JP6573920B2 - Insulator electrode and device for low frequency electrical stimulation - Google Patents

Insulator electrode and device for low frequency electrical stimulation Download PDF

Info

Publication number
JP6573920B2
JP6573920B2 JP2017001895A JP2017001895A JP6573920B2 JP 6573920 B2 JP6573920 B2 JP 6573920B2 JP 2017001895 A JP2017001895 A JP 2017001895A JP 2017001895 A JP2017001895 A JP 2017001895A JP 6573920 B2 JP6573920 B2 JP 6573920B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
electrical stimulation
insulator
frequency electrical
low
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017001895A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2018110651A (en
Inventor
深江 公俊
公俊 深江
Original Assignee
深江 公俊
公俊 深江
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 深江 公俊, 公俊 深江 filed Critical 深江 公俊
Priority to JP2017001895A priority Critical patent/JP6573920B2/en
Publication of JP2018110651A publication Critical patent/JP2018110651A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6573920B2 publication Critical patent/JP6573920B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Description

本発明は、人体に低周波電気刺激を与える低周波電気刺激用絶縁体電極及び装置に関する。 The present invention relates to an insulator electrode and device for low-frequency electrical stimulation that applies low-frequency electrical stimulation to a human body.

世の中に普及している低周波電気刺激装置としては、低周波電気治療器、干渉波を用いた低周波電気治療器、筋肉への電気刺激による筋肉強化装置(EMS:Electronic Muscle Stimulation)などがある。これらの装置は、人体に通電するために少なくとも一対の導電性電極を有している(特許文献1、2参照)。また、入浴者に電気刺激を与える電気風呂においてもステンレス製の電極板が用いられている(特許文献3参照)。 Low frequency electrical stimulation devices that are widely used in the world include low frequency electrical therapy devices, low frequency electrical therapy devices using interference waves, and muscle strengthening devices (EMS: Electronic Muscle Stimulation) using electrical stimulation to muscles. . These devices have at least a pair of conductive electrodes for energizing the human body (see Patent Documents 1 and 2). In addition, an electrode plate made of stainless steel is used in an electric bath that gives electric stimulation to a bather (see Patent Document 3).

一方、特許文献4では、高い比誘電率をもつ絶縁体電極を人体頭部に当接する事例が開示されている。絶縁体電極間に50kHzから500kHzの高周波交流を印加することで絶縁体電極のインピーダンスを下げ、電極間に存在する腫瘍細胞に有効な電界を印加し、腫瘍細胞を破壊するというものである。しかし、低周波電気刺激を人体に与える技術については記載がない。 On the other hand, Patent Document 4 discloses an example in which an insulator electrode having a high relative dielectric constant is brought into contact with the human head. By applying a high frequency alternating current of 50 kHz to 500 kHz between the insulator electrodes, the impedance of the insulator electrodes is lowered, an effective electric field is applied to the tumor cells existing between the electrodes, and the tumor cells are destroyed. However, there is no description of a technique for applying low-frequency electrical stimulation to the human body.

特許第4605679号Japanese Patent No. 4605679 特許第5860323号Patent No. 5860323 特許第4057409号Patent No. 4057409 USP8170684USP 8170684

低周波電気刺激を人体に与える場合、導電性電極を人体皮膚に当接し電極間に電圧を印加し電流を流す。皮膚角質層は静電容量をもつ絶縁体膜であるが、毛孔や汗腺は電流を通す抵抗経路となる。特に、皮膚が発汗などで濡れていると電流が流れやすくなる。この抵抗経路を通る電流は導電性電極表面で電子の授受を起こし、水の電気分解などの電気化学反応を起こす。これにより、長時間使用した場合、皮膚表面の水分のpH変化などによる皮膚への悪影響が懸念される。また、皮膚の汗腺や毛孔は相対的に抵抗値が低いために、導電性電極面を直接皮膚に当接した場合、電流が集中してしまい強い刺激痛や火傷を負う恐れがある。また、電源回路の故障により誤って直流が出力した場合、直流電圧がそのまま人体に印加されてしまうという懸念がある。 When applying low-frequency electrical stimulation to the human body, a conductive electrode is brought into contact with the human skin, and a voltage is applied between the electrodes to pass a current. The stratum corneum is an insulator film having a capacitance, but the pores and sweat glands serve as resistance paths through which current flows. In particular, when the skin is wet with sweating or the like, an electric current easily flows. The current passing through the resistance path causes transfer of electrons on the surface of the conductive electrode, and causes an electrochemical reaction such as electrolysis of water. Thereby, when used for a long time, there is a concern about an adverse effect on the skin due to a pH change of moisture on the skin surface. In addition, since the sweat glands and pores of the skin have a relatively low resistance value, when the conductive electrode surface is brought into direct contact with the skin, the current concentrates and there is a risk of causing strong irritation and burns. In addition, when a direct current is erroneously output due to a failure of the power supply circuit, there is a concern that the direct current voltage is directly applied to the human body.

電気風呂ではステンレス電極を用いているが、電極同士を近づけると水の電気分解を起したり、皮膚が直接触れると強い刺激を受けるなどの危険性があるため、電極は、開口部を有する絶縁体カバーとともに浴槽壁に離間して固定されている。このため、使用者が望む身体部位に、自由に電極を当接し、電気刺激を受けることができなかった。 Stainless steel electrodes are used in electric baths, but the electrodes are insulated with openings because there is a risk of electrolysis of water when the electrodes are brought close together and strong irritation when directly touching the skin. It is spaced apart and fixed to the bathtub wall together with the body cover. For this reason, the electrode is freely brought into contact with the body part desired by the user and cannot receive electrical stimulation.

本発明は、これらの課題を解決すべくなされたものであり、電極表面が濡れていても電気化学反応が起こらず、また、電極面を皮膚に直接当接しても皮膚の低抵抗部への電流集中を起こさず、更に、水中でも安全に皮膚に当接して使用でき、また、何らかの理由で誤って直流が電極間に出力されてしまっても、直流の流出を遮断できる電極の提供を目的としている。 The present invention has been made to solve these problems, and an electrochemical reaction does not occur even when the electrode surface is wet, and even if the electrode surface is in direct contact with the skin, it can be applied to the low resistance portion of the skin. The purpose is to provide an electrode that does not cause current concentration, can be used in contact with the skin safely even in water, and can block DC outflow even if DC is accidentally output between the electrodes for some reason. It is said.

本発明の請求項1に係る発明では、導電性電極部と該導電性電極部の表面を被覆した絶縁体電極膜と、該導電性電極部に電気的に接続された通電ラインと、前記導電性電極部と前記通電ラインとを少なくとも覆うとともに前期絶縁体電極膜の一部もしくは全部を露出させるように被覆する絶縁性被覆体と、より構成されたことを特徴とする、低周波電気刺激用絶縁体電極とした。請求項2に係る発明では、前記低周波電気刺激用絶縁体電極膜の単位面積当たりの静電容量が0.063[nF/cm2]以上とした。 In the invention according to claim 1 of the present invention, a conductive electrode part, an insulator electrode film covering the surface of the conductive electrode part, an energization line electrically connected to the conductive electrode part, and the conductive For low-frequency electrical stimulation, comprising: an insulating covering that covers at least the conductive electrode portion and the energization line and that covers a part or all of the insulating electrode film in the previous period. An insulator electrode was obtained. In the invention according to claim 2, the electrostatic capacity per unit area of the low-frequency electrical stimulation insulator electrode film is set to 0.063 [nF / cm 2 ] or more.

請求項3に係る発明では、前記通電ラインの経路において、前記絶縁体電極膜と直列となるように接続されたコンデンサーを備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載の低周波電気刺激用絶縁体電極とした。また、請求項4では、前記絶縁体電極膜と、前記絶縁体電極膜と直列に接続されたコンデンサーと、の合成静電容量を前記絶縁体電極膜の電極面積で除した単位面積当たりの合成静電容量が、0.063[nF/cm2]以上であることを特徴とした請求項3に記載の低周波電気刺激用絶縁体電極とした。 In the invention according to claim 3, the low-frequency electrical stimulation according to claim 1 or 2, further comprising a capacitor connected in series with the insulator electrode film in the path of the energization line. An insulator electrode was obtained. According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a composite per unit area obtained by dividing a composite electrostatic capacitance of the insulator electrode film and a capacitor connected in series with the insulator electrode film by an electrode area of the insulator electrode film. 4. The low-frequency electrical stimulation insulator electrode according to claim 3, wherein the capacitance is 0.063 [nF / cm 2 ] or more.

請求項5に係る発明では、前記通電ラインの接続及び解除を可能とするプッシュスイッチを1または2以上備えることを特徴とした、上記請求項1乃至4のいずれか1項に記載の低周波電気刺激用電極とした。また、請求項6では、前記プッシュスイッチを2以上具備し、全ての前記プッシュスイッチが並列に接続されたことを特徴とする上記請求項5に記載の低周波電気刺激用絶縁体電極とした。また、請求項7では、前記絶縁体電極膜の面が水面下を向いて水に浮くように構成したことを特徴とする請求項1乃至6までのいずれか1項に記載の低周波電気刺激用絶縁体電極とした。更に、請求項8では、前記絶縁体電極膜の周囲を囲うように末広がり状の開口を有する水切り弾性体を具備したことを特徴とする請求項1乃至7までのいずれか1項に記載の低周波電気刺激用絶縁体電極とした。 The invention according to claim 5 includes one or more push switches that enable connection and release of the energization line, and the low-frequency electricity according to any one of claims 1 to 4 A stimulation electrode was obtained. According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the insulator electrode for low-frequency electrical stimulation according to the fifth aspect, wherein two or more push switches are provided and all the push switches are connected in parallel. The low frequency electrical stimulation according to any one of claims 1 to 6, wherein a surface of the insulator electrode film faces the bottom of the water and floats on water. An insulator electrode was obtained. Furthermore, in Claim 8, it provided with the draining elastic body which has a divergent opening so that the circumference | surroundings of the said insulator electrode film might be enclosed, The low of Claim 1 thru | or 7 characterized by the above-mentioned. Insulator electrodes for high frequency electrical stimulation.

請求項9に係る発明では、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の低周波電気刺激用絶縁体電極を少なくとも2個具備し、該低周波電気刺激用絶縁体電極間に少なくとも波高値4[V]以上の方形波パルス電圧を出力できる制御装置を有することを特徴とした低周波電気刺激装置とした。また、請求項10に係る発明では、前記制御装置の出力端に回路に直列に第二のコンデンサーを接続したことを特徴とする、上記請求項9に記載の低周波電気刺激装置とした。更に、請求項11に係る発明では、前記制御装置の回路の出力端に、回路に直列に繋がれた第二のコンデンサーと一対の絶縁体電極膜との直列合成静電容量の2倍の値を絶縁体電極膜の電極面積で除した、単位面積当たりの静電容量が0.063[nF/cm2]よりも大きいことを特徴とした、請求項10に記載の低周波電気刺激装置とした。 The invention according to claim 9 includes at least two low-frequency electrical stimulation insulator electrodes according to any one of claims 1 to 8, and at least a peak value between the low-frequency electrical stimulation insulator electrodes. A low-frequency electrical stimulation device characterized by having a control device capable of outputting a square wave pulse voltage of 4 [V] or more. The invention according to claim 10 is the low-frequency electrical stimulation device according to claim 9, wherein a second capacitor is connected in series with the circuit at the output end of the control device. Further, in the invention according to claim 11, the output terminal of the circuit of the control device has a value twice as large as the combined capacitance in series of the second capacitor and the pair of insulator electrode films connected in series with the circuit. The low-frequency electrical stimulation device according to claim 10, wherein a capacitance per unit area obtained by dividing the above by an electrode area of the insulator electrode film is larger than 0.063 [nF / cm 2 ]. did.

請求項12に係る発明では、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の低周波電気刺激用電極であって、4.1[nF/cm]以上の単位面積当たりの静電容量を有する前記低周波電気刺激用絶縁体電極を偶数個具備し、前記制御装置が周波数2[kHz]以上の交流を出力できることを特徴とする低周波電気刺激装置とした。また、請求項13では、上記電気刺激装置が防水構造を有することを特徴とする、請求項9乃至12のいずれか1項に記載の低周波電気刺激装置とした。 The invention according to claim 12 is the low-frequency electrical stimulation electrode according to any one of claims 1 to 8, wherein the electrostatic capacity per unit area is 4.1 [nF / cm 2 ] or more. An even number of the low-frequency electrical stimulation insulator electrodes are provided, and the control device can output an alternating current having a frequency of 2 [kHz] or higher. Further, in the thirteenth aspect, the low-frequency electric stimulation device according to any one of the ninth to twelfth aspects is characterized in that the electric stimulation device has a waterproof structure.

上記手段により得られる発明の効果について説明する。請求項1に係る発明により、電極面が濡れていても、更には、水中においても、電極面でのpH変化、ガス発生、金属溶出、などの電気化学反応が起こらず、また、電極を皮膚に直接当接しても電流集中による痛みや火傷が起こらず、更に、事故により直流の流出が起こっても、直流の流出を阻止できる、安全で快適な電極を実現できる。 The effect of the invention obtained by the above means will be described. According to the invention of claim 1, even when the electrode surface is wet or even in water, no electrochemical reaction such as pH change, gas generation or metal elution occurs on the electrode surface. A safe and comfortable electrode can be realized that does not cause pain or burns due to current concentration even if it directly contacts the electrode, and can prevent direct current outflow even if direct current outflow occurs due to an accident.

請求項2乃至4に係る発明により、人体が許容できる刺激強度の範囲で、人体に通電できるピーク電流値及び実効値電流を最大まで使用できるようになる。また、請求項3に係る発明により、何らかの原因で絶縁体電極膜の絶縁破壊が発生した場合でも人体に印加される電圧の上昇を小さく抑制することができる。 According to the inventions according to claims 2 to 4, the peak current value and the effective value current that can be passed through the human body can be used to the maximum within the range of the stimulation intensity that the human body can tolerate. Further, the invention according to claim 3 can suppress the increase in the voltage applied to the human body even when the dielectric breakdown of the insulator electrode film occurs for some reason.

