JP2016069761A - Rubber glove with electrode and manufacturing method thereof, and hand mold for manufacturing rubber glove with electrode - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電極付きのゴム手袋と、その製造方法及び当該方法に用いる手型に関するものである。 The present invention relates to a rubber glove with an electrode, a manufacturing method thereof, and a hand mold used in the method.
特許文献1には、手の指の所定箇所に電極を当て、電気刺激を与えることで、実際には機械的接触がない指先に触覚を起こさせる空間透明型触覚提示装置が開示されている。そして、実施形態として、執刀医が手術中に好ましくない動きを示したときには、電気刺激による触覚を与えて、注意を喚起する例が開示されている。 Patent Document 1 discloses a spatially transparent tactile sensation presentation apparatus that generates a tactile sensation on a fingertip that does not actually have mechanical contact by applying an electrode to a predetermined portion of a finger of a hand and applying electrical stimulation. And as an embodiment, when a surgeon shows an unfavorable movement during an operation, an example is disclosed in which a tactile sensation is given by electrical stimulation to draw attention.
この技術は、人差し指の両側面を走る求心性神経に電気刺激を与えることで、刺激位置とは異なる指先(求心性神経の機械受容器)に触覚を生じさせることを特徴とするものであるから、手術用メスや筆といった指先で保持する道具を電極に邪魔されることなく持つことができる。 This technology is characterized in that by applying electrical stimulation to afferent nerves running on both sides of the index finger, a tactile sensation is generated at a fingertip (afferent nerve mechanoreceptor) different from the stimulation position. It is possible to have a tool held by a fingertip such as a scalpel or a brush without being disturbed by the electrodes.
なお、当該技術では、指先に触覚を与えるが、指を本人の意思に反して動かす力までも生じさせるものではない。 In this technique, a tactile sensation is given to the fingertip, but the force to move the finger against the intention of the person is not generated.
一方、特許文献2には、電極を備えたゴム手袋による触覚発生装置が開示されている。
On the other hand,
上述のように、特許文献1には、当該装置を、手術中の執刀医への注意喚起に用いることが開示されており、指に対する電極の位置合わせについてはバンドが開示されている。しかし、手術に必須である手袋との関係については言及がない。この点、先にバンドを装着し、その上から手術用手袋を装着すると、装着中に手袋との摩擦でバンドがずれやすく、装着後は手袋が手に密着した状態となるので、バンド位置の修正が困難となり、指の適切な箇所に電気刺激を与えることができない。また、手術用手袋は絶縁性ゴムからなるため、手術用手袋の上からバンドを装着しても、指に電気刺激を与えることができない。 As described above, Patent Document 1 discloses that the apparatus is used for alerting a surgeon during surgery, and a band is disclosed for positioning an electrode with respect to a finger. However, there is no mention of the relationship with gloves that are essential for surgery. In this regard, if a band is attached first, and surgical gloves are worn from above, the band tends to slip due to friction with the glove during wearing, and the glove is in close contact with the hand after wearing. Correction becomes difficult and electrical stimulation cannot be applied to the appropriate part of the finger. In addition, since surgical gloves are made of insulating rubber, even if a band is worn over surgical gloves, electrical stimulation cannot be applied to the fingers.
一方、特許文献2には、予め指の装着部に電極を設けたゴム手袋が開示されている。また、電極と接続する電線については、導電性ゴム部と外皮との間に埋め込む構成が開示されている。しかし、電線に伸縮性はなく、ゴム手袋の伸縮に追従しないため、手袋が最も伸びる装着時に電線が切断する恐れがある。
On the other hand,
本発明は上述した課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、装着時に電線が切断する恐れがなく、しかも、指に対する電極の位置合わせ及び電気刺激の付与が確実な電極付きのゴム手袋を提供することである。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems. The object of the present invention is to provide an electrode that does not cause the electric wire to be cut at the time of wearing, and that can reliably align the electrode with the finger and apply electrical stimulation. It is to provide rubber gloves with.
