JP2020039599A

JP2020039599A - 電気刺激装置及び電気刺激方法

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Publication number: JP2020039599A
Application number: JP2018169446A
Authority: JP
Inventors: 秀生岡野; Hideo Okano; 伸哉目黒; Shinya MEGURO; 武弘田川; Takehiro Tagawa; 拳草野; Ken KUSANO
Original assignee: Asics Corp; AI Silk Corp
Current assignee: Asics Corp; AI Silk Corp
Priority date: 2018-09-11
Filing date: 2018-09-11
Publication date: 2020-03-19

Abstract

【課題】広い範囲に電気的刺激を与えることができる電気刺激装置及び電気刺激方法を提供する。【解決手段】電気刺激装置１は、４つ以上の電極を有する電極群１０と、この電極群１０にエネルギーを与える駆動手段２０と、電極群１０が所定の位置に配置された衣類３０とを備えている。駆動手段２０は、電極群１０のうち１つの電極を第１極性、残りの電極を第２極性とし、第１極性とする電極を順番に切り替えて電極群１０にエネルギーを与えるように構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、３つ以上の電極を有する電極群を用いて身体に電気的刺激を与える電気刺激装置及び電気刺激方法に関する。

近年、身体の所定位置に電極を接触させて身体に電気的刺激を与え、筋肉のトレーニング等を行う電気刺激装置が知られている。このような電気刺激装置としては、例えば、特定の対となる電極にエネルギーを与え、それらの電極間に電気的刺激を与えるものがある。例えば、特許文献１には、患者の身体の腰下部に適用される第１の電極と、患者の身体の対向する脇腹に各々適用される第２及び第３の電極と、第２電極と第３電極との間に流れる筋肉刺激電流パルスの第１群と、第１の電極と第２及び第３の電極との間に流れる筋肉刺激電流パルスの第２群とを与えるように、電極にエネルギーを与えるために準備された駆動回路とを含む装置が記載されている。

特表２０１２−５３１９９０号公報

しかしながら、特許文献１の装置では、第２電極と第３電極との間に流れる筋肉刺激電流パルスと、第１の電極と第２及び第３の電極との間に流れる筋肉刺激電流パルスとを与えるように電極にエネルギーを与えているので、電気的刺激を与える方向の広がりが小さく、広い範囲に電気的刺激を与えることが難しいという問題があった。広い範囲に電気的刺激を与える方法としては、電極を大きくすることが考えられるが、電極を大きくすると、広い面積に連続して電気的刺激が与えられるので、弛緩動作が不十分となり、筋肉疲労や、利用者が不快な感覚を受けてしまう場合があるという問題があった。

本発明は、このような問題に基づきなされたものであり、広い範囲に電気的刺激を与えることができる電気刺激装置及び電気刺激方法を提供することを目的とする。

本発明の電気刺激装置は、３つ以上の電極を有する電極群と、この電極群のうち１つの電極を第１極性、残りの電極を第２極性とし、第１極性とする電極を順番に切り替えて電極群にエネルギーを与える駆動手段とを備えたものである。

本発明の電気刺激方法は、３つ以上の電極を有する電極群を用いて身体に電気的刺激を与えるものであって、電極群のうち１つの電極を第１極性、残りの電極を第２極性とし、第１極性とする電極を順番に切り替えて電極群にエネルギーを与えるものである。

本発明によれば、電極群のうち１つの電極を第１極性、残りの電極を第２極性とし、電極群において第１極性とする電極を順番に切り替えるようにしたので、第１極性とされた１つの電極と、第２極性とされた他の電極との間に、複数の方向に広がりを持って電気刺激を与えることができる。よって、第１極性の電極を順番に切り替えることにより、電極群を配置した範囲全体に電気刺激を与えることができる。また、同一の箇所に連続して電気刺激が与えられることを抑制することができ、弛緩動作を可能とすることができる。従って、早期の筋肉疲労や、利用者が不快な感覚を受けることを抑制することができる。

また、少なくとも、第１電極を右側腹直筋に対応して配置し、第２電極を左側腹直筋に対応して配置し、第３電極を右側腹斜筋に対応して配置し、第４電極を左側腹斜筋に対応して配置し、第１電極と第２電極とが連続して第１極性とならないように第１極性とする電極を順番に切り替えるようにすれば、近くに配置される第１電極と第２電極との近傍の筋肉に連続して電気的刺激が与えられて弛緩動作が不十分となることを抑制することができる。よって、電極群を配置した範囲全体において、より効果的に弛緩動作を可能とすることができ、早期の筋肉疲労や、利用者が不快な感覚を受けることを抑制することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る電気刺激装置の構成を表す図である。図１に示した駆動手段の回路構成を表す図である。図１に示した駆動手段により電極群にエネルギーを与える際の第１電極の順番を表す図である。本発明の第２の実施の形態に係る電気刺激装置の構成を表す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電気刺激装置１の構成を表すものである。図２は、電気刺激装置１の回路構成を表すものである。この電気刺激装置１は、例えば、利用者に電気的刺激を与えるものであり、４つ以上の電極を有する電極群１０と、この電極群１０にエネルギーを与える駆動手段２０と、電極群１０が所定の位置に配置された衣類３０と、駆動手段２０を制御する制御手段４０とを備えている。