請求項5及び6に係る発明により、低周波電気刺激用絶縁体電極を水中で使用しても、使用者が電極の使用を止めると通電が停止されるようになり、電極が通電状態のまま水中に放置される状況の発生を防止できるため、不用意に電極に触れることで意図しない電気刺激を突然受けてしまう事故を防ぐことができる。 According to the inventions according to claims 5 and 6, even when the insulator electrode for low-frequency electrical stimulation is used in water, energization is stopped when the user stops using the electrode, and the electrode remains energized. Since the situation of being left in water can be prevented, accidents in which an unintended electrical stimulus is suddenly received by inadvertently touching the electrode can be prevented.

請求項7に係る発明により、水中での片手持ち方式での使用における利便性が向上する。片手持ち方式の使用では、手に持たない方の電極は水中のどこにあっても良いが、水底に沈んでいるとどこに在るかが分かりにくく、また、踏んでしまう危険性もある。水面に浮いているとそのような不具合がなく使いやすい。請求項8に係る発明により、プッシュスイッチを押したまま電極を水面上に持ち上げた場合でも、電極を把持する腕を伝わる水垂れ通路の連通形成が起こらず、腕への意図しない電気刺激の発生を防止することができる。 With the invention according to claim 7, the convenience in use in the one-handed holding system in water is improved. When using the one-handed system, the electrode that is not held in the hand may be located anywhere in the water, but if it is sinking to the bottom of the water, it is difficult to know where it is, and there is a risk of stepping on it. When floating on the surface of the water, it is easy to use without such problems. According to the eighth aspect of the present invention, even when the electrode is lifted on the water surface while the push switch is being pressed, the formation of the water dripping passage communicating with the arm that holds the electrode does not occur, and unintentional electrical stimulation is generated on the arm. Can be prevented.

請求項9に係る発明では、低周波電気刺激用絶縁体電極間に少なくとも波高値4[V]以上の方形波パルス電圧を出力できる低周波電気刺激装置とすることで、最少の印加電圧で感知下限刺激を与えることができるようになる。請求項10に係る発明では、低周波電気刺激装置の制御装置出力端に回路に直列にコンデンサーを接続しているが、これにより、低周波電気刺激用絶縁体電極内部に直列コンデンサーを内蔵する必要が無く、低周波電気刺激用絶縁体電極をコンパクトにできる。また、装置内に複数のコンデンサーを配置し選択できるようにしたり、可変容量コンデンサーを配置したり、することができ、設計の自由度が高まるとともに、より幅の広い出力電圧や実効値電流を選択できるようになる。また、請求項11に係る発明により、人体が許容できる刺激強度の範囲で、人体に通電できるピーク電流値及び実効値電流を最大まで使用できるようになる。 According to the ninth aspect of the present invention, a low-frequency electrical stimulation device that can output a square wave pulse voltage having a peak value of 4 [V] or more between the insulator electrodes for low-frequency electrical stimulation can be sensed with the minimum applied voltage. A lower limit stimulus can be given. In the invention according to claim 10, a capacitor is connected in series with the circuit at the output terminal of the control device of the low frequency electrical stimulation device, which makes it necessary to incorporate a series capacitor inside the insulator electrode for low frequency electrical stimulation. The insulator electrode for low frequency electrical stimulation can be made compact. In addition, multiple capacitors can be arranged and selected in the device, and variable capacitors can be arranged, increasing design flexibility and selecting a wider output voltage and RMS current. become able to. According to the invention of claim 11, the peak current value and the effective value current that can be passed through the human body can be used to the maximum within the range of the stimulation intensity that the human body can tolerate.

請求項12に係る発明により、低周波電気刺激用絶縁体電極を交流の搬送波を用いた干渉波方式の低周波電気刺激装置でも使用できるようになる。更に、請求項13に係る発明では、上記請求項9乃至12に記載の低周波電気刺激装置を防水構造としているので、水中や入浴中での使用においても安全に使用することができる。 According to the twelfth aspect of the invention, the insulator electrode for low frequency electrical stimulation can be used even in an interference wave type low frequency electrical stimulation device using an alternating current carrier wave. Furthermore, in the invention which concerns on Claim 13, since the low frequency electrical stimulation apparatus of the said Claim 9 thru | or 12 is made into the waterproof structure, it can be used safely also in the use in water or bathing.

本発明の低周波電気刺激用絶縁体電極の基本構成を示す。The basic composition of the insulator electrode for low frequency electrical stimulation of the present invention is shown. 本発明の低周波電気刺激装置の基本構成を示す。The basic composition of the low frequency electrical stimulation device of the present invention is shown. 低周波電気刺激用絶縁体電極の入浴中の使用形態の一例を示す。An example of the usage form during bathing of the insulator electrode for low frequency electrical stimulation is shown. 低周波電気刺激用絶縁体電極を皮膚に当接したときの等価回路、及び、方形波パルス電圧を印加した場合の電流波形、を示す。An equivalent circuit when the insulator electrode for low frequency electrical stimulation is brought into contact with the skin and a current waveform when a square wave pulse voltage is applied are shown. 直列コンデンサーを有する低周波電気刺激用絶縁体電極を皮膚に当接したときの等価回路、及び、方形波パルス電圧を印加した場合の電位プロファイル、を示す。The equivalent circuit when the insulator electrode for low frequency electrical stimulation which has a series capacitor | condenser is contact | abutted on skin, and the electric potential profile at the time of applying a square wave pulse voltage are shown. 電極面積3.6[cm2]のときの、入浴中での、許容上限電圧及び感知下限電圧と電極の単位面積当たりの静電容量との関係を示す。The relationship between the allowable upper limit voltage and the sensing lower limit voltage and the capacitance per unit area of the electrode during bathing when the electrode area is 3.6 [cm 2 ] is shown. 低周波電気刺激用絶縁体電極の入浴中の使用形態(両手持ち方式)を示す。The usage form (both-hand holding system) during bathing of the insulator electrode for low frequency electrical stimulation is shown. 低周波電気刺激用絶縁体電極の入浴中の使用形態(片手持ち方式)を示す。The usage form (one hand holding method) during bathing of the insulator electrode for low frequency electrical stimulation is shown. 低周波電気刺激用絶縁体電極の入浴中の使用形態(支持体固定方式)を示す。The usage mode (support fixing method) during bathing of the insulator electrode for low frequency electrical stimulation is shown. 低周波電気刺激用絶縁体電極の入浴中の使用形態(壁面固定方式)を示す。The usage pattern (wall surface fixing method) during bathing of the insulator electrode for low frequency electrical stimulation is shown. 本発明のプッシュスイッチ、水切り弾性体、浮力体を有する低周波電気刺激用絶縁体電極の構成例を示す。The structural example of the insulator electrode for low frequency electrical stimulation which has a push switch of this invention, a draining elastic body, and a buoyancy body is shown. 実施例1に係る低周波電気刺激用絶縁体電極を示す。The insulator electrode for low frequency electrical stimulation which concerns on Example 1 is shown. 実施例2に係る低周波電気刺激用絶縁体電極を示す。The insulator electrode for low frequency electrical stimulation which concerns on Example 2 is shown. 電極面積を変化させたときの感知下限電圧と単位面積当たりの静電容量との関係の測定結果を示す。The measurement result of the relationship between the sensing lower limit voltage when changing an electrode area and the electrostatic capacitance per unit area is shown. 単位面積当たりの静電容量が1[nF/cm2]のときの、感知下限電圧と電極面積の関係を示す。The relationship between the sensing lower limit voltage and the electrode area when the capacitance per unit area is 1 [nF / cm 2 ] is shown. 実施例3に係る低周波電気刺激用絶縁体電極を示す。The insulator electrode for low frequency electrical stimulation which concerns on Example 3 is shown. 電極面積50[cm2]での、許容上限電圧及び感知下限電圧と、単位面積当たりの静電容量との関係の測定結果を示す。The measurement result of the relationship between the allowable upper limit voltage and the sensing lower limit voltage and the capacitance per unit area at an electrode area of 50 [cm 2 ] is shown. 同測定結果の原点付近の縦軸を拡大したもの。An enlarged vertical axis near the origin of the measurement results. 同測定結果の原点付近の横軸を拡大したもの。The horizontal axis near the origin of the measurement result is enlarged. 直列コンデンサーを出力端に内蔵した制御装置の回路要部を示す。The circuit main part of the control apparatus which incorporated the series capacitor | condenser in the output terminal is shown.

[電極基本構成]
以下、図を用いて本発明を詳細に説明する。図1に本発明の低周波電気刺激用絶縁体電極1の基本構成を示す。2は低周波電気刺激用絶縁体電極1において電極面として機能する絶縁体膜であり、以下、絶縁体電極膜と呼ぶ。絶縁体電極膜2の裏面に導電性電極部3が形成されている。導電性電極部3は複数の層から形成されていてもよい。そして、通電ライン4の芯線4001が導電性電極部3に電気接続点4002で電気的に接続されている。低周波電気刺激用絶縁体電極1の充電部分である導電性部分は絶縁性被覆体5によって被覆されている。絶縁性被覆体は絶縁体電極膜の端部及び表面の一部を被覆していてもよい。
[Basic electrode configuration]
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a basic configuration of an insulator electrode 1 for low-frequency electrical stimulation according to the present invention. Reference numeral 2 denotes an insulator film that functions as an electrode surface in the low-frequency electrical stimulation insulator electrode 1 and is hereinafter referred to as an insulator electrode film. A conductive electrode portion 3 is formed on the back surface of the insulator electrode film 2. The conductive electrode portion 3 may be formed of a plurality of layers. The core wire 4001 of the energization line 4 is electrically connected to the conductive electrode portion 3 at an electrical connection point 4002. A conductive portion which is a charged portion of the low-frequency electrical stimulation insulator electrode 1 is covered with an insulating covering 5. The insulating covering may cover the end of the insulating electrode film and a part of the surface.

絶縁体電極膜2は比誘電率が3から数万程度の絶縁体で構成される。例えばチタン酸バリウムに代表される高誘電率系セラミックでは、比誘電率は数千から数万と極めて高いが、単位膜厚当たりの耐電圧は数[V/μm]程度と低いため、膜厚を厚くして耐電圧と機械的強度を確保することで使用できる。一方、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)やポリフェニレンスルファイド(PPS)などの樹脂薄膜では、比誘電率は3から十程度と低いが、単位膜厚当たりの耐電圧が数十[V]から数百[V/μm]と高いため、膜厚を薄くして使うことができる。TiO2、HfO2、Ta2O5、ダイヤモンドライクカーボンなど無機の薄膜も候補となる。 The insulator electrode film 2 is made of an insulator having a relative dielectric constant of about 3 to tens of thousands. For example, high dielectric constant ceramics typified by barium titanate have a dielectric constant as high as several thousand to several tens of thousands, but withstand voltage per unit film thickness is as low as several [V / μm]. It can be used by securing a withstand voltage and mechanical strength by increasing the thickness. On the other hand, in the case of resin thin films such as polyvinylidene fluoride (PVDF) and polyphenylene sulfide (PPS), the relative dielectric constant is as low as 3 to 10, but the withstand voltage per unit film thickness is several tens [V] to several hundreds [ V / μm] can be used with a thin film thickness. Inorganic thin films such as TiO2, HfO2, Ta2O5 and diamond-like carbon are also candidates.

[低周波電気刺激装置の基本構成]
図2a及びbに低周波電気刺激装置の基本構成を示す。低周波電気刺激装置50は、電源スイッチ51、表示部52、指示操作部53、などを有し方形波パルスや交流を出力できる制御装置54、及び、少なくとも一対の低周波電気刺激用絶縁体電極1などから構成される。指示操作部53において、使用者は、電気刺激の種類や強度を選択できる。この指示が制御部に伝達され、昇圧部及び波形生成部で指示に応じた電圧、周波数、波形などが作られて、低周波電気刺激用絶縁体電極1の対に印加される。制御装置54の出力電圧は家庭用では200[V]以下であり、医用では500[V]以下である。また、基本周波数は一般的には1200[Hz]以下である。干渉波を用いる場合の搬送波では2[kHz]から10[kHz]程度の交流を用いる。パルス電圧を出力する場合、パルス幅は数十[μ秒]から数百[μ秒]が一般的である。低周波電気刺激装置は防水構造であることが望ましい。通電ライン4の取込部には防水コネクターや防水グランドなどを用い、制御装置には、防水型携帯電子機器や風呂用コントローラ、或は、カメラの防水ケースなどの既存技術を用いて防水構造とすることができる。
[Basic configuration of low frequency electrical stimulation device]
2a and 2b show the basic configuration of the low-frequency electrical stimulation device. The low frequency electrical stimulation device 50 includes a power switch 51, a display unit 52, an instruction operation unit 53, and the like, and a control device 54 that can output a square wave pulse or alternating current, and at least a pair of insulator electrodes for low frequency electrical stimulation. It consists of 1 etc. In the instruction operation unit 53, the user can select the type and intensity of electrical stimulation. This instruction is transmitted to the control unit, and a voltage, a frequency, a waveform, and the like corresponding to the instruction are generated by the boosting unit and the waveform generating unit, and applied to the pair of low frequency electrical stimulation insulator electrodes 1. The output voltage of the control device 54 is 200 [V] or less for home use and 500 [V] or less for medical use. The fundamental frequency is generally 1200 [Hz] or less. In the case of using an interference wave, an alternating current of about 2 [kHz] to 10 [kHz] is used for the carrier wave. When a pulse voltage is output, the pulse width is generally several tens [μ seconds] to several hundreds [μ seconds]. The low frequency electrical stimulator is preferably waterproof. A waterproof connector or a waterproof gland is used for the take-in portion of the energization line 4, and the control device has a waterproof structure using existing technologies such as a waterproof portable electronic device, a bath controller, or a camera waterproof case. can do.

