JP2016015928A - 生体刺激装置および生体刺激方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生体のある程度の範囲にわたって面状に刺激を与えることができ、刺激を与える際の生体への負担を減らし、かつ、確実に生体に刺激が伝わるようにする。【解決手段】生体における刺激が付与される部位に接触可能な生体接触面を有する袋体１１と、袋体１１内に封入され、振動及び／又は圧力の伝播が可能な液体又はゲル状の物質からなる伝播媒体１４と、伝播媒体１４に振動及び／又は圧力を付与するアクチュエータ１２と、を備え、アクチュエータ１２から伝播媒体１４に付与された振動及び／又は圧力が、伝播媒体１４を介して袋体１１の生体接触面１１ａに伝播され、生体接触面１１ａの振動及び／又は圧力により生体を刺激する。【選択図】図４

Description

本発明は、生体刺激装置および生体刺激方法に関する。

生体刺激装置の一例として、犬の首に振動による刺激を与える咆哮抑制装置が知られている。例えば、特許文献１に記載された咆哮抑制装置には、犬の首輪の中央に咆哮抑制装置を内蔵する本体ケースを装着し、電動モーターによって駆動するバイブレーターによって構成された振動部が、前記本体ケースの犬の首に接触する面に突起状に設けられている。また、特許文献２に記載された調教機能付きペット用首輪には、振動素子が直接取り付けられている。

特開２００５−３４８６５７号公報 特開２００３−１５８９４０号公報

上記のような特許文献１に記載された咆哮抑制装置では、犬の首に振動による刺激を与える振動部は、突起状に設けられている。犬の首に振動部の突起を押し当てて首輪のベルトで締め付けるので、犬の体に負担がかかる。逆に締め付けを緩めると振動部の突起が犬の首から離れて、犬の首に振動による刺激が伝わらない場合がある。すなわち、従来の生体刺激装置は、刺激を与える際に生体に負担がかかり、また、負担を減らそうとして締め付けを緩めると生体に刺激が伝わらない場合があるという問題があった。
また、特許文献２に記載された調教機能付きペット用首輪では、振動素子が直接取り付けられているため、狭い範囲でしか振動による刺激を与えることができなかった。

そこで、本発明の目的は、生体のある程度の範囲にわたって刺激を与えることができ、刺激を与える際の生体への負担を減らし、かつ、生体に確実に刺激を伝えることができる生体刺激装置および生体刺激方法を提供することにある。

