JP4609923B2 - 弾性着衣 - Google Patents

Description

本発明は、弾性繊維を介して着圧の生成が自在に編成される弾性ストッキングを含む各種の弾性布地の部分面領域に対し導電部位を形成してその着用時に低周波治療を行ったり生体電気信号を取得することができるようにした弾性着衣に関する技術である。

心電図は、心臓の拍動に伴って発生する微小な電気的変化を人間等の体表面に接触させた電極から取り出し、これを増幅し波形として記録したものであり、実際の測定に当たっては、通常、体表面に１０個前後の電極を配置した上で、これらのうちから適宜の２個を順次選び出しながらその都度、電位変化を取り出すことにより行われている。

また、筋電図は、例えば骨格筋が収縮する際に発生する筋電位（活動電位）の変化を皮膚の上から電極を介して取り込んで記録したものであり、この際に記録される筋電位の変化は、小児麻痺などの運動系の疾患や脊髄の疾患の診断等に役立つとされている。以下、心電図測定や筋電図測定に用いられる電極を「記録電極」と称する。

一方、低周波治療は、体表面に一定のリズムをもった弱い電流を導子と称される電極（以下、「刺激電極」という。）から流して刺激を与え、これにより肩こり等に有効なマッサージのような効果が得られるようにしたものである。この場合、体表面には、通常、プラス側とマイナス側とからなる２個の刺激電極を配置し、良導体である人体を介してプラス側からマイナス側へと電流を流すことができることになる。

また、これらの記録電極や刺激電極としては、一般に、刺激の強い侵襲的な針電極のほか、刺激が緩和される非侵襲的な金属板電極や導電性シリコン電極などが用いられている。このうち、非侵襲的な金属板電極は、皮膚との間に導電性クリームあるいは食塩水を含浸させたガーゼを介在させた上で、上からバンドなどで位置固定して使用されることになる。また、同じく非侵襲的な導電性シリコン電極の場合は、シリコン自体が保持している粘着性を利用して皮膚に位置固定して使用されることになる。

しかし、金属板電極をバンドで位置固定する場合は、その際の固定操作に時間と熟練とを要する煩雑さがあり、導電性シリコン電極をその粘着性により位置固定する場合には、軽度の運動によってさえも簡単に剥がれ落ちてしまうという不安定さがあった。

ところで、上記した低周波治療は、長時間にわたり不自然な姿勢を強いられる旅行者や、外科手術中や手術後のほか、長期臥床者に発生しがちだった深部静脈血栓症に対しても有効であることが知られている。特に、上記低周波治療は、サポータや弾性ストッキングなどと併用することで得られる筋収縮による血流増加と筋ポンプ作用との相乗効果のもとで、より優れた血液うっ滞防止効果を得られることが知られている。

かかる観点に立脚するものとしては、従来より下肢の血行障害とその随伴症状とを予防する低周波刺激装置としてエコノミークラス症候群予防装置が提案されている。この装置は、サポータなどの内面に一対の刺激電極を設け、これらの各刺激電極に対し電気刺激を与えるための刺激装置をコードを介して接続することにより形成されている。
特開２００２−２２４２２７号公報

また、弾性ストッキングを利用したものとしては、弾性ストッキングに設けた孔の周囲を高導電性接着剤で浸潤し、この孔部位に厚さ０．５ｍｍの導電性ゴムを上下両面からサンドイッチ状に重ね合わせてなる低周波治療用の弾性ストッキングも既に提案されている。
特開２００３−３３９８８３号公報

しかし、特許文献１に開示されているエコノミークラス症候群予防装置による場合には、その装着部位が下肢に限定されてしまう問題があるほか、刺激電極の構造が必ずしも具体的には開示されていないために実用性に乏しいという問題があった。

また、特許文献２に開示されている低周波治療用の弾性ストッキングによる場合には、弾性ストッキングを装着する際の伸びに導電性ゴムの側の伸びが十分には追随することができず、使用を繰り返すうちに導電性ゴムが弾性ストッキング側から剥落するおそれがあるという問題があった。

本発明は、従来技術にみられた上記課題に鑑み、その着用時に電極を構成する面状導電層を体表面の所定位置に自動的に配置することができるばかりでなく、着衣時や脱衣時に発生する布地自体の伸縮作用に対し面状導電層自体も一体的に追随させて繰返し使用に耐える実用性と耐久性とを付与することで、低周波治療をしたり生体電気信号を取得する際に好適な弾性着衣を提供することに目的がある。