[低周波電気刺激用絶縁体電極の使用形態例]
図3に、本発明の低周波電気刺激用絶縁体電極1の使用例として、入浴中に使用している様子を示す。低周波電気刺激用絶縁体電極対をベルト状の支持体6に取り付け、腰部に絶縁体電極膜が当接するようにベルト状の支持体を腰に巻き付けて入浴している。低周波電気刺激は温熱刺激と同時に患部に与えることで効果と快適感が高まるが、家庭用低周波治療器に関するJIS規格では、電気刺激と加熱を同時に与えることを禁じている。このため、世の中の製品では、電気刺激と温熱刺激を交互に行うなどの工夫がなされている。本発明の低周波電気刺激用絶縁体電極を入浴中に使用すれば、入浴による温熱効果と電気刺激によるマッサージ効果を同時に得ることができ相乗効果が得られる。
[Usage example of insulator electrode for low frequency electrical stimulation]
FIG. 3 shows a state where the insulator electrode 1 for low-frequency electrical stimulation according to the present invention is used during bathing. An insulator electrode pair for low-frequency electrical stimulation is attached to a belt-like support 6, and the belt-like support is wrapped around the waist so that the insulator electrode film is in contact with the waist. Although low-frequency electrical stimulation is applied to the affected area at the same time as thermal stimulation, the effect and comfort are enhanced, but the JIS standard for household low-frequency treatment devices prohibits simultaneous application of electrical stimulation and heating. For this reason, devices such as electrical stimulation and thermal stimulation are devised alternately in products in the world. If the insulator electrode for low frequency electrical stimulation of the present invention is used during bathing, a thermal effect by bathing and a massage effect by electrical stimulation can be obtained at the same time, and a synergistic effect is obtained.

本発明の低周波電気刺激用絶縁体電極は室内でも使用できる。室内においては、通常の導電性電極と同様に、電極表面にハイドロゲルを貼り付けたり、水を含んだ吸水布やスポンジなどを介在させて皮膚に当接することで使用できる。 The insulator electrode for low frequency electrical stimulation of the present invention can be used indoors. In a room, like a normal conductive electrode, it can be used by attaching hydrogel to the electrode surface, or by contacting the skin with a water-absorbing cloth or sponge containing water.

[等価回路の説明]
低周波電気刺激用絶縁体電極を人体に当接したときの等価回路を図4aに示す。Cins[F]は絶縁体電極膜の静電容量、Cskin[F]は皮膚の静電容量、Rskin[Ω]は皮膚の抵抗、Rbody[Ω]は人体内部の抵抗、をそれぞれ示している。この回路にE[V]の方形波bが印加された場合、図4cに示すような電流I[A]が流れる。電流は電圧印加と同時に立ち上がり、ピーク電流(Ip=E/Rbody)が流れた後、指数関数的に減衰する。電流の大きさがIpの1/e(eは自然対数の底で約2.7)に減衰する時間は時定数τと呼ばれるが、τは近似的にC(合成)×Rbody[秒]で与えられる。ここで、C(合成)とはCinsとCskinをすべて直列合成した静電容量である。尚、図4cの電流波形はCinsが比較的大きい場合を示している。
[Explanation of equivalent circuit]
An equivalent circuit when the insulator electrode for low frequency electrical stimulation is brought into contact with the human body is shown in FIG. 4a. Cins [F] indicates the capacitance of the insulator electrode film, Cskin [F] indicates the capacitance of the skin, Rskin [Ω] indicates the resistance of the skin, and Rbody [Ω] indicates the resistance inside the human body. When a square wave b of E [V] is applied to this circuit, a current I [A] as shown in FIG. 4c flows. The current rises at the same time as the voltage is applied, and decays exponentially after a peak current (Ip = E / Rbody) flows. The time for the current to decay to 1 / e of Ip (e is about 2.7 at the base of natural logarithm) is called the time constant τ, but τ is approximately given by C (composite) × Rbody [seconds] . Here, C (synthesis) is a capacitance obtained by synthesizing all of Cins and Cskin in series. The current waveform in FIG. 4c shows a case where Cins is relatively large.

C(合成)を小さくすると、時定数τが小さくなり波形が痩せて尖鋭になる。更に印加電圧Eを高くすると、時定数τは変わらないまま、Ipが高くなる。CinsをCskinより大幅に大きくしてもC(合成)の値はCskinに漸近するだけでCskinの値を超えることはない。 When C (synthesis) is decreased, the time constant τ is decreased, and the waveform becomes thin and sharp. When the applied voltage E is further increased, Ip increases while the time constant τ remains unchanged. Even if Cins is made much larger than Cskin, the value of C (synthesis) will only asymptotically approach Cskin and will not exceed the value of Cskin.

[作用効果の説明]
後述する実施例1で、チタン酸バリウムの燒結膜を用いて電極面積3.6[cm2]の低周波電気刺激用絶縁体電極を作っている。この電極を用いて、入浴中の人体表面にこの電極対を当接し、低周波パルス電圧を印加した。その結果、絶縁体膜を電極として用いても快適な電気刺激が得られることが判明した。人体が電気刺激を感じ始めるときの方形波波高値電圧、つまり出力電圧、の半分の電圧を片側の電極当たりの感知下限電圧と定義し、また、刺激が強くて負担に感じ始めるときの方形波波高値電圧、つまり出力電圧、の半分の電圧を片側の電極当たりの許容上限電圧と定義して、これらの電圧を測定した。その結果を図6に示す。
[Description of effects]
In Example 1 to be described later, an insulator electrode for low-frequency electrical stimulation having an electrode area of 3.6 [cm 2 ] is made using a sintered film of barium titanate. Using this electrode, the electrode pair was brought into contact with the surface of the human body during bathing, and a low frequency pulse voltage was applied. As a result, it has been found that comfortable electrical stimulation can be obtained even when the insulator film is used as an electrode. The square wave peak voltage when the human body begins to feel electrical stimulation, that is, the voltage half of the output voltage, is defined as the lower limit of detection voltage per electrode on one side, and the square wave when the stimulation is strong and begins to feel a burden These voltages were measured by defining half of the peak value voltage, that is, the output voltage, as the allowable upper limit voltage per electrode on one side. The result is shown in FIG.

横軸は片側の電極の単位面積当たりの静電容量Cn[nF/cm2]であり、縦軸は出力電圧の半分の電圧[V]で示してある。つまり、電極間にはこの電圧の2倍の電圧が印加されている。感知下限電圧も許容上限電圧もCnが小さくなると急激に立上る。逆に、Cnが大きくなると電圧の低下は飽和し横ばいになる。許容上限電圧の場合、Cnが3.6[nF/cm2]以下になると電圧が急激に上昇してしまうため、これが電極面積3.6[cm2]での実用上の最小値であると考えられる。同様に、感知下限電圧では、0.46[nF/cm2]が最小値と考えられる。一方、許容上限電圧の最小値は約30[V]であり、感知下限電圧の最小値は約7[V]である。 The horizontal axis represents the capacitance Cn [nF / cm 2 ] per unit area of the electrode on one side, and the vertical axis represents the voltage [V] which is half of the output voltage. That is, a voltage twice this voltage is applied between the electrodes. Both the detection lower limit voltage and the allowable upper limit voltage rise rapidly when Cn decreases. Conversely, as Cn increases, the voltage drop saturates and levels off. In the case of the allowable upper limit voltage, when Cn becomes 3.6 [nF / cm 2 ] or less, the voltage rapidly increases. Therefore, this is the practical minimum value in the electrode area 3.6 [cm 2 ]. Conceivable. Similarly, in the detection lower limit voltage, 0.46 [nF / cm 2 ] is considered to be the minimum value. On the other hand, the minimum value of the allowable upper limit voltage is about 30 [V], and the minimum value of the sensing lower limit voltage is about 7 [V].

本測定では、Cnの値を変化させているが、これは、チタン酸バリウムの比誘電率や膜厚を変えている訳ではなく、実は、チタン酸バリウム電極に直列にコンデンサーを接続して合成静電容量を変えているだけである。つまり、図6の横軸の片側電極の単位面積当たりの静電容量とは、絶縁体電極膜の静電容量とコンデンサーの静電容量の直列合成値を電極面積で除した値を意味している。この様な操作をしても、合成静電容量と同一の値をもつ低周波電気刺激用絶縁体電極を単独で使用した時と、電流波形や刺激感は全く同じであり、電極面が絶縁体である限り、電極面での電気化学反応を起こさないなど、低周波電気刺激用絶縁体電極としての効果も変わらない。 In this measurement, the value of Cn was changed, but this did not change the relative dielectric constant or film thickness of barium titanate. In fact, it was synthesized by connecting a capacitor in series with the barium titanate electrode. It just changes the capacitance. That is, the capacitance per unit area of the one-side electrode on the horizontal axis in FIG. 6 means a value obtained by dividing the series composite value of the capacitance of the insulator electrode film and the capacitance of the capacitor by the electrode area. Yes. Even if such an operation is performed, the current waveform and the feeling of stimulation are exactly the same as when the low frequency electrical stimulation insulator electrode having the same value as the synthetic capacitance is used alone, and the electrode surface is insulated. As long as it is a body, the effect as an insulator electrode for low-frequency electrical stimulation does not change, such as not causing an electrochemical reaction on the electrode surface.

このように、静電容量の大きい低周波電気刺激用絶縁体電極に、静電容量の小さいコンデンサーを直列合成することで、合成静電容量が小さくなり許容上限電圧が上昇する。この結果、ピーク電流値、実効値電流、そして、1回のパルスによる系全体の容量成分への充電エネルギーを大きくすることができ、人体への作用力を大きくすることができる。それでいて、低周波電気刺激用絶縁体電極に印加される電圧は低く抑えられるので、許容上限電圧が上昇しても低周波電気刺激用絶縁体電極の耐電圧が脅かされることはない。このことはまた、高い許容上限電圧下において何らかの原因により絶縁体電極膜が絶縁破壊を起こしても、人体に印加される電圧の増加を小さく抑制できることを意味する。 In this way, by synthesizing a low-capacitance capacitor in series with a low-frequency electrical stimulation insulator electrode having a large capacitance, the combined capacitance is reduced and the allowable upper limit voltage is increased. As a result, the peak current value, the effective value current, and the charging energy to the capacity component of the entire system by one pulse can be increased, and the acting force on the human body can be increased. Nevertheless, since the voltage applied to the low-frequency electrical stimulation insulator electrode is kept low, the withstand voltage of the low-frequency electrical stimulation insulator electrode is not threatened even if the allowable upper limit voltage increases. This also means that an increase in the voltage applied to the human body can be suppressed to a small level even if the insulator electrode film causes dielectric breakdown for some reason under a high allowable upper limit voltage.

図5を用いて具体的に説明する。静電容量の大きい低周波電気刺激用絶縁体電極に静電容量の小さいコンデンサーC(直)を直列接続したときの等価回路を図5dに示す。また、図5eは、この回路の左端に図4bで示した方形波パルス電圧E[V]を印加したときの、各構成要素における電位プロファイルを示したものである。t=0で示す線は、方形波パルス電圧が印加された瞬間のプロファイルであり、容量性成分での電圧降下はなく、電圧Eはすべて人体抵抗Rbodyに印加されている。このとき、図4cで示したピーク電流Ipが流れるが即座に指数関数的に減少する。 This will be specifically described with reference to FIG. FIG. 5d shows an equivalent circuit when a capacitor C (straight) having a small capacitance is connected in series to an insulator electrode for low-frequency electrical stimulation having a large capacitance. FIG. 5e shows a potential profile in each component when the square wave pulse voltage E [V] shown in FIG. 4b is applied to the left end of the circuit. The line indicated by t = 0 is a profile at the moment when the square wave pulse voltage is applied, there is no voltage drop due to the capacitive component, and the voltage E is all applied to the human body resistance Rbody. At this time, the peak current Ip shown in FIG. 4C flows, but immediately decreases exponentially.

t=満充電後の線は、容量性成分への充電が行われ、更に、Cskinの放電が行われた後の電位プロファイルを示している。コンデンサーC(直)の静電容量が小さいため、満充電後の電圧は殆どコンデンサーC(直)で降下しており、低周波電気刺激用絶縁体電極での電圧降下は小さくなっている。また、Cskinは放電後なので人体への印加電圧はゼロとなっている。 The line after t = full charge shows the potential profile after charging the capacitive component and further discharging Cskin. Since the capacitance of the capacitor C (straight) is small, the voltage after full charge drops almost at the capacitor C (straight), and the voltage drop at the insulator electrode for low frequency electrical stimulation is small. Also, since Cskin is after discharge, the voltage applied to the human body is zero.

さて、もし、図5eにおいて、左側の低周波電気刺激用絶縁体電極Cinsが絶縁破壊して導通したとすると、このCinsが負担していた電圧分が人体に印加されることになる(Vbodyで示す)。しかし、Vbodyは出力電圧Eに対して小さい値であるため、人体への印加電圧を低く抑えることができる。   Now, in FIG. 5e, if the left-side low-frequency electrical stimulation insulator electrode Cins breaks down and becomes conductive, the voltage burdened by this Cins is applied to the human body (in Vbody). Show). However, since Vbody is a small value with respect to the output voltage E, the voltage applied to the human body can be kept low.

このように、皮膚や絶縁体電極膜の静電容量よりも小さい静電容量を有するコンデンサーを直列接続することで、同じ刺激強度におけるピーク電流値、実効値電流、1回のパルス当たりの充電エネルギーを大きくできるだけでなく、絶縁体電極膜が絶縁破壊した場合でも人体への印加電圧の上昇を抑制し安全性を高めることができる。 In this way, by connecting a capacitor having a capacitance smaller than that of the skin or the insulating electrode film in series, the peak current value, the effective value current, and the charging energy per pulse at the same stimulation intensity As well as increasing the voltage, even if the insulator electrode film breaks down, the increase in the voltage applied to the human body can be suppressed and the safety can be improved.