本発明の一態様に係る生体刺激装置は、生体における刺激が付与される部位に接触可能な生体接触面を有する袋体と、
前記袋体内に封入され、振動及び／又は圧力の伝播が可能な液体又はゲル状の物質からなる伝播媒体と、
前記伝播媒体に振動及び／又は圧力を付与するアクチュエータと、
を備え、
前記アクチュエータから前記伝播媒体に付与された振動及び／又は圧力が、前記伝播媒体を介して前記袋体の前記生体接触面に伝播され、前記生体接触面の振動及び／又は圧力により生体を刺激する。
このような構成によれば、生体のある程度の範囲にわたって刺激を与えることができ、刺激を与える際の生体への負担を減らし、かつ、生体に確実に刺激を伝えることができる。また、従来のような突起状の刺激付与部がないため、美観性もよい。
袋体は、生体接触面を生体における刺激が付与される部位に接触させた状態を維持するために、生体に装着される保持部材に取り付けてもよい。
このような構成によれば、保持部材を生体に装着することで、袋体の生体接触面を生体における刺激が付与される部位に接触させた状態を維持することができるので、生体が動いても袋体の生体接触面が生体における刺激が付与される部位からずれることなく、安定して刺激を付与することができる。
保持部材は、柔軟性を有していてもよい。
このような構成によれば、袋体を生体の形状に適合して装着することができ、また、生体への装着も容易である。
保持部材は、柔軟性を有する帯状体であってもよい。
このような構成によれば、ペットに装着する首輪や胴輪、あるいは、人に装着する腕輪などを適用することができるので、違和感なく装着することができる。
アクチュエータは、袋体の延在方向に相互に離間して複数設けてもよい。
このような構成によれば、相互に離間した複数のアクチュエータにより伝播媒体に振動や圧力を付与できるので、生体接触面が比較的大きな袋体でも振動及び圧力が減衰せずに生体を刺激することができる。また、複数のアクチュエータの駆動のタイミングを制御することで、多彩な刺激を付与することができる。さらに、複数のアクチュエータの振動周波数を異なるものにすれば、広い範囲の周波数の振動で生体を刺激することができる。
袋体は、保持部材の長さ方向及び／又は幅方向に複数設けられ、夫々の袋体にアクチュエータを設けてもよい。
このような構成によれば、生体における刺激が付与される部位を袋体単位で制御することができるため、より多彩な刺激を付与することができる。また、生体における刺激が付与される部位の曲面形状等に適合するように袋体を配置することができるため、効果的に刺激を付与することができる。さらに、袋体の大型化を招くことなく、広範囲な面にわたって、刺激を付与することができる。
隣接する袋体の間にスペーサを設けてもよい。
このような構成によれば、袋体の面方向に連続した装着感を生体に付与しつつ、刺激の付与が不要な部位の袋体の配置や大型化を抑えることができる。また、スペーサの箇所で保持部材を折り曲げ易くすれば、使用箇所に応じた変形も容易となる。
スペーサは、袋体と同じ素材で形成され、スペーサ内には、伝播媒体と同じ物質を同じ密度で封入してもよい。
このような構成によれば、隣接する袋体間にスペーサを設けても、袋体と同様の装着感を生体に付与することができるため、面方向の違和感を抑えることができる。
本発明の一態様に係る生体刺激方法は、振動及び／又は圧力の伝播が可能な液体又はゲル状の物質からなる伝播媒体が封入され、生体における刺激が付与される部位に接触可能な生体接触面を有する袋体の前記生体接触面を、前記生体における刺激が付与される部位に接触させ、前記伝播媒体を介して前記袋体の前記生体接触面に伝播される振動及び／又は圧力により生体を刺激する。
また、生体に装着される保持部材によって袋体の生体接触面を生体における刺激が付与される部位に接触させた状態を維持してもよい。

本発明によれば、生体のある程度の範囲にわたって刺激を与えることができ、刺激を与える際の生体への負担を減らし、かつ、生体に確実に刺激を伝えることができる。

本発明の実施形態に係る生体刺激装置の概略を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る生体刺激装置を構成するベルトを内側（生体に装着する面側）から見た一部の平面図である。 本発明の実施形態に係る生体刺激装置を構成するベルトを外側（生体に装着する面とは反対側）から見た一部の平面図である。 図２のＡ−Ａ線の断面図であり、（Ａ）は、アクチュエータが停止している状態を示しており、（Ｂ）は、アクチュエータが駆動している状態をイメージ的に示している。 伝播媒体に振動及び／又は圧力を付与する方法の各態様を説明する生体刺激装置の一部断面図である。 本発明の実施形態に係る生体刺激装置の変形例１の一部の断面図である。 本発明の実施形態に係る生体刺激装置の変形例２の一部の断面図である。 本発明の実施形態に係る生体刺激装置の変形例３における内側（生体に装着する面側）から見た一部の平面図である。

本発明の実施形態に係る生体刺激装置および生体刺激方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。
なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明に係る生体刺激装置の一実施形態として、生体に取り付けるベルトに適用した例を挙げて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る生体刺激装置１の一例としてベルト１０を用いたものの概略を示す斜視図である。図２は、ベルト１０を内側（生体に装着する面側）から見た一部の平面図である。図３は、ベルト１０を外側（生体に装着する面とは反対側）から見た一部の平面図である。図４は、図２のＡ−Ａ線の断面図である。

