment site of the body, the actuator made of the shape memory alloy body part is arranged on the bone side, and the treatment band is wound, so that the shape memory alloy body part is contracted. The muscle side can be compressed with a uniform force as a whole through the elastic sheet, so the effect of sending blood back to the heart side is high, and the massage effect that improves blood flow is obtained. If it is arranged on the muscle side and the elastic sheet side is arranged on the bone side, the force of compressing the muscle side varies depending on the part due to the hardness of the shape memory alloy body part, and this distribution of the dispersion is given to the treatment part It has the effect of changing the stimulus and working effectively against the massage effect of the stimulus.
以下本発明を実施形態により説明する。
(実施形態1)
本実施形態のマッサージ装置は、図1のように帯状の柔軟性シート1と、この柔軟性シート1の両端の表面部に移動自在に配設した可動電極部2a、2bと、中央部に一定間隔を開けて可動電極部2a、2bと並行するよう固定配設した固定電極部3a、3bと、可動電極部2a、2bの各電極21と対応する固定電極部3a、3bに設けた各電極31との間に橋絡配設した複数の形状記憶合金体4により構成され対称的に配置された2組の形状記憶合金体部からなるアクチュエータと、両固定電極部3a、3bの各基体32に両端が支持され柔軟性シート1との間に空間を持つように配設された強制冷却用ファン装置5と、可動電極部2a、2bの基体22にそれぞれ一端が連結された弾性シート6a、6bとで1組の施療帯Aを構成し、この施療帯Aは施療対象となる上肢や下肢の長さに合わせるために後述するように複数用いるようになっている。
Embodiments of the present invention will be described below.
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the massage device of the present embodiment includes a belt-like
一方各施療帯Aの強制冷却用ファン装置5に電源を供給する電源部と、アクチュエータを構成する形状記憶合金体4…に対する通電を制御することで形状記憶合金体4…を加熱する加熱期間と冷却期間とを交互に作り出して、形状記憶合金体4…を伸縮させる制御回路7(図3参照)等を備えた駆動制御部たるコントローラBが外付けされる。
On the other hand, a power source that supplies power to the forced
次に各構成要素について詳説する。 Next, each component will be described in detail.
まず可動電極部2a、2bは絶縁体からなる基体22に、互いに電気的に接続された対の電極21、21を3対備えている。一方固定電極部3a、3bは両側(図において上端と、下端)に一つの電極31を設け、この両側の電極31の間に互いに電気的に接続された対の電極31、31を2対備えている。また図において強制冷却用ファン装置5を挟んで隣接する固定電極部3a、3bの図において上端の電極31同士はケーブル12で接続してある。従って各対向する電極21、31間に橋絡する各形状記憶合金体4…は電気的に直列接続されることになり、この直列回路の両端が図において強制冷却用ファン装置5を挟んで隣接する下端の電極31、31となり、この電極31、31間にコントローラBから加熱(自己発熱)用のPWM制御された電圧がケーブル13,13を介して印加されることで、形状記憶合金体4…の直列回路に通電電流が流れることになる。
First, the