上述した目的を達成するために本発明では、まず電極付きゴム手袋として、手型を二回にわたり絶縁性ゴムの液槽に浸漬して、内層と外層を形成する二重成型によって得る手袋本体と、該手袋本体の指の装着部に、肌側を露出して設けられ、当該露出部を介して装着した指の求心性神経に電気刺激を与える電極と、該電極に結線され、前記手袋本体の手の甲側に沿って配線する電線とを備え、前記電線は、前記内層と外層の間に挟み込んだ状態で、配線途中を蛇行状の伸び代部とするという特徴的手段を用いる。 In order to achieve the above-described object, in the present invention, as a rubber glove with an electrode, first, a glove body obtained by double molding that forms an inner layer and an outer layer by immersing a hand mold twice in an insulating rubber liquid tank; An electrode for exposing the skin side to the finger attachment portion of the glove body, and applying electrical stimulation to the afferent nerve of the finger attached through the exposed portion; and the glove body connected to the electrode And an electric wire that is wired along the back side of the hand, and the electric wire uses characteristic means that a middle part of the wiring is formed in a meandering extension margin portion while being sandwiched between the inner layer and the outer layer.
当該手段による電極付きゴム手袋によれば、電極をゴム手袋に一体的に設けたので、手袋を装着するだけで、電極の位置決めが完了する。なお、自身の手に応じたサイズの手袋を選択することで、電極の正確な位置決めが担保されることはもちろんである。そして、電極は肌側が露出して指に直接接触するので、電線を通じて電極に所定の電気信号を付与すれば、当該電極が接触する指の求心性神経が電気刺激され、その指の例えば指先に触覚を生じさせることができる。このような電気刺激による指への模擬的な触覚付与の原理は、特許文献1に記載されているとおりである。 According to the rubber glove with an electrode by the means, since the electrode is provided integrally with the rubber glove, positioning of the electrode is completed only by wearing the glove. Of course, the correct positioning of the electrodes is ensured by selecting a glove having a size according to the hand of the user. Since the electrode is exposed directly to the finger with the skin side exposed, if a predetermined electrical signal is applied to the electrode through the electric wire, the afferent nerve of the finger that comes into contact with the electrode is electrically stimulated, for example, at the fingertip of the finger A tactile sensation can be generated. The principle of giving a simulated tactile sensation to a finger by such electrical stimulation is as described in Patent Document 1.
また、電線は、配線途中に蛇行状の伸び代部を有しているので、ゴム手袋の装着時や手の動きによって手袋が伸びたとしても、これに追従して伸び代部が伸びるので、電線が切断されることはない。 In addition, since the electric wire has a meandering stretch margin part in the middle of the wiring, even if the glove stretches due to the wearing of rubber gloves or the movement of the hand, the stretch margin part extends following this, The electric wire is never cut.
さらに、電線は、手のひら側ではなく、手の甲側に沿って配線されているので、道具を持った状態で手の動きが邪魔されることがない。しかも、絶縁性ゴムからなる手袋本体の内外層の間に挟み込まれているので、裸線によって電線を構成した場合でも絶縁効果が得られ、汗や気体が電線に接触することがないため、誤動作も防止できる。 Furthermore, since the electric wires are wired not along the palm side but along the back side of the hand, the movement of the hand is not obstructed while holding the tool. Moreover, since it is sandwiched between the inner and outer layers of the glove body made of insulating rubber, even if the wire is configured with bare wire, an insulation effect is obtained, and sweat and gas do not contact the wire, so malfunction Can also be prevented.