[絶縁体電極膜の材料]
絶縁体電極膜に使用できる無機材料の例としては、チタン酸塩系材料として、CaTiO3、BaTiO3、SrTiO3、Bi2TiO5、Bi4Ti3O12、La2TiO5、CeTiO4、PbTiO3、ZrTiO3等、錫酸塩系材料として、BaSnO3、SrSnO3、PbSnO3等、ジルコン酸塩系材料として、BaZrO3、CaZrO3、Bi4Zr3O12等、ニオブ酸塩系材料として、MgNbO3、CaNbO3、SrNbO3、BaNbO3、PbNbO3等、タンタル酸塩系材料として、LiTaO3、BaTaO3、SrTaO3、CaTaO3、MgTaO3、SrBi2Ta2O9等、ビスマス層状系材料として、Bi3TiNbO9、PbBi2Nb2O9、Bi4Ti3O12、Bi2SrTa2O9、Bi2SrNb2O9、Sr2Bi4Ti5O18、Ba2Bi4Ti5O18等、を主成分とする化合物などが挙げられる。
[Insulator electrode film material]
Examples of inorganic materials that can be used for the insulator electrode film include titanate materials such as CaTiO3, BaTiO3, SrTiO3, Bi2TiO5, Bi4Ti3O12, La2TiO5, CeTiO4, PbTiO3, ZrTiO3, etc., and stannate materials such as BaSnO3, SrSnO3 PbSnO3, etc., zirconate-based materials, BaZrO3, CaZrO3, Bi4Zr3O12, etc., niobate-based materials, MgNbO3, CaNbO3, SrNbO3, BaNbO3, PbNbO3, etc., tantalate-based materials, LiTaO3, TaTaO3Sr, MgTaO3, SrBi2Ta2O9, etc., Bi3TiNbO9, PbBi2Nb2O9, Bi4Ti3O12, Bi2SrTa2O9, Bi2SrNb2O9, Sr2Bi4Ti5O18, Ba2Bi4Ti5O18, etc.

また、樹脂のフィルムや薄膜も候補となる。耐水性のある樹脂であって、フィルムコンデンサーのようにフィルム化できる樹脂、或は、コーティングや溶媒キャスト、電界噴霧、電着などで薄膜化できる樹脂、或は、樹脂素材をターゲットとした蒸着やスパッタなどの真空成膜プロセス等でミクロンオーダーに薄膜化できる樹脂、などである。具体的には、ポリフェニレンスルファイド(PPS)、ポリエチレンナフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリブチレンテレフタレート(PBN)、不飽和ポリエステル(UP)、アルキド、ポリイミド(PI)、ポリカーボネート(PC)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリアリレート(PAR)、ポリアミドイミド(PAI)、エポキシ(EP)、パラ系芳香族ポリアミド、メタクリル(PMMA)、メラミン(MF)、延伸ポリプロピレン(OPP)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリメチルペンテン(PMP)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、シリコーン(SI)、アセチルセルロース、プロピオン酸セルロース、ニトロセルロース、エチルセルロース、アイオノマー、ポリスチレン(PS)、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)、アクリロニトリルスチレン(AS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリスルホン(PSU)、フェノール(PF)、ポリウレタン(PUR)、ジアリルフタレート、フラン、などから選択できる。 Resin films and thin films are also candidates. A water-resistant resin that can be formed into a film like a film capacitor, a resin that can be thinned by coating, solvent casting, electric field spraying, electrodeposition, or the like, A resin that can be thinned to a micron order by a vacuum film forming process such as sputtering. Specifically, polyphenylene sulfide (PPS), polyethylene naphthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polytrimethylene terephthalate (PTT), polyethylene naphthalate (PEN), polybutylene terephthalate (PBN), unsaturated Polyester (UP), Alkyd, Polyimide (PI), Polycarbonate (PC), Polyetherimide (PEI), Polyarylate (PAR), Polyamideimide (PAI), Epoxy (EP), Para aromatic polyamide, Methacryl (PMMA) ), Melamine (MF), expanded polypropylene (OPP), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyvinylidene chloride (PVDC), polyvinyl chloride (PVC), polymethylpentene (PMP), polyvinylidene fluoride (PVDF) , Polytetrafluoroethylene (PTFE), polychlorotrifluoroe Len (PCTFE), Silicone (SI), Acetylcellulose, Cellulose Propionate, Nitrocellulose, Ethylcellulose, Ionomer, Polystyrene (PS), Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS), Acrylonitrile Styrene (AS), Polyether Ether Ketone (PEEK), Polysulfone (PSU), phenol (PF), polyurethane (PUR), diallyl phthalate, furan, and the like can be selected.

特に、好適に使用できる材料としては、、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)やPVDF系の共重合体、例えば、P(VDF-TrFE)、P(VDF-VF)などのコポリマや、P(VDF-TrFE)−CFE)、P(VDF-TrFE-CTFE)などのターポリマー。その他、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)、ポリフェニレンスルファイド(PPS)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリイミド(PI)フェノール、メラミン、フラン、セルロース、などが挙げられる。但し、樹脂の1[μm]程度の薄膜は機械的な外力に弱いため、4[μm]以上の厚みが望ましく、より望ましくは10[μm]以上の厚みが好適である。その他、TiO2、La2O3、HfO2、ZrO2、Ta2O5、HfSiO4、Y2O3、Nb2O3、ZrSiO4、マイカ、Si3N4、SiC、ダイヤモンドライクカーボン、などが挙げられる。 In particular, materials that can be suitably used include polyvinylidene fluoride (PVDF) and PVDF-based copolymers such as P (VDF-TrFE) and P (VDF-VF) copolymers, and P (VDF-TrFE). ) -CFE), P (VDF-TrFE-CTFE) and other terpolymers. Other examples include polyvinylidene chloride (PVDC), polyphenylene sulfide (PPS), polyvinyl chloride (PVC), polyethylene terephthalate (PET), polyimide (PI) phenol, melamine, furan, and cellulose. However, since a thin film of about 1 [μm] is weak against mechanical external force, a thickness of 4 [μm] or more is desirable, and a thickness of 10 [μm] or more is more preferable. Other examples include TiO2, La2O3, HfO2, ZrO2, Ta2O5, HfSiO4, Y2O3, Nb2O3, ZrSiO4, mica, Si3N4, SiC, and diamond-like carbon.

[導電性接合層について]
絶縁体電極膜2の裏面に形成する導電性電極部3の構成は絶縁体電極膜の材料や製法によって異なる。例えば絶縁体電極膜としてチタン酸バリウムを主成分とする化合物を用いる場合、還元雰囲気中ではなく大気中で燒結することにより絶縁性を高めることができる。しかし、金属電極部を同時に大気燒結すると金属電極部が酸化してしまうため、セラミック燒結膜を単独で燒結する必要がある。このため、燒結後、裏面に導電性接合層を形成することになる。この場合、スパッタリングや蒸着などの真空成膜プロセスで白金、アルミニウム、ニッケル、チタンなどの金属薄膜を形成できる。或は、銀などの導電性微粒子を分散したペーストを塗布してから高温焼成して有機成分を分解排除し、金属薄膜を形成してもよい。
[Conductive bonding layer]
The configuration of the conductive electrode portion 3 formed on the back surface of the insulator electrode film 2 differs depending on the material of the insulator electrode film and the manufacturing method. For example, when a compound containing barium titanate as a main component is used as the insulator electrode film, the insulating property can be enhanced by sintering in the air instead of in a reducing atmosphere. However, if the metal electrode part is simultaneously sintered in the atmosphere, the metal electrode part is oxidized, so that it is necessary to separately sinter the ceramic sintered film. For this reason, after sintering, a conductive bonding layer is formed on the back surface. In this case, a metal thin film of platinum, aluminum, nickel, titanium or the like can be formed by a vacuum film forming process such as sputtering or vapor deposition. Alternatively, a metal thin film may be formed by applying a paste in which conductive fine particles such as silver are dispersed and then baking at a high temperature to decompose and remove organic components.

セラミック燒結膜は割れやすいため、裏面に強度のある支持体を必要とする。例えば銅などの金属板を支持体とする場合は、チタン酸バリウムの裏面に形成された金属薄膜と銅板とを導電性接着剤で接着する。この様にして、導電性電極部が形成できる。 Since a ceramic sintered film is easily broken, a strong support is required on the back surface. For example, when a metal plate such as copper is used as the support, the metal thin film formed on the back surface of barium titanate and the copper plate are bonded with a conductive adhesive. In this way, a conductive electrode part can be formed.

PVDFやPVDCなどの樹脂フィルムを絶縁体電極膜として用いる場合は、樹脂フィルムの裏面に上記と同様に、スパッタリングや蒸着プロセスにより導電性接合膜を形成したり、PEDOT/PSSなどの有機導電性インキを塗布して導電性接合層を形成できる。但し、有機導電性インキはシート抵抗値が高いので、更に、導電性の箔やシートや基板を貼り合わせたり、或は、フレキシブルな導電性接着剤などを上塗りすることで、導電性電極部を形成できる。導電性基板上に真空プロセスや塗布などにより、直接、絶縁体膜を形成する場合は、導電性基板そのものが導電性接合部として機能し導電性電極部となる。 When using a resin film such as PVDF or PVDC as an insulator electrode film, a conductive bonding film is formed on the back surface of the resin film by sputtering or vapor deposition process, or an organic conductive ink such as PEDOT / PSS is used. Can be applied to form a conductive bonding layer. However, since the organic conductive ink has a high sheet resistance value, the conductive electrode portion can be formed by further laminating a conductive foil, a sheet or a substrate, or by applying a flexible conductive adhesive or the like. Can be formed. When an insulator film is directly formed on a conductive substrate by a vacuum process, coating, or the like, the conductive substrate itself functions as a conductive bonding portion and becomes a conductive electrode portion.

[絶縁性被覆体について]
絶縁性被覆体は、低周波電気刺激用絶縁体電極の中で電気が通ずる導電性電極部や通電ラインの芯線などの充電部分を被覆し、電極周囲の水分との絶縁性を確保するとともに、電極を機械的に保護する役目を持つ。図1のように、樹脂やエラストマーを用いた一体成形をしたものでも良いし、或は、複数の樹脂部品を用いて構成し、樹脂部品間の界面や低周波電気刺激用絶縁体電極面との界面を接着剤やシーラントで封止したり、パッキンやOリングを介在させて螺子や圧入係止機構などにより圧着結合した構成でもよい。
[Insulating coating]
The insulating cover covers the charged part such as the conductive electrode part through which electricity passes in the insulator electrode for low frequency electrical stimulation and the core line of the energizing line, and ensures insulation from moisture around the electrode, Has the role of mechanically protecting the electrodes. As shown in FIG. 1, it may be integrally molded using a resin or an elastomer, or may be configured using a plurality of resin parts, and an interface between resin parts or an insulator electrode surface for low-frequency electrical stimulation. The interface may be sealed with an adhesive or a sealant, or may be pressure-bonded by a screw or a press-fit locking mechanism with a packing or an O-ring interposed.

[通電ラインについて]
通電ラインには絶縁被覆電線やビニルキャブタイヤケーブルなどが使用できる。絶縁被覆電線を水中で使用する場合は、防水保護配管として、例えば、シリコーンチューブや軟質フッ素樹脂チューブなどを絶縁性被覆体と接合し、その中に、絶縁被覆電線を挿通してもよい。通電ラインの長さは2m前後となるが、絶縁被覆電線をシリコーンチューブの中に挿通する場合、表面の摺動抵抗が大きいため挿通しにくい。フッ素被覆電線、及び/或は、軟質フッ素樹脂チューブを用いた場合は、摺動抵抗が小さく挿通しやすいため、チューブの内径を必要以上に大きくする必要がない。
[About the energizing line]
For the energization line, an insulation coated electric wire or a vinyl cabtyre cable can be used. When using an insulation-coated electric wire in water, for example, a silicone tube or a soft fluororesin tube may be joined to the insulation coating as a waterproof protective pipe, and the insulation-coated electric wire may be inserted therethrough. The length of the energization line is about 2 m. However, when the insulation-coated electric wire is inserted into the silicone tube, it is difficult to insert the conductive line because the sliding resistance of the surface is large. When a fluorine-coated electric wire and / or a soft fluororesin tube is used, since the sliding resistance is small and it is easy to insert, it is not necessary to increase the inner diameter of the tube more than necessary.

[低周波電気刺激用絶縁体電極の使用形態]
低周波電気刺激用絶縁体電極は室内においても、或は、水中や入浴中でも、使用できる。室内で使用する場合は、従来使われている導電性電極と同様に、電極表面に、ハイドロゲルを貼り付けたり、或は、水を含んだ吸水布やスポンジなどを介在させて皮膚に当接することで使用できる。濡れた低周波電気刺激用絶縁体電極を直接皮膚に当接しても使用できるが、電極表面及び皮膚が乾燥してしまうと電気刺激を全く感じなくなる。
[Usage of insulator electrode for low frequency electrical stimulation]
The insulator electrode for low-frequency electrical stimulation can be used indoors or in water or bathing. When used indoors, as with conventional conductive electrodes, hydrogel is applied to the electrode surface, or a water-absorbing cloth or sponge containing water is used to contact the skin. Can be used. The wet low-frequency electrical stimulation insulator electrode can be used even if it directly contacts the skin, but when the electrode surface and the skin are dried, electrical stimulation is not felt at all.

一方、水中や入浴中に使用する場合は、水中であることによる独特な事情が存在する。まず、典型的な使用形態について説明する。一つ目の使用形態は、図7に示すように、両手で電極を一つずつ持ち、電気刺激を与えたい部位に両方の電極を当接したり近接させたりして使用する形態(両手持ち方式)である。二つ目は、図8に示すように、一方の電極は水中或は水面に放置しておいて、他方を手にもって人体部位に当接したり近接させたりする形態(片手持ち方式)。そして三つ目は図9に示すように、電極対を支持体に固定しておいて皮膚に当接する形態(支持体固定方式)。そして四つ目は、図10に示すように、電極を浴槽壁などに固定しておいてそこへ皮膚を当接する方式(壁面固定方式)である。 On the other hand, when used in water or bathing, there are unique circumstances due to being underwater. First, typical usage patterns will be described. As shown in FIG. 7, the first usage mode is one in which both hands are held one by one, and both electrodes are in contact with or in close proximity to the site to which electrical stimulation is to be applied (two-hand holding method). ). Second, as shown in FIG. 8, one electrode is left in water or on the surface of the water, and the other is held in contact with or close to a human body part (one-hand holding method). As shown in FIG. 9, the third is a form in which the electrode pair is fixed to the support and is brought into contact with the skin (support fixing method). And the 4th is a system (wall surface fixing system) which fixes an electrode to a bathtub wall etc. and contacts skin there, as shown in FIG.