本発明は、上記目的を達成すべくなされものであり、弾性繊維を介して着圧の生成を自在に形成された弾性布地と、該弾性布地に対しその伸縮時に一体的となっての追随を可能に編み込まれる導電繊維とで少なくとも構成され、前記弾性布地の少なくとも１以上の部分的面領域には、その着用時に体表面と接触する裏面側への前記導電繊維の表出量を表面側への表出量より多くすべく、前記弾性布地の所定の範囲内で横方向に向かうフロート編みによる前記導電繊維の編み込みを、前記弾性布地の所定の範囲内での縦方向に各目毎に繰り返し行ってなる面状導電層を形成したことを最も主要な特徴とする。

また、前記面状導電層の表面側の適位置には、接続端子を設置して電極を形成することができる。この場合、前記接続端子は、その設置位置と対応する前記面状導電層の裏面部位が体表面に対し非導通となる絶縁状態のもとで設置することもできる。しかも、前記電極は、低周波治療のために筋肉を刺激する刺激電極や生体電気信号を取得するための記録電極として形成することができる。

本発明によれば、弾性ストッキングを含む弾性着衣は、その所定部位に着用時に体表面と接触する裏面側への表出量を表面側への表出量より多くなるように導電繊維を編み込んでなる面状導電層を備えているので、これを単に着用するという簡単な作業で直ちに面状導電層の裏面を介して確実に体表面の所定位置に電気的に導通接触させることができる。また、前記面状導電層は、弾性布地側に編み込んで一体化されているので、これを着用して激しい運動をしても位置ずれを起こさないばかりでなく、違和感のない好もしい装着感を得ることもできる。

さらに、前記面状導電層は、着衣時や脱衣時に発生する布地自体の伸縮作用に対し一体的に追随させることで位置ずれを起こすことなく当初の機能を安定的に維持させてやることができるので、弾性ストッキングを含む弾性着衣に対し繰返し使用に耐える実用性と耐久性とを付与してやることができる。また、弾性着衣が弾性ストッキングである場合には、予め適正に付与されている所定の圧迫圧に事後的に影響を及ぼすことなく前記面状導電層を組み込むことができる。

しかも、前記面状導電層に接続端子を設置して電極を形成した場合には、該電極を低周波治療のために筋肉を刺激する刺激電極や生体電気信号を取得するための記録電極として効果的に使用することができる。

図１は、本発明を人体下肢用の弾性ストッキングに適用した場合の一例を示す説明図であり、図２は、図１における面状導電層２２部分の編み組織につきこれを表面側からみた場合を拡大して示す説明図である。

これらの図によれば、弾性着衣１１として例示した弾性ストッキング１２は、その着用時に人体下肢５１の体表面５２における例えばひらめ筋の適宜部位と対面する２カ所に電極２１が各別に配設されており、各電極２１は、それぞれコード４２を介して低周波治療器、心電計および筋電計等を含む各種の器機本体４１側に電気的に接続できるようになっている。

すなわち、弾性ストッキング１２は、例えば図２に示すようにナイロン糸など適宜の繊維糸１４を用いた平編みにより編み地本体１３が編成されており、この編み地本体１３には、ポリウレタン弾性糸など適宜の弾性繊維１６が横方向（周方向）に編み目を形成せずに編み目の間を通していくインレイ編みで挿入され、これを縦方向（上下方向）で一目置きとなるようにして繰り返し挿入されており、これにより着用時に安定した着圧や強い着圧を生成する適宜の圧迫圧を備えた弾性布地１５としての機能が付与されている。

また、図１に示すように弾性ストッキング１２の２カ所に設けてある各電極２１は、体表面５２と直に接触する図３に示す裏面２４側への表出量が表面２３側への表出量より多くなるように弾性布地１５に導電繊維２５を編み込んで形成される面状導電層２２と、該面状導電層２２の表面２３側に設置された接続端子２６とでそれぞれが形成されている。

このうち、面状導電層２２は、図２に示すように弾性布地１５の横方向に導電繊維２５を２目飛ばした状態のフロート編みで編み込み、これを縦方向で各目毎に繰り返すことでいわゆるモーレー状となって部分的面領域に形成されている。また、このようにフロート編みとすることにより、面状導電層２２は、体表面５２と直に接触する裏面２４側への導電繊維２５の表出量を表面２３側への表出量より多くして形成することができることになる。

また、導電材からなる接続端子２６は、図３に示すようにその底面２７に掛止用凹部２８を有する基台部２７と、該基台部２７の上面中央部から突設された嵌合突起３０とを備えて形成されており、底面２７に位置する掛止用凹部２９が面状導電層２２の表面２３と密着する位置関係で配置される。

このようにして配置された接続端子２６は、面状導電層２２の裏面２４側に適宜の当て布３２を介在させて配置される止着材３３が備える掛止爪３４を、面状導電層２２を貫通させて掛止用凹部２９に掛止させるかしめ構造により止着材３３と一体的となって位置固定されることで設置されている。

