JP7084666B1 - 生体電気刺激具 - Google Patents

Abstract

【課題】多様な刺激を供する生体電気刺激具を提供する。【解決手段】 電源と、前記電源に電気的に接続された導電性の支持部と、前記支持部に電気的に接続された複数の導電性のピンと、を備える生体電気刺激具。【選択図】図１

Description

本発明は、生体電気刺激具に関する。

現在、ヘアブラシには様々な効果を有するものが存在している。近年では、ブラッシング時に皮膚を電気的に刺激することによるマッサージ効果を備えたブラシが開発されてきている。

例えば特許文献１には、トルマリンをマイナスイオンの放出度合いを異なるよう配合することで微弱電流を発生させ、マッサージ効果や育毛効果を狙ったヘアブラシが記載されている（図１等）。

特開２００２－１６５６３９号公報

ところが上記のようなヘアブラシでは、トルマリン粉末を配合するため、ブラシに使用できる素材が限られていた。

そこで本発明は、より簡易な構造で多様な刺激を供する生体電気刺激具の提供を目的とする。

本願は、上記課題の少なくとも一部を解決する手段を複数含んでいるが、その例を挙げるならば、以下のとおりである。上記の課題を解決する本発明の一態様に係る生体電気刺激具は、電源と、前記電源に電気的に接続された導電性の支持部と、前記支持部に電気的に接続された複数の導電性のピンと、を備え、前記各ピンは、生体に対して電極として働く。

また、前記支持部は、前記複数のピンのいずれもが生体に接触していない状態で、前記電源の一方の極からの電流が前記支持部を通り前記電源の他方の極に戻る閉回路の一部を成す。前記複数のピンは、いずれか２つ以上のピンが生体に接触した場合、接触したピンの間で生体が電気導通路となり前記閉回路の一部を成す。

また、前記支持部の電気抵抗率ρは、１０Ω・ｃｍ～１ＭΩ・ｃｍであってもよい。

また、前記ピンは導電性のゴム材、または、スポンジ材で構成されていてもよい。

また、前記支持部は、前記ピンを挿し込むための長孔を備え、前記ピンは、前記長孔に、揺動可能に支持されていてもよい。

また、前記電源及び支持部を戴置可能な貼付テープをさらに有していてもよい。

また、前記電源は、電池であってもよい。

また、前記電池は、太陽電池であってもよい。

また、生体に接触する前記ピンの位置によって、刺激強度が変化してもよい。

また、前記電源から供給される電力を制御して刺激強度を変化させる電気回路を有していてもよい。

また、前記電気回路は、パルス波、低周波、高周波、又は、これらの合成を生成し出力してもよい。

本発明によれば、多様な刺激を供する生体電気刺激具を提供することができる。

なお、上記以外の課題、構成および効果等は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

図１は、第一実施形態に係る生体電気刺激具の一例を示した上面図である。 図２は、第一実施形態に係るピン１０４を固定する方法を示す説明図である。 図３（ａ）は、第一実施形態に係るピン１０４が対象Ａに接触していない場合の電流の流れを表す説明図である。図３（ｂ）は、電流の流れを回路として表した回路図である。 図４（ａ）は、第一実施形態に係るピン１０４が対象Ａに接触した場合の電流の流れを表す説明図である。図４（ｂ）は、電流の流れを回路として表した回路図である。 図５（ａ）は、第一実施形態に係る電気刺激具の模式図である。図５（ｂ）は、電流の流れを回路として表した回路図である。 図６は、第一実施形態に係る生体電気刺激具１００を、ヘアブラシとして使用する場合の説明図である。 図７は、第二実施形態に係る生体電気刺激具２００の上面図である。 図８は、第二実施形態に係る支持部２０２ｂの上面図である。 図９は、第二実施形態に係るピン２０４の斜視図である。 図１０（ａ）（ｂ）は、第二の実施形態に係る生体電気刺激具２００の使用についての説明図である。 図１１（ａ）～（ｅ）は、支持部とピンの変形例を示した説明図である。 図１２（ａ）（ｂ）は、支持部とピンの変形例を示した説明図である。 図１３（ａ）（ｂ）は、ピンの変形例を示した説明図である。 図１４（ａ）は、本発明の第一変形例に係る生体電気刺激具３００の裏面の斜視図、図１３（ｂ）は、生体電気刺激具３００の表面の斜視図である。 図１５（ａ）は、本発明の第二変形例に係る生体電気刺激具４００の裏面の斜視図、図１５（ｂ）は、生体電気刺激具４００の表面の斜視図である。 図１６は、本発明の第二変形例に係る生体電気刺激具４００の使用についての説明図である。 図１７（ａ）（ｂ）は、ピンの配置における電流量の差を説明するための説明図である。 図１８（ａ）（ｂ）は、本発明の第三変形例に係る生体電気刺激具５００の説明図である。