両手持ち方式では、胸、腹部、足などに電気刺激を与えるのに都合が良い。水中での電気刺激では電極表面が皮膚に当接していなくても、近接させるだけでも電気刺激を感じることができる。刺激が強いときは電極を少し皮膚から離すと刺激が柔らかくなる。つまり、出力電圧を変えなくても電極を近づけたり離したりすることで容易に快適な刺激強度を見つけることができる。 The two-handed system is convenient for applying electrical stimulation to the chest, abdomen, legs, and the like. In electrical stimulation in water, even if the electrode surface is not in contact with the skin, electrical stimulation can be felt only by bringing it close to the skin. When the stimulus is strong, the stimulus is softened by moving the electrode a little away from the skin. That is, a comfortable stimulation intensity can be easily found by moving the electrodes closer or away without changing the output voltage.

腕や肘や手、指先などの部位に電気刺激を与えたいときには両手で電極を持つわけにはゆかず、片手持ちでしか刺激を与えることができない。片手持ち方式では放置する側の電極は水中にあればよく、電極間が1[m]以上離れていてもよい。放置する側の電極は浴槽壁に取り付けてあってもよいし、電極表面が下を向いて水面に浮いていてもよい。導電性電極を室内で用いる場合、指先や関節などの曲率の大きな部位には電極を当接しにくかったが、水中では手持ちの電極を指などに少しずつ近づけてゆくことで快適な刺激条件を見つけることができる。 When you want to apply electrical stimulation to parts such as the arms, elbows, hands, and fingertips, you can't have an electrode with both hands, and you can only give stimulation with one hand. In the one-handed system, the electrode on the side to be left may be in water, and the electrodes may be separated by 1 [m] or more. The electrode on the side to be left may be attached to the bathtub wall, or the electrode surface may face down and float on the water surface. When using a conductive electrode indoors, it was difficult to contact the electrode with a large curvature such as a fingertip or a joint, but in the water, finding a comfortable stimulation condition by moving the hand electrode closer to the finger little by little be able to.

背中や肩や首の後ろ側などの部位では電極を手に持って当接することは難しい。このような場合は、図9c2に示すようなベルト状の支持体6に電極を取り付けて体に巻き付けたり、図9c1に示すクッション性の支持体7や椅子の背もたれ状の支持体などに電極対を取り付けてそこへ背中を押し付けたりすることができる。また、電極対を浴槽壁や浴槽の上面に固定的に設置(図10)し、そこへ首や肩や背中を押し付けてもよい。 It is difficult to abut on the back, shoulder or back of the neck with the electrode in hand. In such a case, an electrode is attached to a belt-like support 6 as shown in FIG. 9c2 and wound around the body, or a cushion-like support 7 shown in FIG. 9c1 or a chair backrest-like support is used. You can attach and press your back against it. Alternatively, the electrode pair may be fixedly installed on the bathtub wall or the upper surface of the bathtub (FIG. 10), and the neck, shoulder or back may be pressed there.

[プッシュスイッチ]
上述したように水中で使用する場合、電極を皮膚から離しても電流は流れるため、制御装置側では使用を終了したのかどうか判定ができない。使用者が出力強度を高強度にしたまま電極を水中に放置しても出力が出続けることになる。それを知らずに第三者が不用意に電極表面に触れた場合、強い衝撃を受ける恐れがある。このような事故を未然に防止するためには使用者が使用をしないときには電気刺激出力が停止する機構が必要である。
[Push switch]
As described above, when used in water, the current flows even if the electrode is separated from the skin. Therefore, the control device cannot determine whether or not the use is finished. Even if the user leaves the electrode in water with the output intensity kept high, output continues to be output. If a third party inadvertently touches the electrode surface without knowing it, there is a risk of receiving a strong impact. In order to prevent such an accident, a mechanism for stopping the electrical stimulation output when the user does not use is necessary.

図11に絶縁性被覆体表面にプッシュスイッチを有する低周波電気刺激用絶縁体電極104を示す。9は絶縁性被覆体504の側面に設けられた手持ちプッシュスイッチである。使用者が電極を手に持つときに指先で押下することで出力回路が接続し、手を離すと出力回路が切断する。また10は絶縁性被覆体裏面に設けられた当接プッシュスイッチを示している。電極を電極支持体に取り付けた状態で人体が電極表面に当接する押圧力を感知して出力回路を接続し、押圧力が解放されると出力回路が切断する。このようなスイッチを設けることで使用者が利用しないときには出力回路を切断することができる。 FIG. 11 shows a low-frequency electrical stimulation insulator electrode 104 having a push switch on the surface of the insulating covering. Reference numeral 9 denotes a hand-held push switch provided on the side surface of the insulating cover 504. When the user holds the electrode in his hand, the output circuit is connected by pressing the electrode with his fingertip, and when the user releases the hand, the output circuit is disconnected. Reference numeral 10 denotes a contact push switch provided on the back surface of the insulating covering. In a state where the electrode is attached to the electrode support, the human body senses a pressing force against the electrode surface and connects the output circuit. When the pressing force is released, the output circuit is disconnected. By providing such a switch, the output circuit can be disconnected when the user does not use it.

一対の低周波電気刺激用絶縁体電極において、スイッチは両方の電極に設けられていてもよいが、片手持ち方式もあるので一方の電極にだけ設けられていてもよい。一つの電極に手持ちプッシュスイッチ9と当接プッシュスイッチ10のどちらか片方のスイッチが設けられていてもよいが、両方が設けられていてもよい。また、手持ちプッシュスイッチや当接プッシュスイッチが夫々複数設けられていてもよい。一つの電極に二つ以上のスイッチが設けられている場合はそれらのスイッチがすべて並列に接続されていてどれか一つがオンすると出力回路が接続され、すべてのスイッチがオフしたときに出力回路が切断するように構成する。 In the pair of insulators for low-frequency electrical stimulation, the switch may be provided on both electrodes, but since there is a one-handed method, it may be provided only on one electrode. Either one of the hand-held push switch 9 and the contact push switch 10 may be provided on one electrode, or both of them may be provided. Further, a plurality of hand-held push switches and contact push switches may be provided. When two or more switches are provided on one electrode, the switches are all connected in parallel, and when one of them is turned on, the output circuit is connected. When all the switches are turned off, the output circuit is turned on. Configure to disconnect.

図11の4044は低周波電気刺激用絶縁体電極104内に設けられた端子台であり、導電性電極部304に接続された取り出しリード線4043と通電ラインの芯線4041が、お互いが並列に接続された手持ちプッシュスイッチ9と当接プッシュスイッチ10を介して接続されている。プッシュスイッチには防水型モメンタリープッシュスイッチが好適であるが、これに限るものではない。低周波電気刺激用絶縁体電極を浴槽壁に固定する場合は、当接プッシュスイッチは電極表面や浴槽壁表面に設けてもよい。 Reference numeral 4044 in FIG. 11 denotes a terminal block provided in the insulator electrode 104 for low-frequency electrical stimulation, and the lead wire 4043 connected to the conductive electrode portion 304 and the core wire 4041 of the energization line are connected in parallel to each other. The hand-held push switch 9 and the contact push switch 10 are connected. A waterproof momentary push switch is suitable for the push switch, but the push switch is not limited thereto. When the insulator electrode for low frequency electrical stimulation is fixed to the bathtub wall, the contact push switch may be provided on the electrode surface or the bathtub wall surface.

[直列合成用コンデンサー]
低周波電気刺激用絶縁体電極は直列合成用のコンデンサーを接続せずに使用できるが、コンデンサーを接続して使用することもできる。図11の13は直列合成用のコンデンサーを示している。端子台4044において出力回路に直列に接続されている。目標とする合成静電容量に応じて、耐電圧や静電容量を決め、汎用のフィルムコンデンサーなどから適宜選択できる。
[Condenser for series synthesis]
The insulator electrode for low frequency electrical stimulation can be used without connecting a capacitor for series synthesis, but can also be used with a capacitor connected. Reference numeral 13 in FIG. 11 denotes a capacitor for series synthesis. The terminal block 4044 is connected in series to the output circuit. The withstand voltage and the capacitance are determined according to the target synthetic capacitance, and can be appropriately selected from general-purpose film capacitors.

[水垂感電防止のための水切り]
低周波電気刺激用絶縁体電極を水中で使用するとき、手持ちプッシュスイッチを押したまま電極を水面上に持ち上げることが起こり得る。このとき、電極面の水が腕を伝って水面まで流れ落ちる。電極面と水面との間に水の通路が連通形成された瞬間、電流が流れピリッと刺激を受けてしまうことがある。これを避けるためには、図11に示すように、電極面からの滴下流が分断され連通しないように、末広がり状の水切り11を設けることで回避できる。水切りの材質はシリコーンゴムなどの絶縁性のエラストマー成型体が好適である。水切りは末広がりになっている必要がある。水の連通を阻止するだけであれば電極面に垂直な壁状でも効果はあるが、その場合、電極を皮膚から少し離しても電界の広がりが起こらず、刺激強度の調整がしにくい。末広がり状の場合は、皮膚から電極を離すことで電界が広がるので、刺激強度の調節が容易になる。
[Draining to prevent dripping electric shock]
When using an insulator electrode for low frequency electrical stimulation in water, it may happen that the electrode is lifted onto the water surface while holding the handheld push switch. At this time, water on the electrode surface flows down to the water surface along the arm. At the moment when a water passage is formed in communication between the electrode surface and the water surface, an electric current may flow to cause a tingling stimulus. In order to avoid this, as shown in FIG. 11, it is possible to avoid this by providing a diverging drainer 11 so that the dropping flow from the electrode surface is divided and does not communicate. The draining material is preferably an insulating elastomer molded body such as silicone rubber. The drainer needs to spread out. Even if the wall is perpendicular to the electrode surface as long as the water communication is only blocked, the electric field does not spread even if the electrode is slightly separated from the skin, and it is difficult to adjust the stimulation intensity. In the case of a divergent shape, since the electric field spreads by separating the electrode from the skin, the stimulation intensity can be easily adjusted.

[浮力体]
前述したように、片手持ち方式では、一方の電極を水に浮かせて使用することもあるため、少なくとも一つの電極は電極面を下にして浮くようにすると使い勝手が良くなる。浮力を持たせるには、電極内部に空間を設けることで浮力をもたせてもよいし、絶縁性被覆体に比重が1より小さい材料を用いてもよい。また、図11に示すように電極の裏面に浮力体12を貼り付けてもよい。浮力体12は当接プッシュスイッチ10を覆うように固定されているが、押圧力を受けて当接プッシュスイッチを押すことができる。浮力体の材料は、ポリウレタン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリエチレンテレフタレート樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ユリア樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)、などの独立気泡発泡体から選択できる。特に、浮力に優れるポリスチレン独立気泡発泡体が好適である。浮力体を電極裏面に貼り付けるには、耐水性接着剤、マジックテープ、両面テープ、その他、固定部材を用いた固定など適宜選択できる。
[Buoyancy body]
As described above, in the one-handed system, one electrode may be used while being floated on water. Therefore, when at least one electrode is floated with the electrode surface down, the usability is improved. In order to give buoyancy, buoyancy may be given by providing a space inside the electrode, or a material having a specific gravity smaller than 1 may be used for the insulating covering. Moreover, as shown in FIG. 11, you may affix the buoyancy body 12 to the back surface of an electrode. The buoyancy body 12 is fixed so as to cover the contact push switch 10, but can receive the pressing force to push the contact push switch. Buoyant body materials are polyurethane resin, polystyrene resin, polyethylene resin, polypropylene resin, ethylene vinyl acetate copolymer, polyethylene terephthalate resin, phenol resin, silicone resin, polyvinyl chloride resin, urea resin, acrylic resin, polyimide resin, ethylene It can be selected from closed cell foams such as propylene diene rubber (EPDM). In particular, a polystyrene closed cell foam excellent in buoyancy is suitable. In order to attach the buoyancy body to the back surface of the electrode, water-resistant adhesive, magic tape, double-sided tape, and other fixing using a fixing member can be appropriately selected.

[水保持体]
前述したように本発明の低周波電気刺激用絶縁体電極は水中になくても、電極面と皮膚との界面に濡れ接触が確保されていれば皮膚に電気刺激を与えることができる。但し、電極表面と皮膚との間で濡れ接触が失われるとその部分では刺激を感じなくなる。図9で示したように入浴しながら首の後ろや肩などに電極を当接する場合、通常、これらの部位は水面上にある。皮膚が濡れている間は電気刺激を感じることはできるが、電極表面に連続気泡発泡体や吸水布などの水保持体を配することで、より安定して電気刺激を受けることができる。また、水中で低周波電気刺激用絶縁体電極を当接する場合、皮膚に直接絶縁体膜を当接して用いるが、絶縁体膜を皮膚から数ミリ程度離間すると刺激が柔らかくなり快適な刺激になる。この離間距離を手で維持するのは難しいが、絶縁体膜表面に水保持体を配置することで容易に離間距離を保つことができる。
[Water holder]
As described above, the low-frequency electrical stimulation insulator electrode of the present invention can provide electrical stimulation to the skin as long as the wet contact is ensured at the interface between the electrode surface and the skin, even if it is not in water. However, when the wet contact is lost between the electrode surface and the skin, no irritation is felt at that portion. When the electrodes are brought into contact with the back of the neck or shoulder while bathing as shown in FIG. 9, these portions are usually on the water surface. While the skin is wet, electrical stimulation can be felt, but by providing a water holding body such as an open cell foam or a water absorbent cloth on the electrode surface, electrical stimulation can be received more stably. In addition, when the insulator electrode for low frequency electrical stimulation is brought into contact with water, the insulator film is used in contact with the skin directly. However, when the insulator film is separated from the skin by several millimeters, the stimulus becomes soft and comfortable. . Although it is difficult to maintain this separation distance by hand, the separation distance can be easily maintained by disposing a water holding body on the surface of the insulator film.