本発明において、電極の数は限定せず、電気刺激を付与したい指の数等に応じて決すればよい。この点、医療用ツールなどの細長いツールを、人差し指と親指の2本を使って、いわゆる鉛筆持ちする場合、人差し指の第二関節付近の両側と、親指の第一関節付近二箇所の計四箇所に電気刺激を与えることによって、より確実に、人差し指と親指それぞれの指先に触覚を生じさせることができる。そこで、本発明では、一個の電極に一本の電線を結線した電気刺激モジュールを複数備えるという手段を用いる。しかし、電気刺激によって触覚を生じさせるためには、特許文献1に示されているように、最低でも0.1mAの電流が必要であり、そのためには、200Vの電圧を必要とし、特定の周波数の電気信号として電極に付与するが、このような電気を電線に流すと、電線周囲にノイズ系の高長波が発生する。したがって、本発明では、各組の電線を、通電時に互いに電気的干渉が生じない間隔をもって配線するという手段を用いる。 In the present invention, the number of electrodes is not limited, and may be determined according to the number of fingers to which electrical stimulation is to be applied. In this regard, when holding a so-called pencil with a long tool such as a medical tool using two fingers, the index finger and thumb, there are a total of four points on both sides near the second joint of the index finger and two near the first joint of the thumb. By applying electrical stimulation to the fingertips, it is possible to generate a sense of touch at the fingertips of the index finger and the thumb more reliably. Therefore, in the present invention, a means of providing a plurality of electrical stimulation modules in which one electric wire is connected to one electrode is used. However, in order to generate a tactile sensation by electrical stimulation, a current of at least 0.1 mA is required as shown in Patent Document 1, and for that purpose, a voltage of 200 V is required and a specific frequency is required. However, when such electricity is applied to the electric wire, a high-frequency wave of noise is generated around the electric wire. Therefore, in the present invention, means is used in which each set of wires is wired with an interval at which no electrical interference occurs when energized.
なお、電極は、端子がむき出しなのは好ましくないので、端子の少なくとも肌側露出部を、例えば導電性シリコーンなどの導電性ゴムで被覆したものであることが好ましい。肌に対して柔らかな接触が得られるからである。また、電極には、GND(アース)電極を含む場合もある。 In addition, since it is not preferable that the terminal is exposed, it is preferable that at least the skin side exposed portion of the terminal is covered with a conductive rubber such as conductive silicone. This is because a soft contact with the skin can be obtained. The electrode may include a GND (ground) electrode.
一方、上述のような、指の求心性神経を電気刺激する電極付きのゴム手袋を製造する方法として、本発明では、手型を絶縁性ゴムの液槽に浸漬して肌側となる内層を形成する内層形成工程と、当該工程後の手型に、肌側を露出可能に電極を配置すると共に、該電極に予め結線された電線を、途中、蛇行状の伸び代部を確保しつつ手の甲側に沿って配線する電極・電線配置工程と、当該工程後の手型を再度、絶縁性ゴムの液槽に浸漬して、前記電極及び電線を被覆する外層を形成する外層形成工程とを備える。 On the other hand, as a method for producing a rubber glove with an electrode for electrically stimulating the afferent nerve of the finger as described above, in the present invention, the inner layer on the skin side is immersed in a liquid tank of insulating rubber in the present invention. In the inner layer forming step to be formed and the hand mold after the step, an electrode is disposed so that the skin side can be exposed, and an electric wire previously connected to the electrode is connected to the electrode while securing a meandering extension margin on the way. An electrode / wire arrangement step for wiring along the side, and an outer layer forming step for immersing the hand mold after the step again in a liquid tank of insulating rubber to form an outer layer covering the electrode and the wire .
なお、外層形成工程にて本発明の手袋そのものの製造は完了するのであるが、これを使用するためには、手型から離型することはもちろんである。この離型は、通常どおり、手袋を裏返しながら行うため、電極の肌側露出部が外側に位置することになり、この状態で装着しても、有効な電気刺激を与えることができない。したがって、製品として出荷するためには、離型後の手袋を、再度、裏返す必要がある。つまり、外層形成工程後、離型前の手型に装着されている状態が、実際に使用する際の状態である。 In addition, although manufacture of the glove itself of this invention is completed in an outer layer formation process, in order to use this, it is needless to say that it releases from a hand mold. Since this mold release is performed while turning over the glove as usual, the skin side exposed portion of the electrode is located outside, and even if it is worn in this state, effective electrical stimulation cannot be given. Therefore, in order to ship as a product, it is necessary to turn the glove after mold release again. That is, after the outer layer forming step, the state of being attached to the hand mold before being released is the state when actually used.