電極群１０は、例えば、利用者の身体に接触して所定の位置に配置される。本実施の形態では、電極群１０は、胴体、具体的には腹部に配置され、少なくとも、右側腹直筋に対応して配置される第１電極１１と、左側腹直筋に対応して配置される第２電極１２と、右側腹斜筋に対応して配置される第３電極１３と、左側腹斜筋に対応して配置される第４電極１４とを有している。

駆動手段２０は、電極群１０のうち１つの電極を第１極性、残りの電極を第２極性とし、第１極性とする電極を順番に切り替えて電極群１０にエネルギーを与えるように構成されている。これにより、第１極性とされた１つの電極から第２極性とされた他の複数の電極の方向に広がりを持って電気刺激を与えることができると共に、同一の箇所に連続して電気刺激が与えられることを抑制し、弛緩動作を可能とすることができるようになっている。なお、第１極性と第２極性は異なる極性であり、例えば、第１極性は正極、第２極性は負極、又は、第１極性は負極、第２極性は正極である。

また、駆動手段２０は、第１極性とする電極の切り替えにおいて、第１電極１１と第２電極１２とが連続して第１極性とならない順番とするように構成されていることが好ましい。腹直筋に対応して配置される第１電極１１と第２電極１２とは物理的に近い位置にあるので、連続して第１極性とすると、第１電極１１及び第２電極１２の近傍の筋肉は短い間隔で連続して電気的刺激を受けることになり、弛緩動作が不十分となり、早期の筋肉疲労や、利用者が不快な感覚を受けてしまうからである。これに対して、腹斜筋に対応して配置される第３電極１３及び第４電極１４は物理的に離れた位置関係になり、また、第１電極１１及び第２電極１２との距離も離れているので、このような問題がない。

例えば、駆動手段２０は、図３に示したように、第１極性とする電極を第１電極１１、第４電極１４、第２電極１２、第３電極１３の順に繰り返して切り替えるように構成されていることが好ましい。なお、図３では、第１極性とする電極を網掛けで表し、第２極性とする電極を梨地で表している。

駆動手段２０は、例えば、衣類３０に対して配設されている。駆動手段２０の回路構成としては、例えば、図示しない電源に接続され、高圧の直流電圧を生成する高圧生成回路２１と、この高圧生成回路２１に接続され、波形を整形する高圧整形回路２２と、この高圧整形回路２２及び電極群１０の各電極に接続され、電極群１０の各電極に刺激波形を出力する刺激波形出力回路２３とを有している。

高圧生成回路２１は、生成する電圧値が一定に定められていてもよいが、制御手段４０により、生成する電圧値を変更できるように構成されていることが好ましい。高圧整形回路２２は、整形後の波形が一定に定められていてもよいが、制御手段４０により、波形を変更できるように構成されていることが好ましい。刺激波形出力回路２３は、例えば、電極群１０のうち１つの電極を第１極性、残りの電極を第２極性とし、第１極性とする電極を順番に切り替えて各電極間に電圧を印加するように構成されており、第１電極とする電極を切り替える順番は、例えば、上述したように設定されている。

駆動手段２０は、また、例えば、電極群１０の各電極が利用者の身体から離れたことを検出する電極剥離検知手段２４を有していることが好ましい。電極剥離検知手段２４は、例えば、電極群１０の各電極及び制御手段４０と接続されており、電極の剥離を検出すると、制御手段４０に剥離信号を出力するように構成されている。

衣類３０は、身に着けるものであればどのようなものでもよい。例えば、図１に示したようなランニングシャツやＴシャツのように胴体を覆うものでもよいが、腹部に巻き付ける帯状またはベルト状とされていてもよい。なお、図１では袖なしのものを示したが、袖を有していてもよく、また、上半身のみでなく、下半身を覆う部分を有していてもよい。また、衣類３０は、伸縮性を有する材料により構成されることが好ましい。電極群１０を身体に密着させることができるからである。

制御手段４０は、例えば、衣類３０に配設されずに、手元に置いて制御できるように構成されている。制御手段４０と駆動手段２０とは、有線により接続されていてもよく、無線により接続されていてもよい。制御手段４０には、また、例えば、駆動手段２０に駆動及び停止を指示するスイッチが設けられていることが好ましい。