水保持体の材料としては、連続気泡発泡体や吸水繊維、或は、吸水性ポリマーを少量、吸水繊維に担持させたものなどから選択できる。厚みは1ミリから10ミリ程度でよい。連続気泡発泡体としては、ポリウレタン製吸水スポンジをはじめ、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリエチレンテレフタレート樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ユリア樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)、などの連続気泡発泡体が選択できる。特に、ポリエーテル系ウレタン樹脂の連続気泡発泡体は弾性に優れ加水分解性が低く好適である。 The material of the water holding member can be selected from open-cell foams, water-absorbing fibers, or a material in which a small amount of water-absorbing polymer is supported on water-absorbing fibers. The thickness may be about 1 mm to 10 mm. Open-cell foams include water-absorbing sponge made of polyurethane, polystyrene resin, polyethylene resin, polypropylene resin, ethylene vinyl acetate copolymer, polyethylene terephthalate resin, phenol resin, silicone resin, polyvinyl chloride resin, urea resin, acrylic resin Open-cell foams such as polyimide resin and ethylene propylene diene rubber (EPDM) can be selected. In particular, an open-cell foamed body of a polyether-based urethane resin is suitable because of its excellent elasticity and low hydrolyzability.

また吸水繊維としては、ポリエステル、ナイロン、レーヨン、ポリプロピレン、セルロース、綿、やこれらを混成して成る繊維などで、繊維の極細化や異形化、多孔化などにより吸水性を高めたものが選択できる。また、アクリル繊維を加水分解し変成した吸水繊維やアクリル酸などのカルボン酸に部分的にスルホン酸類を混合あるいは架橋した吸水繊維なども選択できる。また、吸水性ポリマーを少量、吸水繊維などに担持させたものも選択できる。吸水性ポリマーとしては、でんぷんのアクリル酸重合体、ポリアクリル酸ナトリウム塩の架橋物、ポリエチレンオキシドの架橋物、などが選択できる。 As the water-absorbing fiber, polyester, nylon, rayon, polypropylene, cellulose, cotton, or a fiber made of a mixture of these can be selected. . Further, water-absorbing fibers obtained by hydrolyzing and modifying acrylic fibers, water-absorbing fibers obtained by partially mixing or cross-linking sulfonic acids with carboxylic acids such as acrylic acid can be selected. A small amount of water-absorbing polymer supported on water-absorbing fibers can also be selected. As the water-absorbing polymer, starch acrylic acid polymer, polyacrylic acid sodium salt cross-linked product, polyethylene oxide cross-linked product and the like can be selected.

[電極支持体]
図9C1のようなクッション性の支持体7の材質は、連続気泡発泡体だと水を吸収して重くなってしまい取り扱いがし難くなる。独立気泡発泡体だと水に浮いてしまい沈めるのに難儀する。フィルター用のスポンジや繊維を三次元状に編んだ網状弾性体が好適である。特に、ゴム弾性をもつ熱可塑性エラストマーからなる連続線条のランダムループを三次元構造化したものが好適である。水キレが良く弾力性が十分にあり、浴槽の角に枕を置くようにおいて首を当接することもでき好都合である。図9C2の巻き付け型支持体の場合は、ポリウレタン弾性繊維よりなるストレッチ素材などで作られたベルトに電極を取り付けそれを背中や肩などに巻きつけて使用する。電極の取り付けには、マジックテープやフックなどの係止機構を用いることができる。
[Electrode support]
If the material of the cushioning support 7 as shown in FIG. 9C1 is an open-cell foam, it absorbs water and becomes heavy, making it difficult to handle. If it is a closed cell foam, it will float in water and will be difficult to sink. A net-like elastic body obtained by knitting a filter sponge or fiber in a three-dimensional shape is preferable. In particular, a three-dimensional structured random loop of continuous filaments made of a thermoplastic elastomer having rubber elasticity is suitable. It is convenient because it has good water crispness and sufficient elasticity, and it can also be abutted on the neck to put a pillow on the corner of the bathtub. In the case of the wrapping type support shown in FIG. 9C2, an electrode is attached to a belt made of a stretch material made of polyurethane elastic fiber and the like is wound around a back or a shoulder. A locking mechanism such as a magic tape or a hook can be used for attaching the electrode.

絶縁体電極膜にチタン酸バリウムを主成分とする複合酸化物の燒結膜を用いて、図12に示す低周波電気刺激用絶縁体電極101を製作した。高誘電率系チタン酸バリウムパウダー(Y5V-180、共立マテリアル株式会社製)を大気中で燒結し、直径3[cm]、厚さ100[μm]の絶縁体電極膜201を作成した。絶縁体電極膜201の裏面に、導電性ペースト((株)ノリタケカンパニーリミテド、NP−4311A)を塗布し焼成を経て約15[μm]厚の導電性接合層3011を形成した。次に導電性接着層3012として藤倉化成(株)ドータイトXA-874を用いて、厚さ2[mm]の銅板よりなる導電性基板3013と接着することで導電性電極部301を構成した。導電性基板3013の裏面に取り出しリード線4013を半田付けし端子台4014に接続した。端子台4014で取り出しリード線とフッ素被覆電線よりなる通電ライン401の芯線4011が接続されている。通電ライン401は防水配管としての軟質フッ素チューブ4015の中に納められている。防水配管4015は硬質塩化ビニル製のハウジング5011の側面に螺合取り付けされた防水グランド(株式会社タカチ電機工業製、IP68樹脂製)4016に挿通され防水固定されている。この電極の導電性充電部分は、絶縁性被覆体501を構成する、ハウジング5011、カバーリング5012、そして、防水シーラント5013により被覆され、防水構造の中に納められている。 The insulator electrode 101 for low frequency electrical stimulation shown in FIG. 12 was manufactured using the sintered film of the complex oxide which has barium titanate as a main component for an insulator electrode film. High dielectric constant type barium titanate powder (Y5V-180, manufactured by Kyoritsu Material Co., Ltd.) was sintered in the air to produce an insulator electrode film 201 having a diameter of 3 [cm] and a thickness of 100 [μm]. A conductive paste (Noritake Co., Ltd., NP-4311A) was applied to the back surface of the insulator electrode film 201 and baked to form a conductive bonding layer 3011 having a thickness of about 15 [μm]. Next, the conductive electrode part 301 was comprised by adhere | attaching with the electroconductive board | substrate 3013 which consists of a copper plate of thickness 2 [mm] using Fujikura Kasei Co., Ltd. Dotite XA-874 as the electroconductive adhesive layer 3012. Lead wires 4013 were soldered to the back surface of the conductive substrate 3013 and connected to the terminal block 4014. A lead wire 4011 of an energization line 401 made of a lead wire and a fluorine-coated electric wire is connected by a terminal block 4014. The energization line 401 is housed in a soft fluorine tube 4015 as a waterproof pipe. The waterproof pipe 4015 is inserted into a waterproof gland (manufactured by Takachi Denki Kogyo Co., Ltd., IP68 resin) 4016 that is screwed and attached to the side of a housing 5011 made of hard vinyl chloride, and is waterproofly fixed. The conductive charging portion of the electrode is covered with a housing 5011, a cover ring 5012, and a waterproof sealant 5013 that form an insulating covering 501 and is housed in a waterproof structure.

本絶縁体電極膜の有効面積は3.6[cm2]であった。また、40℃水中での静電容量は、方形波波高値15[V]以下では平均417[nF]、15[V]以上30[V]以下では平均405[nF]であった。チタン酸バリウム(Y5V-180)は室温以上に昇温することにより顕著に比誘電率が低下する。更に、印加するDC電圧が高くなることでも大幅に比誘電率が低下する(所謂DCバイアス特性)。しかし、40℃の環境下ではDCバイアス特性は緩和し、比較的にフラットな特性となる。 The effective area of this insulator electrode film was 3.6 [cm 2 ]. The capacitance in water at 40 ° C. was 417 [nF] on average when the square wave peak value was 15 [V] or less, and 405 [nF] on average between 15 [V] and 30 [V]. The relative dielectric constant of barium titanate (Y5V-180) decreases remarkably when the temperature rises above room temperature. Furthermore, the relative dielectric constant is also greatly reduced by increasing the applied DC voltage (so-called DC bias characteristics). However, in an environment of 40 ° C, the DC bias characteristic is relaxed and becomes a relatively flat characteristic.

[測定1:入浴での感知下限電圧と許容上限電圧の測定]
このチタン酸バリウム電極対を用いて、水温40℃の風呂に入浴中の被験者に、水中で低周波電気刺激を与えた。波高値を徐々に上昇させながらパルス電圧を印加し、初めて電気刺激を感じるときの出力電圧の半分の電圧(感知下限電圧)、及び、刺激強度が許容範囲の上限と感じるときの出力電圧の半分の電圧(許容上限電圧)を、片側の電極の単位面積当たりの静電容量Cn[nF/cm2]を0.46から113[nF/cm2]まで10段階に変化させて測定した。
[Measurement 1: Measurement of sensing lower limit voltage and allowable upper limit voltage in bathing]
Using this barium titanate electrode pair, low frequency electrical stimulation was given in water to a subject taking a bath at a water temperature of 40 ° C. Applying a pulse voltage while gradually increasing the peak value, the voltage half of the output voltage (sensing lower limit voltage) when you first feel an electrical stimulus, and the half of the output voltage when the stimulus intensity feels the upper limit of the allowable range Was measured by changing the capacitance Cn [nF / cm 2 ] per unit area of the electrode on one side from 0.46 to 113 [nF / cm 2 ] in 10 steps.

矩形波パルスのオンタイムは300[μ秒]、周波数は50[Hz]、同一極性のパルスを200回発生した後、0.5[秒]の休止期間を入れ、その後、反対極性のパルスを200回発生し、以降、このセットを繰り返す波形とした。低周波電気刺激用絶縁体電極の場合、感知下限電圧は、周波数を5[Hz]から1200[Hz]まで変化させても殆ど変わらず一定である。よって、標準的な周波数として50[Hz]とした。低周波電気刺激用絶縁体電極の当接箇所は、面積100[cm2]までの電極が安定して当接できる部位として、また、最も一般的な当接部位として、腰部(背中下部)の背骨を挟んだ左右とした。単位面積当たりの静電容量の変更は、前述のとおり、チタン酸バリウム電極にコンデンサーを直列合成することで行った。測定結果は図5で説明したとおりである。 The on-time of the square wave pulse is 300 [μs], the frequency is 50 [Hz], the same polarity pulse is generated 200 times, then the 0.5 [second] pause period is inserted, and then the opposite polarity pulse is 200 times The waveform was generated and repeated thereafter. In the case of an insulator electrode for low-frequency electrical stimulation, the sensing lower limit voltage is almost constant even when the frequency is changed from 5 [Hz] to 1200 [Hz]. Therefore, the standard frequency is set to 50 [Hz]. The contact point of the insulator electrode for low frequency electrical stimulation is the part where the electrode up to 100 [cm 2 ] can stably contact, and the most common contact part is the waist (lower back) Left and right across the spine. The capacitance per unit area was changed by synthesizing capacitors in series with the barium titanate electrode as described above. The measurement results are as described in FIG.

図13を用いて他の実施例を説明する。本実施例では絶縁体電極膜202として、厚さ1.2[μm]のポリフェニレンスルファイドフィルム(東レ株式会社製トレリナ(登録商標))を用いた。本フィルムの裏面には導電性接合層3021としてNi薄膜が蒸着されている。導電性基板3023としてのステンレス基板上に導電性接着層3022として低粘度導電性接着剤を塗布し、その上にポリフェニレンスルファイドフィルムに蒸着されたNi薄膜面を貼り合わせた。ステンレス基板3023の裏面に通電ライン402の芯線4021を導電性接着剤を用いて接続し、電気接続点4022とした。通電ライン402にはビニルキャブタイヤケーブルを用いた。通電ライン先端部にクランプ4023を取り付け通電ラインへの引っ張り力を受け止められるようにした。電極ハウジング5021側面には貫通孔が設けられゴムブッシング4024が嵌合固定されている。ゴムブッシングに通電ライン402を挿通した。電極ハウジング5021の内部に低粘度エポキシをポッティングし、絶縁体電極膜202及び導電性電極部302から構成される電極板をその上に載せ、電極板の端面及び表面の端部が覆われるように低粘度エポキシを充填し防水シーリング5022を形成した。 Another embodiment will be described with reference to FIG. In this example, a polyphenylene sulfide film (Torelina (registered trademark) manufactured by Toray Industries, Inc.) having a thickness of 1.2 [μm] was used as the insulator electrode film 202. On the back surface of this film, a Ni thin film is deposited as a conductive bonding layer 3021. A low-viscosity conductive adhesive was applied as a conductive adhesive layer 3022 on a stainless steel substrate as the conductive substrate 3023, and a Ni thin film surface deposited on a polyphenylene sulfide film was bonded thereon. A core wire 4021 of the energization line 402 was connected to the back surface of the stainless steel substrate 3023 using a conductive adhesive, and an electrical connection point 4022 was obtained. A vinyl cab tire cable was used for the energization line 402. A clamp 4023 is attached to the end of the energization line so that the pulling force to the energization line can be received. A through hole is provided on the side surface of the electrode housing 5021, and a rubber bushing 4024 is fitted and fixed. The energization line 402 was inserted into the rubber bushing. A low-viscosity epoxy is potted inside the electrode housing 5021, and an electrode plate composed of the insulator electrode film 202 and the conductive electrode portion 302 is placed thereon so that the end face and the end of the surface of the electrode plate are covered. A low-viscosity epoxy was filled to form a waterproof seal 5022.

この電極の静電容量を測定した。電極表面を水で濡らしてから金属電極を載せて、端子間にパルス電圧を印加し、オシロスコープで電流波形を獲得し、これを数値処理することで充電電流量を把握し、室温におけるパルス波印加時の静電容量を測定した。この結果、2.5[nF/cm2]が得られた。 The capacitance of this electrode was measured. After wetting the electrode surface with water, place a metal electrode, apply a pulse voltage between the terminals, acquire a current waveform with an oscilloscope, grasp the amount of charging current by numerically processing this, and apply a pulse wave at room temperature The capacitance at the time was measured. As a result, 2.5 [nF / cm 2 ] was obtained.