ここで各形状記憶合金体4は図1の場合、図2(a)に示すように極めて小さな線径(例えば0.2mm)の形状記憶合金体線を極めて小さい直径(例えば0.8mm)のコイル状に巻回して形成されたもので、一端を可動電極部2a又は2bの電極21に、他端を固定電極部3a又は3bの電極31に電気的且つ機械的に接合することで電極21、31間に橋絡される。形状記憶合金体4の形状としてはコイル状以外に、図2(b)に示すように線状の形状記憶合金体をメッシュ状に編んだものや、図2(c)に示すように波状に曲げて配設したものでも良い。
Here, in the case of FIG. 1, each shape
柔軟性シート1はポリプロピレンや塩化ビニルなど成形加工が可能なシート材から形成され、可動電極部2a、2bが柔軟性シート1上を移動する際の移動摩擦を軽減するようになっている。尚柔軟性シート1に当接する可動電極部2a、2bの基体22の面を曲面とすることで、移動摩擦を更に軽減することができる。
The
弾性シート6a、6bは上肢や下肢に形状記憶合金体4…に予歪を与えつつ施療帯Aを巻き付けて固定するための締結部を構成するもので、一方の弾性シート6a又は6b側には面状ファスナーの雄側部材8aを、また他方の弾性シート6b又は6aには雄側部材8に分離自在に連結される雌側部材8bを設けてある。また弾性シート6a、6b自体はアクチュエータ側の伸縮に伴って伸縮できる弾性を布地若しくは樹脂シートにより形成されている。
The
コントローラBの制御回路7は図3に示すように施療帯Aの形状記憶合金体4の近傍に設けられ形状記憶合金体4の温度を検知するための温度センサ70と、コントローラBに内蔵され、使用環境の温度を検知する環境温度検知用温度センサ71と、予め環境温度と形状記憶合金体4に供給する投入電力値との関係を示すデータからなるデータベース72と、温度センサ71の検知温度に基づいてデータベース72から目標となる電力値を設定する目標電力設定部73と、形状記憶合金体4…の直列回路と直流電源部+Eとの間に挿入され形状記憶合金体4…の通電をオン・オフするためのスイッチング素子SWからなる電流アンプ部74と、前記目標電力値に対応したPWM信号のデュティ比を予め設定し、このデュティ比で設定されたPWM信号を電流アンプ部74のスイッチング素子SWのゲートに加えてスイッチング素子SWのスイッチング動作を制御し、スイッチング素子SWを介して形状記憶合金体4…かの直列回路に印加する加熱用電圧をPWM制御することにより投入電力(通電電流)を制御するともに、PWM制御された電圧によって通電される期間(加熱期間)を一定周期で設定するPWM制御部75とからなる。
As shown in FIG. 3, the
尚PWM制御部75には温度センサ70の検知温度が形状記憶合金体4の温度が形状記憶合金体4のオーステナイト変態点の温度を越えたことを検知すると、検知温度が変態点の温度(目標温度)付近で維持されるように目標電力値を変更設定機能と、後述する下肢用(或いは上肢用)の複数の施療帯A1〜A4の形状記憶合金体4…に対する逐次通電制御機能とを備えている。
When the detected temperature of the
次に本実施形態の使用方法及びその動作について説明する。 Next, the usage method and operation of this embodiment will be described.
今例えば施療部位Xたる下肢に対してマッサージを行おうとした場合には、図4(a)に示すように4つの施療帯A1〜A4を下肢の足首付近から膝付近までの間に順次巻き付ける。この巻き付けに当たり下肢の筋肉側に形状記憶合金体4…を、弾性シート6a、6bを骨側に配置する。このとき弾性シート6a、6bの面状ファスナーの重ね代を巻き付ける施療部位Xの太さに合わせて調節する。図5(a)は弾性シート6a、6bを連結していない状態の施療帯Aの斜視図を、図5(b)は弾性シート6a、6bを連結して環状とした施療帯Aの斜視図を示す。
For example, when a massage is to be performed on the lower limb as the treatment site X, four treatment bands A1 to A4 are sequentially wound between the vicinity of the ankle of the lower limb and the vicinity of the knee as shown in FIG. For this winding, the shape
そしてこの後図4(b)に示すカバー91〜94を必要に応じて用い、対応する施療帯A1〜A4の形状記憶合金体4…及び強制冷却用ファン装置5の配置部位を覆う。