図１に示す生体刺激装置１は、ベルト１０を有しており、このベルト１０をペットの首輪や胴輪などに装着することで、ペットの首等の所定の部位に振動及び／又は圧力による刺激を与えて咆哮を抑制したり、調教のための指示を行うなどができるものである。保持部材１３は、帯状体であるベルト１０の本体となる部分であり、柔軟性を有するものであり、例えば皮革製などの一般的なベルトの素材である。また、ベルト１０には、これを環状に止めるために、一端には金属製などのバックル２１が取り付けられており、他端には複数の調整穴２２が形成されている。

図１及び図２に示すように、保持部材１３には、その内側（生体に装着する面側）に、少なくとも生体接触面１１ａが生体における刺激が付与される部位に接触可能なシート状部材１６により構成される袋体１１が取り付けられている。

図１及び図３に示すように、保持部材１３には、その外側（生体に装着する面とは反対側）に、アクチュエータ１２が取り付けられている。アクチュエータ１２は、例えば、圧電、電磁、またはそのほかの性質のものによって、振動及び／又は圧力を生成する装置である。

シート状部材１６は、柔軟性を有し、例えばポリアミド膜などで形成されている。そして、袋体１１の袋体内には、図４に示すように、伝播媒体１４が満たされている。この伝播媒体１４は、振動及び／又は圧力の伝播が可能な液体又はゲル状の物質であり、たとえば、蒸留水、シリコン・ゲル、鉱物油、またはそのほかの類似した機械的および光学的性質を有する物質などである。また、伝播媒体１４は、振動及び／又は圧力の伝播が可能であれば、電気的に粘度を調整することができる電気レオロジー流体（ＥＲ流体）を用いることもできる。

図４に示すように、袋体１１は、一方の面である生体接触面１１ａ及び他方の面１１ｂを有している。アクチュエータ１２は、他方の面１１ｂに接するように取り付けられている。アクチュエータ１２が生成した振動及び／又は圧力は、袋体１１内の伝播媒体１４に付与可能であり、その振動及び／又は圧力は、伝播媒体１４内に伝播していく。そして、振動及び／又は圧力は、袋体１１の生体接触面１１ａに伝播し、生体接触面１１ａに振動及び／又は圧力を伝えて生体を刺激する。伝播媒体１４を伝搬する波の一例として、屈曲波（ベンディングウェーブ）１５を挙げることができる。
図４の（Ａ）は、アクチュエータ１２が停止している状態を示しており、図４の（Ｂ）は、アクチュエータ１２が駆動して、伝播媒体１４中を屈曲波（ベンディングウェーブ）１５が伝搬し、生体接触面１１ａに振動が伝わる様子をイメージ的に示している。

アクチュエータ１２は、伝播媒体１４に振動及び／又は圧力を付与するように取り付けられていれば、必ずしも図４のように、袋体１１の生体接触面１１ａの反対側の面１１ｂに取り付けられていなくてもよい。すなわち、アクチュエータ１２が伝播媒体１４に振動及び／又は圧力を付与する態様としては次に述べるものであってもよい。

アクチュエータ１２が伝播媒体１４に振動及び／又は圧力を付与する各態様について図５を参照して説明する。図５は、伝播媒体１４に振動及び／又は圧力を付与する方法の各態様を説明する生体刺激装置の一部断面図である。

図５の（Ａ）は、アクチュエータ１２を袋体１１の生体接触面１１ａの面上に取り付ける態様を示している。
図５の（Ｂ）は、アクチュエータ１２をシート状部材１６における生体接触面１１ａとは反対側の面１６ａ上に取り付ける態様を示している。
図５の（Ｃ）は、アクチュエータ１２を袋体１１の他方の面１１ｂ側のシート状部材１６の伝播媒体１４側に取り付ける態様を示している。
図５の（Ｄ）は、アクチュエータ１２を袋体１１に封入された伝播媒体１４内に備える態様を示している。
図５の（Ｅ）は、アクチュエータ１２における１つの側面１２ａだけに沿って伝播媒体１４との限定的な接触をするように、アクチュエータ１２を袋体１１内に備える態様を示している。
図５の（Ｆ）は、アクチュエータ１２を袋体１１の延長部１１ｃに配置する態様を示している。
なお、上記図５の（Ａ）〜（Ｆ）に示した各態様におけるアクチュエータ１２は、例えば、磁歪または多層圧電アクチュエータ、液圧または空気圧、またはそのほかの性質のものを用いて、振動及び／又は圧力を生成するものである。