なお、電極群１０の各電極は、例えば、基材に導電性高分子が付着された導電体により構成することができる。基材を構成する材料はどのようなものでもよいが、繊維が好ましく、例えば、シルク及び木綿等の天然繊維、及び、合成繊維等の化学繊維からなるうちの少なくとも１種を含むものが好ましい。導電性高分子としては、例えば、ポリ３，４−エチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）が好ましく挙げられる。導電体は、例えば、基材に付着させた導電性高分子の単量体を酸化剤により重合させることにより得ることができる。その際、導電性高分子の単量体と共に、導電性高分子に導電性を発現させるためのドーパント、又は、増粘剤を基材に付着させてもよい。

酸化剤としては、例えば、鉄塩が好ましく挙げられる。ドーパントとしては、例えば、ｐ−トルエンスルホン酸が好ましく挙げられ、ｐ−トルエンスルホン酸の鉄塩（ｐＴＳ）を用いるようにすれば、酸化剤及びドーパントとして機能させることができるのでより好ましい。ドーパントとしては、他にも、アセトニトリルやトリフルオロ酢酸などが挙げられる。増粘剤は、導電性高分子のにじみを小さくすると共に、単量体の重合反応を促進させるためのものである。増粘剤としては、導電性高分子の重合反応に反応しないものが好ましく、例えば、グルセロール、ポリエチレングリコール、ゼラチン、又は、多糖類が好ましく挙げられる。

電極群１０の各電極は、例えば、衣類３０を構成する繊維を基材とし、導電性高分子を印刷等により付着させて、衣類３０に直接形成してもよく、また、衣類３０とは別に用意した基材に導電性高分子を付着させて形成した導電体を衣類３０に貼り付けたり縫い付けたりすることにより配設するようにしてもよい。電極群１０の各電極と駆動手段２０とを接続する導線１５についても、電極群１０と同様に構成することができる。

この電気刺激装置１は、次のようにして用いられる。まず、利用者は衣類３０を身に着けることにより、電極群１０の各電極を身体の所定の位置に配置する。次いで、制御手段４０により駆動手段２０に駆動を指示する。駆動手段２０では、例えば、電極群１０のうち１つの電極を第１極性、残りの電極を第２極性とし、第１極性とする電極を順番に切り替えて電極群１０にエネルギーを与える。これにより、第１極性とされた１つの電極から第２極性とされた他の複数の電極の方向に広がりを持って電気刺激が与えられる。

また、第１電極とする電極を切り替える順番は、例えば、第１電極１１と第２電極１２とが連続して第１極性とならないようにし、具体的には、第１電極１１、第４電極１４、第２電極１２、第３電極１３の順に切り替えることが好ましい（図３参照）。これにより、物理的に近い位置にある第１電極１１と第２電極１２との近傍にある筋肉に短い間隔で連続して電気的刺激が与えられることがなく、弛緩動作を十分に行うことができる。

このように本実施の形態によれば、電極群１０のうち１つの電極を第１極性、残りの電極を第２極性とし、電極群１０において第１極性とする電極を順番に切り替えるようにしたので、第１極性とされた１つの電極と、第２極性とされた他の電極との間に、複数の方向に広がりを持って電気刺激を与えることができる。よって、第１極性の電極を順番に切り替えることにより、電極群１０を配置した範囲全体に電気刺激を与えることができる。また、同一の箇所に連続して電気刺激が与えられることを抑制することができ、弛緩動作を可能とすることができる。従って、早期の筋肉疲労や、利用者が不快な感覚を受けることを抑制することができる。

また、少なくとも、第１電極１１を右側腹直筋に対応して配置し、第２電極１２を左側腹直筋に対応して配置し、第３電極１３を右側腹斜筋に対応して配置し、第４電極１４を左側腹斜筋に対応して配置し、第１電極１１と第２電極１２とが連続して第１極性とならないように第１極性とする電極を順番に切り替えるようにすれば、近くに配置される第１電極１１と第２電極１２との近傍の筋肉に連続して電気的刺激が与えられて弛緩動作が不十分となることを抑制することができる。よって、電極群を配置した範囲全体において、より効果的に弛緩動作を可能とすることができ、早期の筋肉疲労や、利用者が不快な感覚を受けることを抑制することができる。

（第２の実施の形態）
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る電気刺激装置２の構成を表すものである。この電気刺激装置２は、電極群２１０が３つの電極を有するものである。電極群２１０は、例えば、利用者の身体に接触して所定の位置に配置される。本実施の形態では、胴体、具体的には腹部に配置され、電極群２１０は、腹直筋に対応して配置される第１電極２１１と、右側腹斜筋に対応して配置される第２電極２１２と、左側腹斜筋に対応して配置される第３電極２１３とを有している。