Then, covers 91 to 94 shown in FIG. 4B are used as necessary to cover the corresponding portions of the shape
次にコントローラBの電源をオンして制御動作を開始させると、制御回路7の目標電力値設定部73は温度センサ71の検知温度を取り込み、その検知温度に対応する投入する目標電力値をデータベース72から抽出し、PWM制御部75に出力する。PWM制御部75は受け取った目標電力値に対応するデュティ比からなるPWM信号を生成する。図6(a)はデータベース72に登録されている環境温度と投入電力目標値との関係を示す。
Next, when the controller B is turned on to start the control operation, the target power
このPWM信号は、まず施療部位Xである下肢の最も下に巻く付けてある施療帯A1の形状記憶合金体4…の通電をスイッチングする電流アンプ部74のスイッチング素子SWのゲートに出力して、スイッチング素子SWを駆動する。
This PWM signal is first output to the gate of the switching element SW of the
これにより施療帯A1の形状記憶合金体4…には図6(b)に示すようにPWM制御された電圧が印加されて通電が制御され所定の電力が供給されることになる。これにより形状記憶合金体4…は自己加熱して温度上昇する。図6(c)は温度センサ70が検知する当該形状記憶合金体4…の温度変化を示す。
As a result, a voltage under PWM control is applied to the shape
さて形状記憶合金体4…の温度がオーステナイト変態点に対応する温度以上に達すると、形状記憶合金体4は変態収縮することになる。この収縮により固定電極部3a、3b側へ可動電極部2a、2bが柔軟性シート1上を移動する形となり、そのため弾性シート6a、6bが引っ張られ、形状記憶合金体4…の収縮前(図7(a))の状態から対応する施療部位X、特に筋肉部位を弾性シート6a、6bが圧迫するように施療帯A1の全体が縮径することになる(図7(b))。
When the temperature of the shape
この状態を一定時間T1の間保持されるようにPWM制御部75は当該施療帯A1に対するPWM制御による通電を継続する(図8(d))。一方通電開始時点t0からから0.5〜1秒程度経過した時点t1で施療帯A2のアクチュエータの形状記憶合金体4に対応したスイッチング素子SWに対するPWM制御を開始する(図8(c))。これにより施療帯A2のアクチュエータの形状記憶合金体4も上述と同様に収縮し、対応する施療部位を圧迫することになる。このようにして最下段の施療帯A1の形状記憶合金体4…から最上段の施療帯A4の形状記憶合金体4に対する通電を切り替えて図8(d)〜(a)に示すようにそれぞれ一定時間T1の間行うことで、心臓に最も遠い位置から心臓に近い方に向けて血流を効率良くポンプアップすることができ、マッサージ効果が増大する。この効果が所謂ミルキング効果である。
The
図9(a)〜(d)は各施療帯A1〜A4における身体圧迫の遷移パターンを示している。(a)は非通電時、(b)は施療帯A1の圧迫動作から施療帯A2への圧迫動作への移行時を、(c)は施療帯A2の圧迫動作から施療帯A3への圧迫動作への移行時を、更に(d)は施療帯A3の圧迫動作から施療帯A4への圧迫動作への移行時を示している。 FIGS. 9A to 9D show transition patterns of body compression in the treatment zones A1 to A4. (A) is when power is not supplied, (b) is when shifting from the compression operation of the treatment band A1 to the compression operation to the treatment band A2, and (c) is the compression operation from the compression operation of the treatment band A2 to the treatment band A3. Further, (d) shows a transition time from the compression operation of the treatment band A3 to the compression operation to the treatment band A4.