また、下記図５の（Ｇ）および（Ｈ）は、袋体１１が、それ自体でアクチュエータ１２として機能するように構成された態様を示している。
図５の（Ｇ）は、袋体１１を構成する上下のシート状部材は、その本体２６、２７は絶縁材料で形成されているが、それぞれ導電性材料による導電層２６１，２７１を有する態様を示している。
図５の（Ｇ）における生体接触面１１ａ側のシート状部材は、袋体１１の内側に導電層２６１を有する。また、生体接触面１１ａ側の反対側のシート状部材は、袋体１１の外側に導電層２７１を有する。
導電層２６１は、伝播媒体１４と電気的に接触している。また、導電層２７１は、シート状部材本体２７の絶縁材料を介して伝播媒体１４から電気的に分離されている。すなわち、図５の（Ｇ）は、シート状部材２６、２６１、２７、２７１によりアクチュエータ１２が形成されている。
図５の（Ｈ）は、生体接触面１１ａ側のシート状部材本体２６の両面に導電層２６１，２６２を有する態様を示している。すなわち、図５の（Ｈ）は、シート状部材２６、２６１、２６２によりアクチュエータ１２が形成されている。
なお、上記図５の（Ｇ）および（Ｈ）に示した態様では、伝播媒体１４は、導電性のイオン性液体またはゲルである。

本発明の実施形態に係る生体刺激方法は、以上のような生体刺激装置を用いた生体刺激方法である。
本実施形態に係る生体刺激方法は、振動及び／又は圧力の伝播が可能な液体又はゲル状の物質からなる伝播媒体１４が封入され、生体における刺激が付与される部位に接触可能な生体接触面１１ａを有するシート状部材１６により構成される袋体１１の生体接触面１１ａを、生体における刺激を付与させる部位に接触させる。例えば、ベルト１０の内側（の袋体１１の生体接触面１１ａ）がペットの首に振動及び又は圧力が伝わるように、ベルト１０をペットの首に巻きつけて装着する。

そして、生体に装着した保持部材１３によって袋体１１の生体接触面１１ａを生体における刺激が付与される部位に接触させた状態を維持する。例えばベルト１０をペットの首に巻きつけた状態を維持する。
このような状態で、アクチュエータ１２を駆動させることにより、伝播媒体１４を介して袋体１１の生体接触面１１ａに伝播される振動及び／又は圧力により生体を刺激する。例えばペットの首に対して刺激を与える。この刺激は、ペットの咆哮を抑制したり、調教のための指示を行うなどのときに適宜、人間がアクチュエータ１２の駆動スイッチ（図示せず）をオン／オフすることにより与えることができる。なお、駆動スイッチのオン／オフは、無線による遠隔操作によるもの、ペットのリードなどを介して有線接続されたスイッチによるなども利用できる。

また、アクチュエータ１２の駆動信号のデューティ比を変えるなどすれば、振動の周波数や、振動又は圧力の振幅を変えて、刺激の大きさや間隔等を変化させることができる。これにより、例えばペットに対して異なる指示を与えることもできる。

以上詳述した、本実施形態に係る生体刺激装置１及びこれを用いた生体刺激方法によれば、液体又はゲル状の物質からなる伝播媒体１４を封入した袋体１１の生体接触面１１ａを生体の表面に沿って面状に接触させることができる。よって、アクチュエータ１２から伝播媒体１４に付与した振動及び／又は圧力により、生体に対して（生体接触面１１ａの範囲で）面状に効果的な刺激を与えることができる。これにより、生体のある程度の範囲にわたって面状に刺激を与えることができ、刺激を与える際の生体への負担を減らし、かつ、生体に確実に刺激を伝えることができる。