駆動手段２２０は、第１の実施の形態と同様に、電極群２１０のうち１つの電極を第１極性、残りの電極を第２極性とし、第１極性とする電極を順番に切り替えて電極群２１０にエネルギーを与えるように構成されている。第１極性とする電極の切り替える順番は、例えば、第１電極２１１、第２電極２１２、第３電極２１３の順に繰り返すようにしてもよく、第１電極２１１、第３電極２１３、第２電極２１２の順に繰り返すようにしてもよく、第１電極２１１、第２電極２１２、第１電極２１１、第３電極２１３の順に繰り返すようにしてもよい。

他は、第１の実施の形態と同様の構成を有している。よって、本実施の形態によっても、第１極性の電極を順番に切り替えることにより、電極群２１０を配置した範囲全体に電気刺激を与えることができる。また、同一の箇所に連続して電気刺激が与えられることを抑制することができ、弛緩動作を可能とすることができる。

以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態では、各構成要素についても具体的に説明したが、全ての構成要素を備えていなくてもよく、他の構成要素を備えていてもよい。

また、上記実施の形態では、電極群１０，２１０が４つ又は３つの電極を有する場合について具体的に説明したが、本願発明は少なくとも３つの電極を有する場合について適用することができ、電極群１０の電極の数は５つ以上でも同様の効果を得ることができる。更に、上記実施の形態では、各電極について具体的に説明したが、これらの少なくとも一部に加えて、又は、これらの少なくとも一部に変えて、他の電極を有していてもよい。

加えて、上記実施の形態では、電極群１０を衣類３０に対して配設する場合について説明したが、電極群１０の各電極を個別に身体に直接配設するようにしてもよく、また、電極群１０を身体の所定の位置に配置できるようにまとめて配設部材に対して配設し、配設部材を身体に対して固定することにより、電極群１０をまとめて身体の所定の位置に配置するようにしてもよい。

更にまた、上記実施の形態では、電極を腹部において右側腹直筋、左側腹直筋、右側腹斜筋、左側腹斜筋に対応して設ける場合について説明したが、本願発明は電極の配置位置に関係なく、適用することができる。例えば、電極を腹部の他の位置に配置してもよく、また、腹部に限らず、背面に配置してもよく、背面と腹部に配置してもよい。更に、胴体に限らず、腕、又は、大腿部等の脚に配置してもよい。

１…電気刺激装置、１０…電極群、１１…第１電極、１２…第２電極、１３…第３電極、１４…第４電極、１５…導線、２０…駆動手段、２１…高圧生成回路、２２…高圧整形回路、２３…刺激波形出力回路、２４…電極剥離検知手段、３０…衣類、４０…制御手段、２…電気刺激装置、２１０…電極群、２１１…第１電極、２１２…第２電極、２１３…第３電極、２２０…駆動手段

Claims

３つ以上の電極を有する電極群と、
この電極群のうち１つの電極を第１極性、残りの電極を第２極性とし、第１極性とする電極を順番に切り替えて前記電極群にエネルギーを与える駆動手段と
を備えたことを特徴とする電気刺激装置。
前記電極群は、４つ以上の電極を有することを特徴とする請求項１記載の電気刺激装置。
前記電極群は、少なくとも、右側腹直筋に対応して配置される第１電極と、左側腹直筋に対応して配置される第２電極と、右側腹斜筋に対応して配置される第３電極と、左側腹斜筋に対応して配置される第４電極とを有し、
前記駆動手段は、前記第１電極と前記第２電極とが連続して第１極性とならないように第１極性とする電極を切り替える
ことを特徴とする請求項２記載の電気刺激装置。
前記駆動手段は、第１極性とする電極を第１電極、第４電極、第２電極、第３電極の順に切り替えることを特徴とする請求項３記載の電気刺激装置。
前記電極群が所定の位置に配置された衣類を備えたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１に記載の電気刺激装置。
３つ以上の電極を有する電極群を用いて身体に電気的刺激を与える電気刺激方法であって、
前記電極群のうち１つの電極を第１極性、残りの電極を第２極性とし、第１極性とする電極を順番に切り替えて前記電極群にエネルギーを与える
ことを特徴とする電気刺激方法。
４つ以上の電極を有する電極群を用いて身体に電気的刺激を与えることを特徴とする請求項６記載の電気刺激方法。
前記電極群の電極として、少なくとも、第１電極を右側腹直筋に対応して配置し、第２電極を左側腹直筋に対応して配置し、第３電極を右側腹斜筋に対応して配置し、第４電極を左側腹斜筋に対応して配置すると共に、前記電極群において第１極性の電極を順番に切り替える際に、前記第１電極と前記第２電極とが連続して第１極性とならないように、前記電極群にエネルギーを与えることを特徴とする請求項６又は請求項７記載の電気刺激方法。