このとき、止着材３３を絶縁材を用いて形成してある場合には、着用時における面状導電層２２の裏面２４側が絶縁材である止着材３３を介して体表面に接触する。このため、接続端子２６の設置位置と対応する面状導電層２２の裏面部位は、止着材３３を介することで体表面に対し非導通となる絶縁状態のもとで接触することになるので、面状に拡散された緩やかな刺激を与えることができる刺激電極として好適に用いることができることになる。

また、止着材３３を導電材を用いて形成してある場合には、着用時における面状導電層２２の裏面２４側が導電材である止着材３３を介して体表面５２と接触することになるので、生体電気信号を取得するための記録電極として好適に用いることができることになる。

次に、本発明の作用を図１に示す人体下肢用の弾性ストッキング１２を例に説明すれば、該弾性ストッキング１２は、ひらめ筋の適宜部位と対面する弾性布地１５の２カ所に面状導電層２２と接続端子２６とからなる電極２１が一体となって形成されているので、これを着用することにより面状導電層２２の裏面２４側を人体下肢５１の体表面５２における所定位置に直に接触させることができる。

しかも、導電繊維２５は、面状導電層２２の裏面２４側の表出量が表面２３側の表出量よりも多くなるようにして編み込まれているので、体表面５２と確実に導通させることができる。また、面状導電層２２は、着衣時や脱衣時に発生する弾性布地１５自体の伸縮作用に対し一体的に追随させることで所定の圧迫圧に影響を及ぼすことなく当初の機能を安定的に維持させてやることができる。したがって、弾性ストッキング１２には、繰返し使用に耐える実用性と耐久性とを付与してやることができる。

かくして、弾性ストッキング１２を着用した後は、図１および図３に示すように各接続端子２６の嵌合突起３０に対しコード４２側の接続端子４３が備える図示しない嵌合部を各別に嵌着することで、各電極２１と機器本体４１との間を電気的に接続することができる。

このため、機器本体４１が低周波治療器であれば、一対の電極２１，２１をプラス側の刺激電極から人体下肢５１を介してマイナス側の刺激電極へと一定のリズムをもった弱い電流を流してひらめ筋に刺激を与えるために使用することができ、これにより筋収縮による血流増加と筋ポンプ作用との相乗効果のもとで、優れた血液うっ滞防止効果を得ることができる。

しかも、電極２１の接続端子２６が絶縁材からなる止着材３３により弾性ストッキング１２側に位置固定されている場合には、接続端子２６の設置位置と対応する面状導電層２２の裏面部位は止着材３３を介して、つまり絶縁された状態で体表面５２に接触することになるので、面状に拡散された緩やかな刺激を与えることができる刺激電極としてより好適に用いることができる。また、電極２１の接続端子２６を所望により導電材からなる止着材３３により位置固定されている場合には、侵襲的な刺激電極として使用することもできる。

一方、機器本体４１が心電計や筋電計などである場合には、各電極２１を心臓の拍動に伴って発生する微小な電気的変化や、骨格筋が収縮する際に発生する筋電位（活動電位）の変化などを、例えば人体下肢５１の体表面５２などの皮膚面に各別に接触させて取り出すための記録電極として用いることができる。この場合、電極２１の接続端子２６を位置固定する止着材３３は、絶縁材と導電材とのいずれであってもよい。

図４は、３０〜５ｍｍＨｇの圧勾配を有する図１に示す人体下肢用の弾性ストッキング１２につき、各電極２１を刺激電極として用いてひらめ筋を電気刺激した際のパラメータを示す説明図であり、この際には、各１秒間隔（Ｍａｉｎ Ｉｎｔｅｒｖａｌ＝１ｓ）のもとで０．２ミリ秒（Ｄｕｒａｔｉｏｎ＝０．２ｍｓ）の間に、周波数（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）１００Ｈｚ、電圧５５ボルトの矩形波で筋肉電気刺激を２０回繰り返す（ＥＭＳ Ｔｒａｉｎ＝２０）ことで行った。

図５のうち、（ａ）は、図４に示す電気刺激を与えていない通常時における大腿静脈血流速度（ｃｍ／ｓ）を、（ｂ）は、図４に示すパラメータのもとで電気刺激を与えている最中における大腿静脈血流速度（ｃｍ／ｓ）をそれぞれ示したグラフ図であり、図４に示す電気刺激を与えた際には、大腿静脈血流速度が２倍に増加することが確認された。