上述のような電極付きゴム手袋を製造する際に用いる手型として、本発明では、表面に、電極の配置箇所、及び前記電極に結線する電線の配線パターンのそれぞれに対応する凹部及び溝を設けるという手段を用いる。 As a hand mold used in manufacturing the rubber gloves with electrodes as described above, in the present invention, the surface is provided with recesses and grooves corresponding to the positions of the electrodes and the wiring patterns of the wires connected to the electrodes. Use the means.
本発明の電極付きゴム手袋によれば、装着中や手の動作中に電線が切断することがなく、電極を常に正しい箇所に位置させ、電気的干渉や汗等による腐食を防止して、指に対して確実に所望の電気刺激を与えることができる。 According to the rubber glove with an electrode of the present invention, the electric wire is not cut during wearing or during the movement of the hand, the electrode is always positioned at the correct position, and corrosion due to electrical interference or sweat is prevented. Therefore, a desired electrical stimulation can be reliably applied.
また、本発明の製造方法によれば、裸線からなる電線を確実に絶縁性ゴムによって被覆し、絶縁効果と電線の保護効果を享受することができる。 Moreover, according to the manufacturing method of this invention, the electric wire which consists of bare wires can be reliably coat | covered with insulating rubber, and the insulation effect and the protection effect of an electric wire can be enjoyed.
さらに、本発明の手型によれば、容易且つ安定して電極を配置し、電線を配線することができる。 Furthermore, according to the hand mold of the present invention, the electrodes can be easily and stably arranged and the electric wires can be wired.
以下、本発明の好ましい実施の形態を添付した図面に従って説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る電極付きゴム手袋(右手用)であって、(a)は手のひら側、(b)は手の甲側を示している。図中、1a〜1eは五指に対応する指の装着部、2は手のひらの装着部、3は前腕の装着部、4は手の入れ口となるカフ部であって、(a)に示すように、この実施形態では、親指の装着部1aと人差し指1bとに各3つの電極5を設けている。なお、電極5のうち、各装着部1a・1bの両側面に設けた左右一対の電極5は、親指と人差し指のそれぞれに走る求心性神経に電気刺激を付与する刺激電極であり、各装着部1a・1bの中央に位置する電極は、GND電極である。ただし、電極5の数や配置は、この実施形態のものに限定されない。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a rubber glove with an electrode (for the right hand) according to an embodiment of the present invention, wherein (a) shows the palm side and (b) shows the back side of the hand. In the figure, 1a to 1e are finger attachment parts corresponding to five fingers, 2 is a palm attachment part, 3 is a forearm attachment part, and 4 is a cuff part serving as a hand slot, as shown in FIG. In addition, in this embodiment, three
これら電極5には、電気信号を伝達するための電線6が結線されており、この実施形態では、(b)に示すように、手のひらの装着部2及び前腕の装着部3の手の甲側に沿って配線し、カフ部4に導出している。なお、電線6の末端には適当なコネクタを設けることもあり、図例では、電線6の末端をカフ部4から突出しているが、その長さは手の動きを邪魔しない限り、自由である。
The
また、各電線6は、通電時に互いに電気的干渉を生じない間隔dをもって配線されている。この間隔dは、一例として8mmであるが、流れる電流の大きさや電圧に応じて設定する。
Moreover, each
