JP4599883B2

JP4599883B2 - マッサージ装置

Info

Publication number: JP4599883B2
Application number: JP2004128846A
Authority: JP
Inventors: 茂堂埜; 亮彦斎藤; 孝夫後藤
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2004-04-23
Filing date: 2004-04-23
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2024-04-23
Also published as: JP2005304960A

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。

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）。
特開２００２−４８０５３号公報

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。

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。

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。

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、前記施療帯は、身体の施療部位に対し、前記弾性シートを筋肉側に配し、前記アクチュエータを骨側に配して巻装されることを特徴とする。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

次に各構成要素について詳説する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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））。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

（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。

実施形態１の一施療帯の展開状態の正面図である。実施形態１に用いる形状記憶合金体を示し、（ａ）はその一例の斜視図、（ｂ）は別の例の一部省略せる正面図、（ｃ）は他の例の一部省略せる正面図である。実施形態１に用いるコントローラの制御回路の構成図である。（ａ）は実施形態１の各施療帯を施療部位に巻装した状態の斜視図、（ｂ）は各施療帯の表面側を覆うカバーの斜視図である。実施形態１の一施療帯を示し、（ａ）は弾性シートの非連結状態の斜視図、（ｂ）は弾性シートの連結状態の斜視図である。（ａ）は実施形態１の制御回路に用いるデータベースのデータ内容の説明図、（ｂ）は実施形態１の施療帯の形状記憶合金体に印加する電圧の波形図、（ｃ）は実施形態１の施療帯の形状記憶合金体の温度制御の説明図である。実施形態１の施療部位に巻装した一施療帯の状態を示す図であって、（ａ）は（ａ）は形状記憶合金体の伸張時の使用状態図、（ｂ）は形状記憶合金体の収縮時の使用状態図である。実施形態１の動作説明用タイミングチャートである。実施形態１の施療部位に対する各施療帯の圧迫の遷移パターン図である。実施形態２の別の例を示す使用状態図である。実施形態２を施療部位に巻装した状態を示す図であって、（ａ）は形状記憶合金体の伸張時の使用状態図、（ｂ）は形状記憶合金体の収縮時の使用状態図である。実施形態３の構成説明図である。

符号の説明

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

Claims

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、前記施療帯は、身体の施療部位に対し、前記弾性シートを筋肉側に配し、前記アクチュエータを骨側に配して巻装されることを特徴とするマッサージ装置。
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請求項１記載のマッサージ装置。
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請求項１又は２記載のマッサージ装置。
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前記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請求項１乃至３の何れか記載のマッサージ装置。
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請求項４記載のマッサージ装置。
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請求項４記載のマッサージ装置。
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請求項１乃至６の何れか記載のマッサージ装置。