図６は、図１に示す人体下肢用の弾性ストッキング１２につき、各電極２１を記録電極としてとして使用した際の波形図であり、そのうちの（ａ）は心電計の記録電極として使用した際の心電図を、（ｂ）は筋電計の記録電極として使用した際のひらめ筋の筋電図をそれぞれ示す。この場合、（ａ）の心電図と（ｂ）のひらめ筋の筋電図とは、いずれもノイズの混入がないきれいな波形を記録していることを確認することができた。また、運動時においても電極２１の位置がずれることはなかった。

以上は、本発明を図示例に基づいて説明したものであり、その具体的な内容はこれに限定されるものではない。例えば、弾性着衣は、弾性ストッキング以外の各種ストッキング、リストバンド、手袋、腹帯、ベスト、帽子、スポーツ用ブラジャー、各種サポーターなど、体表面に密着させて着用もしくは装着できる一切のものが含まれる。また、面状導電層の平面形状や大きさは、所望に応じて適宜選択することができる。さらに、弾性布地自体の編み組織も適宜の弾性繊維をインレイ編みとは異なる手法で編み込むなどして、所望に応じた圧迫圧が得られるようにしたものを適宜採用することができる。

また、導電繊維は、例えばナイロン糸の表面に銀メッキや金メッキを施したものを好適に用いることができるが、これら以外であっても導電性に富んだ各種の適宜糸材を使用することができる。さらに、電極を構成している接続端子は、機器本体側のコードに設けられている接続端子に対し着脱自在に接続できる構造を備えているものでさえあれば、図示例以外の構造のものを適宜採用することができる。さらにまた、ひとつの弾性着衣に設置される電極の数は、その用途に応じて２個以上の適宜の複数個とすることもできる。

本発明において電極を備える弾性着衣は、該電極を筋肉を刺激するための刺激電極のほか、生体電気信号を取得するための記録電極としても使用することができるので、低周波治療器の分野のみならず、心電計、筋電計および脳波測定器などの分野においても好適に装着使用することができる。

本発明を下肢用の弾性ストッキングに適用した場合の一例を示す説明図。 図１における面状導電層部分の編み組織につきこれを表面側からみた場合を拡大して示す説明図。 弾性布地に対する電極の取付け構造例を示す要部拡大縦断面図。 図１に示す下肢用の弾性ストッキングにつき、各電極を刺激電極として用いてひらめ筋を電気刺激した際のパラメータを示す説明図。 （ａ）は、図４に示す電気刺激を与えない通常時における大腿静脈血流速度（ｃｍ／ｓ）を、（ｂ）は、図４に示す電気刺激を与えている最中における大腿静脈血流速度（ｃｍ／ｓ）をそれぞれ示すグラフ図。 図１に示す下肢用の弾性ストッキングにつき、各電極を記録電極としてとして使用した際の波形図であり、そのうちの（ａ）は心電計の記録電極として使用した際の心電図を、（ｂ）は筋電計の記録電極として使用した際のひらめ筋筋電図をそれぞれ示す。

１１ 弾性着衣
１２ 弾性ストッキング
１３ 編み地本体
１４ 繊維糸
１５ 弾性布地
１６ 弾性繊維
２１ 電極
２２ 面状導電層
２３ 表面
２４ 裏面
２５ 導電繊維
２６ 接続端子
２７ 基台部
２８ 底面
２９ 掛止用凹部
３０ 嵌合突起
３２ 当て布
３３ 止着具
３４ 掛止爪
４１ 機器本体
４２ コード
４３ 接続端子
５１ 人体下肢
５２ 体表面

Claims (5)

1. 弾性繊維を介して着圧の生成を自在に形成された弾性布地と、該弾性布地に対しその伸縮時に一体的となっての追随を可能に編み込まれる導電繊維とで少なくとも構成され、
   前記弾性布地の少なくとも１以上の部分的面領域には、その着用時に体表面と接触する裏面側への前記導電繊維の表出量を表面側への表出量より多くすべく、前記弾性布地の所定の範囲内で横方向に向かうフロート編みによる前記導電繊維の編み込みを、前記弾性布地の所定の範囲内での縦方向に各目毎に繰り返し行ってなる面状導電層を形成したことを特徴とする弾性着衣。
2. 前記面状導電層の表面側の適位置に接続端子を設置して電極を形成した請求項１に記載の弾性着衣。
3. 前記接続端子は、その設置位置と対応する前記面状導電層の裏面部位が体表面に対し非導通となる絶縁状態のもとで設置した請求項２に記載の弾性着衣。
4. 前記電極は、低周波治療のために筋肉を刺激する刺激電極である請求項２または３に記載の弾性着衣。
5. 前記電極は、生体電気信号を取得するための記録電極である請求項２または３に記載の弾性着衣。

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