さらに、各電線6は、配線途中に、左右に蛇行する伸び代部7を確保して配線されている。これは電線6を直線状に配線すると、手袋を装着するときの伸びによって切断する恐れがあるためであり、この伸び代部7によって手袋の伸びに追従することで切断を回避することができる。
Furthermore, each
図2は、本手袋の要部断面を示す模式図である。同図に示すように、本手袋は肌側の内層8と、その外面を覆う外層9の二層構造となっている。これらの層は、何れも絶縁性ゴムによって形成されており、後述する二重成型法により形成される。なお、内層8と外層9は、分離するものではなく、一体である。また、内層8と外層9を合わせた手袋の肉厚は、手術用であれば0.1mm〜0.2mm程度に設定されるが、これに限定するものではない。
FIG. 2 is a schematic view showing a cross section of the main part of the glove. As shown in the figure, the glove has a two-layer structure of an
そして、電極5は、外側に関しては外層9で絶縁被覆されているが、肌側に関しては内層8が存在せずに露出している。つまり、電極5の肌側露出部5aは絶縁されておらず、指に直接接触して電気刺激を与えることができる構造となっている。なお、この実施形態では、電極5の肌側露出部5aを導電性シリコーンなどの導電性ゴムによって構成しており、指への接触を柔らかなものとしている。
The
一方、電線6は、内層8と外層9の間に挟み込まれている。言い換えれば、電線6は内層8と外層9が一体となって形成される手袋の厚み内に埋め込まれている。これは電線6として、線径が極細で、しなやかさを有して、手の動きに対する影響が小さく、且つ、通電効率が良い、ナイロンに銀メッキを施した銀メッキ糸を採用したときに、これを絶縁性ゴムからなる内層8と外層9とで被覆して電気絶縁するためである。つまり、銀メッキ糸は裸線であるため、当該構成によって電気絶縁しているのである。また、このように電線6を被覆することで、汗や空気との接触を遮断し、ノイズの発生による誤動作を防止することもできる。
On the other hand, the
上記電極付きゴム手袋によれば、これを装着するとき、また、手を動かすときに手袋が伸びても、伸び代部7を設けたことによって、電線6が断線する恐れがない。そして、この電線6を適当な電気信号発生器(図示せず)と接続し、適当なタイミングで通電することにより、電極5が指の求心性神経を電気刺激し、その指に実際には機械的接触がないにもかかわらず、触覚を知覚させることができる。
According to the rubber glove with an electrode, even if the glove is stretched when it is worn or when a hand is moved, there is no fear that the
図3は、上記手袋の製造方法を示す工程図である。まず、(a)の内層形成工程では、通常どおり、手型10を絶縁性ゴムの液槽11に浸漬し、上述した内層8を形成する。つまり、浸漬後に、手型10を液槽11から取出し、乾燥等によって内層8が形成される。
FIG. 3 is a process diagram showing a manufacturing method of the glove. First, in the inner layer forming step (a), the
次に、(b)の電気刺激モジュールの配線工程では、予め電極5と電線6とが一対一で結線されている電気刺激モジュールを必要な組数用意し、それぞれを内層8の上からセットする。ここで、手型10は、図4に示すように、その表面に予め、電極5の配置箇所、及び電線6の配線パターンが彫り込まれている。つまり、電極5の配置箇所に対応する凹部12は、指の求心性神経に当接する位置に設けられ、上述した(円形の)絶縁性シリコーンを象った円形状の窪みによって構成され、電線6の配線パターンに対応する溝13は、蛇行状配線の伸び代部7を含めて全体が、上述した銀メッキ糸の線径に応じた幅と深さの溝によって構成されている。
Next, in the wiring process of the electrical stimulation module (b), the required number of electrical stimulation modules in which the
このように手型10には予め、電気刺激モジュールの配置・配線に対応する凹部12及び溝13が形成されているので、これに内層8の上から電極5及び電線6を嵌め込む等してセットすることによって、常に、同じ位置・配線でもって手型10に電極5を配置し、電線6を配線することができる。
Thus, since the
そして、外層形成工程(c)では、電極5と電線6とからなる電気刺激モジュールを必要数をセットした手型10を再度、絶縁性ゴムの液槽11に浸漬し、これら全組の電極5と電線6とを被覆する外層9を形成する。この外層9の形成においても、液槽11から手型10を取出し、乾燥・加硫等を施すことはもちろんである。
Then, in the outer layer forming step (c), the
なお、本発明の電極付きゴム手袋において、電極5は、図2にしたがって説明したように、その肌側露出部5aに内層6が存在せず、指に直接接触するように構成している。上記の製造方法において、このような構成とするためには、工程(a)の前に、手型10の電極配置箇所に対応する凹部12に、予めゴム液の付着を阻止するマスキングを施しておくか、工程(a)の後、工程(b)の前に、手型10に装着したままの状態で凹部12の内層6を切除するか、手型10から離型後に電極5を覆う内層6を切除するか、の何れかの手段により可能である。本発明において、何れの手段をも採ることができる。