各施療帯A1〜A4においてアクチュエータの形状記憶合金体4に対する通電が止まると、それぞれの形状記憶合金体4を冷却してその温度をマルテンサイト変態点の温度以下にし、そのスプリング形状による弾発力により伸びた態に戻す冷却期間を設定することになるが、本実施形態では温度を速やかに低下させるために、コントローラBは形状記憶合金体4に対する通電を停止した施療帯A1〜A4の強制冷却用ファン装置5に通電を行って形状記憶合金体4と柔軟性シート1との間に図7(a)の矢印で示すように送風して形状記憶合金体4の放熱を促し、速やかに伸びた状態に戻すのである。
When energization of the shape
以上のようにして施療帯A1の形状記憶合金体4…からA4の施療帯A1の形状記憶合金体4…に対する逐次通電は、一定時間(0〜10秒)T2間隔で再クリックに繰り返すことで、加熱期間と冷却期間とが交互に繰り返されマッサージ効果を高めることになる。尚この一定時間間隔を変化させることでマッサージ効果の一つであるもみ効果を変化させることができる。また上記施療帯A1〜A4の身体部位への巻き付け装着時において、筋肉側にアクチュエータの形状記憶合金体4…を、骨側に弾性シート6a、6bを配置した場合には、形状記憶合金体4が硬い金属のために、筋肉に与える圧力が不均一となって圧力分布が生じ、血流の心臓側にポンプアップする効果は低下するものの、圧力分布の変化によよるマッサージ効果を得ることができる。
As described above, the sequential energization from the shape
ところで、本実施形態のコントローラBのPWM制御部75は上記の形状記憶合金体4…に対する通電加熱時に温度センサ70が検知する温度が形状記憶合金体4のオーステナイト変態点の変態温度よりも高い温度となった場合には目標電力値を低下させ、それに対応したデュティ比を持つPWM信号を生成し、図6(c)に示すように形状記憶合金体4…の温度を所定温度に保持するようにフィードバック制御し、形状記憶合金体4…の温度が過大温度となって劣化するを防止するようになっている。
By the way, the
尚強制冷却用ファン装置5を設けず、形状記憶合金体4…と柔軟性シート1との間の空間を介して自然対流により形状記憶合金体4…を冷却するようにしても良く、この場合図10に示すように可動電極部2a、2bに対する固定電極部を一つの電極部30で共用することができる。
The forced
(実施形態2)
本実施形態は、図11(a)、(b)に示すように固定電極部3a、3bと可動電極部2a、2bとの間に形状記憶合金体4と柔軟性シート1との間の空間を維持するためのスペーサー10を設けた点で実施形態1と相違している。このスペーサー10は絶縁性樹脂から形成され、形状記憶合金体4の伸縮に応じて可動電極部2a、2bと同様に柔軟性シート1上を移動することができるようになっている。
(Embodiment 2)
In the present embodiment, as shown in FIGS. 11A and 11B, the space between the shape
尚図11(a)は形状記憶合金体4…が収縮していない状態を、図11(b)は形状記憶合金体4が収縮して施療部位を圧迫している状態をそれぞれ示す。
11A shows a state in which the shape
本実施形態のスペーサー10を設ける構成は強制冷却用ファン装置5を設けない図9の例にも適用できる。
The configuration in which the
(実施形態3)
実施形態1、2では強制冷却用ファン装置5を各施療帯A1〜A4に1台ずつ設ける構成であったが、本実施形態では図12に示すようにコントローラB内にエアポンプPを設けこのエアポンプPで加圧した空気を例えば下肢の左下肢と右下肢のそれぞれの施療帯A1〜A4の柔軟性シート1と形状記憶合金体4…との間の空間に連通させたエアチューブ11を介して送り込み、左右両側の下肢に対応した各施療帯A1〜A4の形状記憶合金体4…を強制冷却するものである。つまり施療帯Aの構造がシンプルとなり、デザイン性を向上させることができる。勿論上肢に対応させたものでも同様に下肢に対応するものにも適用できる。尚図12では形状記憶合金体4としてはメッシュに編んだものを使用しているが実施形態1と同様にコイルスプリング状のものでも良い。
(Embodiment 3)
In the first and second embodiments, one forced
A 施療帯
B コントローラ
1 柔軟性シート
2a、2b 可動電極部
3a、3b 固定電極部
4 形状記憶合金体
5 強制冷却用ファン装置
6a、6b 弾性シート
8a 雄側部材
8b 雌側部材
A treatment
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