[電極面積と刺激感の測定]
次にこの電極を用いて、電極の有効面積が5[cm2]、10[cm2]、30[cm2]、50[cm2]、70[cm2]、及び100[cm2]のそれぞれのケースにおいて、片側の電極の単位面積当たりの静電容量Cn[nF/ cm2]を変化させたときに、初めて電気刺激を感じ始める電圧(感知下限電圧)を測定した。本測定は水中ではなく室内で行った。電極の表面に厚さ1[mm]程度の吸水布を載せ、十分に吸水させた状態で腰に当接した。有効面積の変更は電極表面にそれぞれの有効面積に相当する開口部を有する樹脂シートを載せることで行った。その他の測定条件は上記実施例1と同様である。
[Measurement of electrode area and feeling of stimulation]
Next, using this electrode, the effective area of the electrode is 5 [cm 2 ], 10 [cm 2 ], 30 [cm 2 ], 50 [cm 2 ], 70 [cm 2 ], and 100 [cm 2 ]. In each case, when the capacitance Cn [nF / cm 2 ] per unit area of the electrode on one side was changed, a voltage (sensing lower limit voltage) at which an electric stimulus was first felt was measured. This measurement was performed indoors, not in water. A water absorbent cloth having a thickness of about 1 [mm] was placed on the surface of the electrode, and it was in contact with the waist in a state where water was sufficiently absorbed. The effective area was changed by placing a resin sheet having an opening corresponding to each effective area on the electrode surface. Other measurement conditions are the same as those in Example 1.

測定結果を図14に示す。片側の電極の単位面積当たりの静電容量Cnが同じであれば、電極面積が大きいほど感知下限電圧が低くなることが分かる。但し、30[cm2]から100[cm2]への変化は小さく低下傾向が飽和している。各電極面積のデータについて最少二乗法により累乗曲線を用いて近似曲線を求めるとR二乗値は0.98以上となり良い近似が得られる。これらの曲線を用いてCnが1[nF/cm2]のときの感知下限電圧を求めた結果を図15に示す。この結果より、電極面積50[cm2]以上では感知下限電圧は変化しないと考えられる。つまり、電極面積を50[cm2]としておけば、最も感じやすい条件で測定できることが分かる。 The measurement results are shown in FIG. It can be seen that if the capacitance Cn per unit area of the electrode on one side is the same, the sensing lower limit voltage decreases as the electrode area increases. However, the change from 30 [cm 2 ] to 100 [cm 2 ] is small and the decreasing tendency is saturated. When the approximate curve is obtained by using the power curve by the least square method for each electrode area data, the R square value is 0.98 or more, and a good approximation is obtained. FIG. 15 shows the result of obtaining the sensing lower limit voltage when Cn is 1 [nF / cm 2 ] using these curves. From this result, it is considered that the detection lower limit voltage does not change when the electrode area is 50 [cm 2 ] or more. That is, when the electrode area is set to 50 [cm 2 ], it can be seen that the measurement can be performed under the conditions that are most easily felt.

図16を用いて本実施例を説明する。外形寸法が28[mm□]のチタン酸バリウム燒結膜203を9枚作成し、同一平面上に並置し、電気的に並列接続することで電極面積50[cm2]の低周波電気刺激用絶縁体電極103を構成した。実施例1と同様の材料構成で導電性電極部303を作成した。これらの導電性電極部303の裏面にリード線4033を半田付けし電気接続点4032を形成した。九本のリード線4033を端子台4034に接続し、通電ライン403の芯線4031と接続した。実施例1と同様に通電ライン403は軟質フッ素チューブよりなる防水配管4035に挿通され、また、軟質フッ素チューブは防水グランド4036によって樹脂製電極ハウジング5031に固定されている。九個の電極板は電極ハウジングの上面に載せエポキシ系接着剤5033で接着固定した。 This embodiment will be described with reference to FIG. Nine barium titanate sintered films 203 with an outer dimension of 28 mm mm are prepared, juxtaposed on the same plane, and electrically connected in parallel to provide insulation for low-frequency electrical stimulation with an electrode area of 50 cm 2 A body electrode 103 was constructed. A conductive electrode portion 303 was created with the same material structure as in Example 1. Lead wires 4033 were soldered to the back surfaces of these conductive electrode portions 303 to form electrical connection points 4032. Nine lead wires 4033 were connected to the terminal block 4034 and connected to the core wire 4031 of the energization line 403. As in the first embodiment, the energization line 403 is inserted into a waterproof pipe 4035 made of a soft fluorine tube, and the soft fluorine tube is fixed to the resin electrode housing 5031 by a waterproof gland 4036. Nine electrode plates were placed on the upper surface of the electrode housing and fixed with an epoxy adhesive 5033.

[電極面積50[cm2]での刺激感測定]
上記実施例1と同様の方法で、片側の電極の単位面積当たりの静電容量Cnを変化させたときの感知下限電圧及び許容上限電圧を測定した。この結果を図17に示す。縦軸は出力電圧の半分の電圧[V]であり、横軸は片側の低周波電気刺激用絶縁体電極、或は、片側の低周波電気刺激用絶縁体電極とコンデンサーの直列体、の単位面積当たりの静電容量Cn[nF/cm2]である。●は許容上限電圧、▲は感知下限電圧である。Cnの最大値は200[nF/cm2]である。これはチタン酸バリウム膜の室温での静電容量である。片側印加電圧の最大値は255[V]まで印加している。
[Measurement of stimulation with electrode area of 50 cm 2 ]
In the same manner as in Example 1, the sensing lower limit voltage and the allowable upper limit voltage when the capacitance Cn per unit area of the electrode on one side was changed were measured. The result is shown in FIG. The vertical axis is half of the output voltage [V], and the horizontal axis is the unit of one side of the low-frequency electrical stimulation insulator electrode or the series of the low-frequency electrical stimulation insulator electrode and capacitor on one side. The capacitance per area is Cn [nF / cm 2 ]. ● is the allowable upper limit voltage, and ▲ is the detection lower limit voltage. The maximum value of Cn is 200 [nF / cm 2 ]. This is the capacitance at room temperature of the barium titanate film. The maximum value of one-side applied voltage is applied up to 255 [V].

図17の原点付近の縦軸を拡大したものが図18である。感知下限電圧は44[nF/cm2]以上では約2[V]で一定となっている。一方、許容上限電圧は94[nF/cm2]以上では約9[V]で一定となっている。つまり、許容上限電圧を下げるという観点ではCnをこれ以上大きくしても有効ではない。図17の原点付近の横軸を拡大したものが図19である。感知下限電圧、許容上限電圧ともに、Cnが小さくなるにつれ急激に電圧が上昇している。 FIG. 18 is an enlarged view of the vertical axis near the origin of FIG. The detection lower limit voltage is constant at about 2 [V] above 44 [nF / cm 2 ]. On the other hand, the allowable upper limit voltage is constant at about 9 [V] above 94 [nF / cm 2 ]. That is, from the viewpoint of lowering the allowable upper limit voltage, increasing Cn beyond this is not effective. FIG. 19 is an enlarged view of the horizontal axis near the origin of FIG. Both the detection lower limit voltage and the allowable upper limit voltage rapidly increase as Cn decreases.

感知下限電圧(U[V]とおく)について、Cnが4[nF/cm2]よりも小さい範囲で被験者数5人のデータについて、最少二乗法により累乗近似曲線を求めた。その結果、(2)式が得られた。
U = 17.7*Cn^-0.861 (2)
(R^2 = 0.9551 )
For the lower limit of detection voltage (U [V]), a power approximation curve was obtained by the least square method for data of 5 subjects in a range where Cn was smaller than 4 [nF / cm 2 ]. As a result, the formula (2) was obtained.
U = 17.7 * Cn ^ -0.861 (2)
(R ^ 2 = 0.9551)

Cnを小さくしてゆくと感知下限電圧が急速に上昇してしまい安全性や有効性の観点から望ましくない。JIS規格でも最大出力電圧は500[V]と規定している。つまり、実用上のUの最大電圧は250[V]と考えられる。上記(2)式を用いて、U= 250VのときのCnを求めると、Cn = 0.063[nF/cm2]が得られる。この値が、低周波パルス電圧を用いて人体に電気刺激を与えるために必要な、片側の電極における単位面積当たりの最少の静電容量であると言える。 If Cn is decreased, the detection lower limit voltage rises rapidly, which is not desirable from the viewpoint of safety and effectiveness. The JIS standard also specifies that the maximum output voltage is 500 [V]. That is, the practical maximum voltage of U is considered to be 250 [V]. Cn = 0.063 [nF / cm 2 ] is obtained by calculating Cn when U = 250V using the above equation (2). It can be said that this value is the minimum capacitance per unit area of the electrode on one side, which is necessary for applying electrical stimulation to the human body using the low-frequency pulse voltage.

一方、許容上限電圧では、Cnが0.36[nF/cm2]のときに255[V]となっている。従って、許容上限までの刺激を感じさせるために必要な最小のCnは約0.36[nF/cm2]と考えられる。このとき電極間には波高値510[V]が印加され、ピーク電流は2.3[A]に達しているが、時定数は1[μ秒]程度であり、人体が傷害を受けるようなことは起こらない。 On the other hand, the allowable upper limit voltage is 255 [V] when Cn is 0.36 [nF / cm 2 ]. Therefore, the minimum Cn necessary to feel the stimulus up to the upper limit is considered to be about 0.36 [nF / cm 2 ]. At this time, a peak value 510 [V] is applied between the electrodes, and the peak current reaches 2.3 [A], but the time constant is about 1 [μsec] and the human body is damaged. That doesn't happen.

Cnが200[nF/cm2]及び0.36[nF/cm2]において、許容上限電圧を印加したときの、充放電電流の波形データをデジタルオシロスコープに取込み、計算により実効値電流を求めると、200[nF/cm2]のときは約11[mA]であり、0.36[nF/cm2]のときは約25[mA]となり、約2.5倍に増加している。 When Cn is 200 [nF / cm 2 ] and 0.36 [nF / cm 2 ], the waveform data of charge / discharge current when the allowable upper limit voltage is applied is taken into the digital oscilloscope, and the effective value current is obtained by calculation. When it is 200 [nF / cm 2 ], it is about 11 [mA], and when it is 0.36 [nF / cm 2 ], it is about 25 [mA], increasing about 2.5 times.

以上の結果より、低周波電気刺激を人体に与える低周波電気刺激用絶縁体電極において、最少感知刺激を与えるためには、0.063[nF/cm2]以上の片側の電極の単位面積当たりの静電容量が必要であり、更に、許容上限刺激を与えるためには0.36[nF/cm2]以上の片側の電極の単位面積当たりの静電容量が必要であると結論できる。また、低周波電気刺激装置の出力電圧としては、感知下限刺激を与えるためには4[V]以上の、許容上限刺激を与えるためには18[V]以上の、出力電圧が必要であると結論できる。 From the above results, in the insulator for low frequency electrical stimulation that applies low frequency electrical stimulation to the human body, in order to give minimal sensing stimulation, 0.063 [nF / cm 2 ] per unit area of the electrode on one side It can be concluded that a capacitance per unit area of one electrode of 0.36 [nF / cm 2 ] or more is necessary to give an allowable upper limit stimulus. Further, the output voltage of the low-frequency electrical stimulation device requires an output voltage of 4 [V] or more to give a sensing lower limit stimulus and 18 [V] or more to give an allowable upper limit stimulus. I can conclude.

[低周波電気刺激装置の形態例]
図20を用いて、低周波刺激装置における制御装置の出力端に、回路に直列に合成用コンデンサーを接続した回路の要部について説明する。波形生成部で双極性或は単極性の方形波パルスが生成され、出力端子56から電極1の対へ印加される。出力端子56の直前に直列合成用コンデンサー55を直列に接続した。図では二つの出力端にそれぞれ一つのコンデンサーを接続しているが、コンデンサーはどちらか一方に接続してもよい。また、コンデンサーを複数並列に並べて、接続するコンデンサーを選択できるようにしても良いし、或は、静電容量を可変できるコンデンサーを接続してもよい。上述のようにコンデンサーをどちらか一方に接続した場合は、一対の絶縁体電極膜の静電容量と、直列接続されたコンデンサーと、の全ての直列合成静電容量の値を2倍した値が、低周波電気刺激用絶縁体電極一つ当たりの静電容量となる。
[Example of low-frequency electrical stimulation device]
The main part of a circuit in which a synthesis capacitor is connected in series with the circuit at the output terminal of the control device in the low-frequency stimulation device will be described with reference to FIG. A bipolar or unipolar square wave pulse is generated by the waveform generator and applied from the output terminal 56 to the pair of electrodes 1. A series synthesis capacitor 55 was connected in series immediately before the output terminal 56. In the figure, one capacitor is connected to each of the two output terminals, but the capacitor may be connected to either one. Further, a plurality of capacitors may be arranged in parallel so that a capacitor to be connected can be selected, or a capacitor whose capacitance can be varied may be connected. When the capacitor is connected to either one as described above, the value obtained by doubling the value of all the series combined capacitances of the capacitance of the pair of insulator electrode films and the capacitors connected in series is This is the capacitance per insulator electrode for low frequency electrical stimulation.

[交流印加]
本発明では、低周波方形波パルス電圧を低周波電気刺激用絶縁体電極に印加することで、人体が電気刺激を感じることができることを説明したが、電極表面で電気化学反応が起こらない、低抵抗部に電流が集中しない、などのメリットは、方形波以外のパルス波でも、或は、交流であっても、有効である。交流を印加した場合は静電容量C[F]を有する低周波電気刺激用絶縁体電極は単に1/(2πfC)の抵抗体となる。ここで、fは周波数[Hz]である。干渉波型電気刺激装置では、一般的に、搬送波として2[kHz]から10[kHz]の交流が用いられている。このことから低周波電気刺激用絶縁体電極を干渉波型電気刺激装置に用いる場合に求められる、最少の単位面積当たりの静電容量を求めることができる。
[AC applied]
In the present invention, it has been explained that a human body can feel electrical stimulation by applying a low-frequency square wave pulse voltage to an insulator electrode for low-frequency electrical stimulation. The merit that the current does not concentrate on the resistance portion is effective for a pulse wave other than a square wave or an alternating current. When alternating current is applied, the insulator electrode for low frequency electrical stimulation having the capacitance C [F] is simply a 1 / (2πfC) resistor. Here, f is a frequency [Hz]. In the interference wave type electrical stimulation apparatus, generally, an alternating current of 2 [kHz] to 10 [kHz] is used as a carrier wave. From this, it is possible to obtain the minimum capacitance per unit area that is required when the insulator electrode for low frequency electrical stimulation is used in the interference wave type electrical stimulation device.