In addition, in the rubber glove with an electrode of this invention, the
そして、工程(c)の後は、手型10から手袋を離型する。このとき、通常、手袋を裏返しながら離型するが、そうすると電極5の肌側露出部5aが外側に露出することになり、そのままの状態では手袋を使用することができない。したがって、裏返しによって手袋を手型10から離型したときは、この手袋を再度、裏返して、工程(c)と同じ状態に戻して、これを出荷することになる。
Then, after the step (c), the gloves are released from the
本発明の電極付き手袋は、特許文献1に示された用途、即ち、医療用(歯科を含む)の手袋として使用することができる。しかし、用途はこれに限定されず、指先を使う者に対して、電気刺激による触覚で、注意等を喚起することが有効な全ての用途に利用可能である。 The glove with an electrode of the present invention can be used as an application shown in Patent Document 1, that is, a glove for medical use (including dentistry). However, the application is not limited to this, and it can be used for all applications in which it is effective to alert a user who uses a fingertip with a tactile sense by electrical stimulation.
1a〜1e 指の装着部
2 手のひらの装着部
3 前腕の装着部
4 カフ部
5 電極
5a 肌側露出部
6 電線
d 電線の配線間隔
7 電線の伸び代部
8 内層
9 外層
10 手型
11 絶縁性ゴムの液槽
12 電極の配置箇所に対応する凹部
13 電線の配線パターンに対応する溝
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記電線は、前記内層と外層の間に挟み込んだ状態で、配線途中を蛇行状の伸び代部としたことを特徴とする電極付きゴム手袋。 A glove body obtained by double molding that forms the inner layer and the outer layer by dipping the hand mold twice in a liquid tank of insulating rubber, and the skin side is provided on the finger mounting part of the glove body. An electrode for applying electrical stimulation to the afferent nerve of a finger attached through the exposed portion, and an electric wire connected to the electrode and wired along the back side of the hand of the glove body,
The rubber glove with an electrode, wherein the electric wire is sandwiched between the inner layer and the outer layer, and a middle part of the wiring is formed into a meandering extending margin.
当該工程後の手型に、肌側を露出可能に電極を配置すると共に、該電極に結線した電線を、蛇行状の伸び代部を形成しつつ手の甲側に沿って配線する工程と、
当該工程後の手型を再度、絶縁性ゴムの液槽に浸漬して、前記電極及び電線を被覆する外層を形成する外層形成工程とを備えることを特徴とした電極付きゴム手袋の製造方法。 An inner layer forming step of immersing the hand mold in a liquid tank of insulating rubber to form an inner layer on the skin side;
In the hand mold after the step, the electrode is disposed so that the skin side can be exposed, and the wire connected to the electrode is wired along the back side of the hand while forming a meandering extension margin,
A method for producing a rubber glove with an electrode, comprising: an outer layer forming step of immersing the hand mold after the step in a liquid tank of insulating rubber again to form an outer layer covering the electrode and the electric wire.
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