また、袋体１１の生体接触面１１ａを生体表面に面状に接触させた状態でベルト１０（保持部材１３）で生体に固定することができるので、刺激付与面がずれることなく安定して面状の刺激を生体に対して与えることができる。
また、従来のような突起状の刺激付与部が不要であり、突起を押し付けることによる違和感がなく生体への負担が軽減される。また、刺激付与面に突起が無いので美観性も良い。
また、保持部材１３は、柔軟性を有するので、バックル２１を調整穴２２に通して、ベルト１０を環状に止めることができる。また、保持部材１３が帯状体であるので、ベルト１０を、例えばペットに装着する首輪、胴輪や、人に装着する腕輪などに適用すれば、比較的違和感なく装着することができる。

次に、本実施形態に係る生体刺激装置の変形例について説明する。
変形例１〜３は、本実施形態の生体刺激装置において、アクチュエータ１２及び袋体１１の数および配置の態様が異なる変形例である。このため、本実施形態の生体刺激装置１と異なる部分を示して説明する。

（変形例１）
図６は変形例１の生体刺激装置２の一部の断面図である。
変形例１の生体刺激装置２においては、図６に示すように、アクチュエータ１２が、袋体１１の面方向に相互に離間して複数設けられている。１つのアクチュエータ１２が振動及び／又は圧力を伝達できる距離には限界がある。このため、離間した複数の箇所に複数のアクチュエータ１２があれば、袋体１１が長い場合や面積が大きい場合に、袋体１１の隅々まで振動及び／又は圧力を伝達させることができる。また、アクチュエータ１２が複数あるので、それぞれのアクチュエータ１２が生成する振動及び／又は圧力や、夫々のアクチュエータ１２の駆動のタイミングを異なるものとすれば、生体刺激装置２が生体に与える刺激のパターンを多くすることができる。
また、振動周波数の範囲が異なるアクチュエータ１２を複数設けることにより、広い帯域の周波数帯をカバーすることができる。

（変形例２）
図７は変形例２の生体刺激装置３の一部の断面図である。
変形例２の生体刺激装置３においては、図７に示すように、袋体１１が、保持部材１３の長さ方向に複数設けられ、夫々の袋体１１にアクチュエータ１２が設けられている。このような構成により、振動刺激装置３は、各袋体１１が接する場所に、それぞれ異なるアクチュエータ１２の振動及び／又は圧力によりそれぞれ刺激を与えることができる。これにより、刺激を与える場所を変化させることができる。例えば、刺激を与える場所を（左側から右側に向かってなど）順にずらしていくなどの刺激のパターンを生体に与えることができる。この刺激のパターンは、各アクチュエータ１２の制御を工夫することにより容易に実現できる。
なお、生体刺激装置３においては、袋体１１を保持部材１３の長さ方向に複数設けたものを例示したが、袋体１１を保持部材１３の幅方向に複数設けてもよく、また、袋体１１を保持部材１３の長さ方向及び幅方向に複数設けてもよい。

（変形例３）
図８は、変形例３の生体刺激装置４を内側（生体装着面側）から見た一部の平面図である。
変形例３の生体刺激装置４においては、袋体１１が、保持部材１３の長さ方向及び幅方向に複数設けられた例であり、図８に示すように、隣接する袋体１１の間に、スペーサ１９が設けられている。
変形例２のように、複数の袋体１１が設けられていると、隣接する袋体１１の間に隙間ができることがあり、このような場合、袋体１１が生体の表面に連続して接触しない。そのため生体は、不連続な接触感により、違和感を覚える虞がある。これに対して、変形例３の生体刺激装置４では、隣接する袋体１１の間に、スペーサ１９が設けられているので、袋体１１間でスペーサ１９が生体の表面に接触する。これにより、生体は、連続的な接触感を得ることができ、違和感を減らすことができる。

スペーサ１９は、袋体１１と同じ素材で形成され、伝播媒体１４と同じ物質が同じ密度で封入されているものであってもよい。この場合、接触したときの感触が袋体１１による感触と同様のものになるため、より違和感を減らすことができる。あるいは、スペーサ１９内に、空気などの気体が封入されたものでもよい。