例えば、電極面積を10[cm]としたとき、皮膚の静電容量は150[nF]、Rskinは1440[Ω]、Rbodyは300[Ω]、程度の値となる。従って、2[kHz]の交流を印加した場合の皮膚のインピーダンスは498[Ω]となる。つまり、皮膚のインピーダンスが498[Ω]であっても、干渉波型電気刺激を有効に人体に与えることができると言える。一方、10[kHz]の交流を印加した場合の皮膚のインピーダンスは106[Ω]となる。従って、10[kHz]においては、498−106=392[Ω]のインピーダンスを皮膚の外側に追加しても有効に使用できることになる。10[kHz]で392[Ω]となるときの静電容量は41[nF]となる。つまり、低周波電気刺激用絶縁体電極の単位面積当たりの静電容量が41÷10=4.1[nF/cm2]以上あれば、低周波電気刺激用絶縁体電極を干渉波型電気刺激装置においても使用できることになる。この結果は、電極面積を変えても変わらない。 For example, when the electrode area is 10 [cm 2 ], the skin capacitance is 150 [nF], Rskin is 1440 [Ω], and Rbody is 300 [Ω]. Therefore, the skin impedance when an alternating current of 2 [kHz] is applied is 498 [Ω]. That is, it can be said that even when the skin impedance is 498 [Ω], the interference wave type electrical stimulation can be effectively applied to the human body. On the other hand, the skin impedance when an alternating current of 10 [kHz] is applied is 106 [Ω]. Therefore, at 10 [kHz], even if an impedance of 498−106 = 392 [Ω] is added to the outside of the skin, it can be used effectively. The capacitance when 392 [Ω] at 10 [kHz] is 41 [nF]. In other words, if the capacitance per unit area of the low-frequency electrical stimulation insulator electrode is 41 ÷ 10 = 4.1 [nF / cm 2 ] or more, the low-frequency electrical stimulation insulator electrode is connected to the interference wave electrical stimulation. It can also be used in the apparatus. This result does not change even if the electrode area is changed.

電極が濡れていても、更には、水中や入浴中においても、電極を人体の自由な位置に当接或は近接させて、低周波電気刺激を与えることができるようになる。これにより、入浴による温熱効果と同時に低周波電気治療を行うことで相乗効果を発揮したり、プールの中で運動をしながら電気刺激による筋肉トレーニングを併用したり、と、従来にはない新しい利用可能性が広がる。   Even when the electrode is wet, or even while bathing or taking a bath, the electrode can be brought into contact with or close to a free position of the human body to apply low-frequency electrical stimulation. This makes it possible to achieve synergistic effects by performing low-frequency electrical therapy simultaneously with the thermal effect of bathing, and also to use muscle training by electrical stimulation while exercising in the pool, a new use that has never existed before The possibilities expand.

1 低周波電気刺激用絶縁体電極
2 絶縁体電極膜
3 導電性電極部
4 通電ライン
5 絶縁性被覆体
6 ベルト状の支持体
7 クッション性の支持体
9 手持ちプッシュスイッチ
10 当接プッシュスイッチ
11 水切り弾性体
12 浮力体
13 直列合成用コンデンサー
50 低周波電気刺激装置
54 制御装置
55 直列合成用コンデンサー
56 出力端子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Insulator electrode 2 for low frequency electrical stimulation 2 Insulator electrode film 3 Conductive electrode part 4 Conductive line 5 Insulating coating body 6 Belt-like support body 7 Cushion support body 9 Hand-held push switch 10 Contact push switch 11 Draining Elastic body 12 Buoyant body 13 Series composition capacitor 50 Low frequency electrical stimulation device 54 Control device 55 Series composition capacitor 56 Output terminal

Claims (12)

導電性電極部と、該導電性電極部の表面を被覆した絶縁体電極膜と、該導電性電極部に電気的に接続された通電ラインと、前記導電性電極部と前記通電ラインとを少なくとも覆うとともに前記絶縁体電極膜の一部もしくは全部を露出させるように被覆する絶縁性被覆体と、を備えることを特徴とする低周波電気刺激用絶縁体電極において、該絶縁体電極膜の単位面積当たりの静電容量が、0.36[nF/cm2]以上であることを特徴とした人体が刺激を感じることができる低周波電気刺激用絶縁体電極。 At least a conductive electrode part, an insulator electrode film covering a surface of the conductive electrode part, an energization line electrically connected to the conductive electrode part, and the conductive electrode part and the energization line And an insulating covering for covering the insulating electrode film so as to expose a part or all of the insulating electrode film, wherein the unit area of the insulating electrode film is provided. An insulator electrode for low-frequency electrical stimulation that can be stimulated by the human body, characterized in that the per-capacitance is 0.36 [nF / cm 2 ] or more. 前記通電ラインの経路において、前記絶縁体電極膜と直列となるように接続されると共に、前記絶縁体電極膜との合成静電容量を生成するためのコンデンサーを備えたことを特徴とする、請求項1に記載の人体が刺激を感じることができる低周波電気刺激用絶縁体電極。   The power supply line includes a capacitor that is connected in series with the insulator electrode film and that generates a combined capacitance with the insulator electrode film. The insulator electrode for low frequency electrical stimulation which the human body of claim | item 1 can feel irritation | stimulation. 前記絶縁体電極膜の有する静電容量と、前記絶縁体電極膜と直列に接続されたコンデンサーの静電容量と、の合成静電容量を前記絶縁体電極膜の電極面積で除した単位面積当たりの合成静電容量が、0.36[nF/cm2]以上であることを特徴とした請求項2に記載の人体が刺激を感じることができる低周波電気刺激用絶縁体電極。 Per unit area obtained by dividing the combined capacitance of the capacitance of the insulator electrode film and the capacitance of a capacitor connected in series with the insulator electrode film by the electrode area of the insulator electrode film 3. The low-frequency electrical stimulation insulator according to claim 2, wherein the human body can feel stimulation according to claim 2, wherein the synthetic capacitance is 0.36 [nF / cm 2 ] or more. 前記通電ラインの接続及び解除を可能とするモーメンタリ動作のプッシュスイッチを1又は2以上備えることを特徴とした、上記請求項1乃至3のいずれか1項に記載の人体が刺激を感じることができる低周波電気刺激用絶縁体電極。   The human body according to any one of claims 1 to 3, wherein the human body according to any one of claims 1 to 3 is provided with one or more momentary operation push switches that enable connection and release of the energization line. Insulator electrode for low frequency electrical stimulation. 前記プッシュスイッチを2以上具備し、全ての前記プッシュスイッチが並列に接続されたことを特徴とする上記請求項4に記載の人体が刺激を感じることができる低周波電気刺激用絶縁体電極。   5. The insulator electrode for low frequency electrical stimulation according to claim 4, wherein two or more push switches are provided, and all the push switches are connected in parallel. 5. 前記絶縁体電極膜の面が水面下を向いて水に浮くように構成したことを特徴とする請求項1乃至5までのいずれか1項に記載の人体が刺激を感じることができる低周波電気刺激用絶縁体電極。   6. The low-frequency electricity that allows a human body to feel a stimulus according to claim 1, wherein the surface of the insulator electrode film faces the water surface and floats on water. Insulator electrode for stimulation. 前記絶縁体電極膜の周囲を囲うように末広がり状の開口を有する水切り弾性体を具備したことを特徴とする請求項1乃至6までのいずれか1項に記載の人体が刺激を感じることができる低周波電気刺激用絶縁体電極。   The human body according to any one of claims 1 to 6, further comprising a draining elastic body having a divergent opening so as to surround the periphery of the insulator electrode film. Insulator electrode for low frequency electrical stimulation. 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の低周波電気刺激用絶縁体電極を少なくとも2個具備し、該低周波電気刺激用絶縁体電極間に少なくとも波高値4[V]以上の方形波パルス電圧を出力できる制御装置を有することを特徴とする低周波電気刺激装置。   A square wave having at least two low-frequency electrical stimulation insulator electrodes according to any one of claims 1 to 7 and having a peak value of 4 [V] or more between the low-frequency electrical stimulation insulator electrodes. A low frequency electrical stimulation device comprising a control device capable of outputting a pulse voltage. 前記絶縁体電極膜と直列となるように接続されると共に、前記絶縁体電極膜との合成静電容量を生成するための第二のコンデンサーを、前記制御装置の内部に接続したことを特徴とする、上記請求項8に記載の低周波電気刺激装置。   A second capacitor for generating a synthetic capacitance with the insulator electrode film is connected in series with the insulator electrode film, and is connected to the inside of the control device. The low frequency electrical stimulation device according to claim 8. 前記低周波電気刺激装置において、一対の前記絶縁体電極膜の静電容量と、前記第二のコンデンサーの静電容量と、の合成静電容量の2倍の値を前記絶縁体電極膜の電極面積で除した、単位面積当たりの静電容量が0.36[nF/cm2]よりも大きいことを特徴とした、請求項9に記載の低周波電気刺激装置。 In the low-frequency electrical stimulation device, a value twice the combined capacitance of the capacitance of the pair of insulator electrode films and the capacitance of the second capacitor is an electrode of the insulator electrode film. The low frequency electrical stimulation device according to claim 9, wherein the capacitance per unit area divided by the area is larger than 0.36 [nF / cm 2 ]. 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の低周波電気刺激用絶縁体電極であって、4.1[nF/cm2]以上の静電容量を有する低周波電気刺激用絶縁体電極を偶数個具備し、周波数2[kHz]以上の交流を出力できることを特徴とする低周波電気刺激装置。 The low-frequency electrical stimulation insulator electrode according to any one of claims 1 to 7, wherein the low-frequency electrical stimulation insulator electrode has a capacitance of 4.1 [nF / cm 2 ] or more. A low frequency electrical stimulation device comprising an even number and capable of outputting an alternating current having a frequency of 2 [kHz] or higher. 防水構造を有することを特徴とする、請求項8乃至11のいずれか1項に記載の低周波電気刺激装置。
The low-frequency electrical stimulation device according to any one of claims 8 to 11, wherein the low-frequency electrical stimulation device has a waterproof structure.
JP2017001895A 2017-01-10 2017-01-10 Insulator electrode and device for low frequency electrical stimulation Active JP6573920B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017001895A JP6573920B2 (en) 2017-01-10 2017-01-10 Insulator electrode and device for low frequency electrical stimulation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017001895A JP6573920B2 (en) 2017-01-10 2017-01-10 Insulator electrode and device for low frequency electrical stimulation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018110651A JP2018110651A (en) 2018-07-19
JP6573920B2 true JP6573920B2 (en) 2019-09-11

Family

ID=62911483

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017001895A Active JP6573920B2 (en) 2017-01-10 2017-01-10 Insulator electrode and device for low frequency electrical stimulation

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6573920B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6696084B2 (en) * 2018-05-21 2020-05-20 深江 公俊 Waterproof case for low frequency electrical stimulator, waterproof low frequency electrical stimulator, and insulator electrode for low frequency electrical stimulator
JP7453355B2 (en) * 2019-09-30 2024-03-19 テーデーカー エレクトロニクス アーゲー Polycrystalline ceramic solid, dielectric electrode made of the solid, device equipped with the electrode, and manufacturing method
DE102020133165B4 (en) 2020-12-11 2024-03-07 Tdk Electronics Ag Ceramic electrode, assembly with the ceramic electrode, arrangement with the ceramic electrode and method for producing a ceramic electrode

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5660568A (en) * 1979-10-22 1981-05-25 Shigeru Ueki Electronic acupuncture instrument
JPS60220075A (en) * 1984-04-16 1985-11-02 株式会社 日本理工医学研究所 Low frequency treating device
CA1334541C (en) * 1988-05-04 1995-02-21 Michael James Williams Brennan Treatment of sleep disorders and alleviating disruption of circadian rhythms
JP3044891U (en) * 1997-06-30 1998-01-16 株式会社ホーマーイオン研究所 Electric bath for bathtub
US6868289B2 (en) * 2002-10-02 2005-03-15 Standen Ltd. Apparatus for treating a tumor or the like and articles incorporating the apparatus for treatment of the tumor

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018110651A (en) 2018-07-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6573920B2 (en) Insulator electrode and device for low frequency electrical stimulation
KR960012203B1 (en) Low-frequency electrotherapeutic device
CN106029163B (en) Iontophoretic device with independent current management
US4422461A (en) Electrode
KR101472114B1 (en) Multi-link high frequency treatment apparatus with flexible insulation-patch type
CN106456964A (en) Electric mask comprising at least two compartments
KR20110055529A (en) Dc dielectric barrier discharge electron irradiation apparatus and electrotherapy device
KR102083392B1 (en) Ionic massage device for skin care
JP6696084B2 (en) Waterproof case for low frequency electrical stimulator, waterproof low frequency electrical stimulator, and insulator electrode for low frequency electrical stimulator
CN113713248B (en) Iontophoresis device for skin and patch thereof
WO2019088724A2 (en) Skin care device
CN111035851B (en) Electrode assembly applied to electric stimulation massager and cervical vertebra electric stimulation massager
JP2013081606A (en) Cosmetic apparatus
US10238866B2 (en) Iontophoresis device with multi-electrode end piece
US9662489B1 (en) Electro-hydro massage device
CN210228635U (en) Massage instrument based on friction generator
JP2787206B2 (en) High frequency beauty device
CN213667538U (en) Be applied to electrode subassembly and cervical vertebra massage appearance of massage appearance
CN114053127A (en) Pulse electrostatic vibration massage therapeutic instrument and massage gloves
KR20190046259A (en) Plasma Soap
JP2004057811A (en) Electrostatic body conditioner
JP2011200306A (en) Beauty equipment
JP2005245910A (en) Wrapping type electric stimulation massage band
US10149975B2 (en) Transcutaneous electrical nerve stimulation device
KR20150114742A (en) Generating apparatus for deep-heating using high frequency and it's Control method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180807

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190426

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190528

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190717

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190806

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190814

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6573920

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250