また、スペーサ１９は、図８に示すように、隣接する袋体１１の間に、細い複数のスペーサ１９に分けて設けられているようにしてもよい。このような構成とした場合は、スペーサ１９の部分で保持部材１３を折り曲げることが容易になる。これにより、生体の表面が屈曲している箇所などに沿って、スペーサ１９を生体に接触させた状態で、保持部材１３を曲げることが容易にできるようになるので、形状追従性がよい。

上記実施形態では、生体刺激装置をベルト型とした例を挙げて説明したが、本発明は、例えば、アクチュエータ１２を備えた袋体１１を腕時計や車のシート等に取り付けて、生体表面（人間の皮膚）に刺激を与えるなど、生体表面に接する他の部材にも適用することが可能である。
また、アクチュエータ１２を備えた袋体１１を着衣等の保持部材や、帽子、ヘルメット等の保持部材に取り付けて、生体表面（人間の皮膚）の所定の箇所に刺激を与えるようにしてもよく、その適用範囲は任意である。
上記実施形態では、袋体１１の形状として平面視矩形状のものを例示したが、袋体の形状は、平面視円形状であってもよく、また、両端が閉塞した円筒状であってもよく、その形状は任意である。
上記実施形態では、袋体１１として、生体接触面１１ａ及び他方の面１１ｂを備えたものを例示したが、袋体は、生体接触面のみを備え、保持部材の一部の面を袋体の他方の面として用いることにより、他方の面を構成するシート状部材を省略してもよい。

１、２、３、４ 生体刺激装置
１０ ベルト
１１ 袋体
１１ａ 生体接触面
１１ｂ 他方の面
１２ アクチュエータ
１３ 保持部材
１４ 伝播媒体
１５ 屈曲波（ベンディングウェーブ）
１６ シート状部材
１９ スペーサ
２６、２７ （シート状部材）本体
２６１、２６２、２７１ （シート状部材）導電層

Claims (10)

1. 生体における刺激が付与される部位に接触可能な生体接触面を有する袋体と、
   前記袋体内に封入され、振動及び／又は圧力の伝播が可能な液体又はゲル状の物質からなる伝播媒体と、
   前記伝播媒体に振動及び／又は圧力を付与するアクチュエータと、
   を備え、
   前記アクチュエータから前記伝播媒体に付与された振動及び／又は圧力が、前記伝播媒体を介して前記袋体の前記生体接触面に伝播され、前記生体接触面の振動及び／又は圧力により生体を刺激する、生体刺激装置。
2. 前記袋体は、前記生体接触面を前記生体における刺激が付与される部位に接触させた状態を維持するために、前記生体に装着される保持部材に取り付けられている、請求項１に記載の生体刺激装置。
3. 前記保持部材は柔軟性を有する、請求項２に記載の生体刺激装置。
4. 前記保持部材は帯状体である、請求項２又は３に記載の生体刺激装置。
5. 前記アクチュエータが、前記袋体の延在方向に相互に離間して複数設けられている、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の生体刺激装置。
6. 前記袋体が、前記保持部材の長さ方向及び／又は幅方向に複数設けられ、夫々の前記袋体に前記アクチュエータが設けられている、請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の生体刺激装置。
7. 隣接する前記袋体の間に、スペーサが設けられている、請求項６に記載の生体刺激装置。
8. 前記スペーサは、前記袋体と同じ素材で形成され、前記スペーサ内には前記伝播媒体と同じ物質が封入されている、請求項７に記載の生体刺激装置。
9. 振動及び／又は圧力の伝播が可能な液体又はゲル状の物質からなる伝播媒体が封入され、生体における刺激が付与される部位に接触可能な生体接触面を有する袋体の前記生体接触面を、前記生体における刺激が付与される部位に接触させ、前記伝播媒体を介して前記袋体の前記生体接触面に伝播される振動及び／又は圧力により生体を刺激する、生体刺激方法。
10. 前記生体に装着される保持部材によって前記袋体の前記生体接触面を前記生体における刺激が付与される部位に接触させた状態を維持する、請求項９に記載の生体刺激方法。

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