以下、本発明の例である各実施形態について図面を用いて説明する。

＜第一実施形態＞
近年、皮膚電位は様々な生体活動に関与していると言われており、皮膚は脳に勝るとも劣らない情報処理能力を備え、多くの感覚を感知していると考えられている。そもそも皮膚と脳はもともと同じ外胚葉から分化したもので、耳では聞こえない超音波や低周音、更には光や色を感知し、表面電位が感情や気分によって変化することが知られている。このように皮膚は第二、第三の脳と言われるほど、電位、電流、音や光、触感、振動、ホルモン、神経ペプチド等の受容器として働いていると考えられている。

図１は、第一実施形態に係る生体電気刺激具の一例を示した上面図である。図示するように、生体電気刺激具１００は、ハンドル１０１と、ヘッド１０２と、を備えたブラシ型の器具である。ハンドル１０１は、生体電気刺激具１００の使用時に握るための持ち手の部分である。なお、ハンドル１０１は、例えばプラスチック樹脂や木材で形成されている。

ヘッド１０２は、ハンドル１０１と一体的に設けられており、使用時に人や動物の毛髪や皮膚に向けて、押し当てるようにして使用する部位である。具体的には、ヘッド１０２は、基部１０２ａと当該基部に嵌め込まれた支持部１０２ｂとを有している。なお、本実施形態においてはハンドル１０１と基部１０２ａとが一体に形成されている例を示しているが、別々に形成して組み合わせてもよい。

支持部１０２ｂは、楕円形のドーム状に形成された、ピン１０４を支持するための支持部材である。このような形状は、支持部１０２ｂを基部１０２ａの周囲縁よりあらかじめ大き目に形成し、基部１０２ａの片面に円形の開口を設け、ここに支持部１０２ｂを嵌め込んで固定することで形成できる。その際は、基部１０２ａの縁を内側に抉られた形状に形成しておくことで、嵌め込みが容易となる。また、支持部１０２ｂは弾性のある素材（例えば天然ゴム、エラストマー樹脂、シリコンゴム等）で形成されており、ピン１０４を頭皮へ押し当てる強さ（以下、ブラッシング圧と称する）を適度に調整できるようになっている。もちろん、支持部１０２ｂを平面状に形成することで、異なる使用感を与えられるようにしてもよい。

ピン１０４は、ここでは一旦が球状に形成された棒状の部材であり、支持部１０２ｂを一端が貫通することで支持部１０２ｂに突き刺さるように固定されている。図２は、ピン１０４を固定する方法を示す説明図である。図２に示すように、ピン１０４の一端には、支持部１０２ｂに固定するための足部１０４ｆが２本設けられている。この足部１０４ｆを支持部１０２ｂに差し込み、折り曲げた状態で接着等固定することによって、ピン１０４を植毛することができる。なお、上記ピンの植毛方法はあくまでも一例であり、ピンの後部をネジやリベットの圧入、リングを介して折り曲げる等、他の方法で止めても良い。

また、ピン１０４の配列は、中央部が直線状で、左右がそれを囲むように、曲線状に設けられている。これにより、平面の身体に対して最初に触れるのは、ドーム状半球面に凸に植毛されたピン先端となる。もちろん、ピン１０４の配列は自由に構成することができる。例えば、ピン１０４の直線状の中央部を設けないことで、身体に対する接触時の衝撃を和らげられる。このように、ピン１０４の並びや、列の間隔、相互の隙間などを変化させれば、色々な感触を得られる。

また、支持部１０２ｂと各ピン１０４は、導電性の素材で構成されており、両者は電気的に接続されている。これらには例えば、導電性を有するプラスチックやゴム素材、スポンジ素材等を用いるのが望ましい。また、例えば、鉄、ステンレス、真鍮などの鋼線の表面に金属メッキ等を施したメッキ材や、金、白金、銀、銅、銅合金、亜鉛、チタン、アルミニウム、ステンレスなどの導電性金属材料を用いて形成することも可能である。さらに、導電性のシート等を貼り付けたり、導電性のゴムや導電性のスポンジ等と導電性の金属（メッキを含む）を組み合わせることで、導電性を得られるようにしてもよい。

図３および図４を用いて、第一実施形態に係る生体電気刺激具１００の使用時における電流の流れを説明する。図３（ａ）は、ピン１０４が対象Ａ（生体の皮膚など）に接触していない場合の電流の流れを表す説明図である。なお、生体電気刺激具１００は、Ａ－Ａ’線断面を矢示方向から見た断面とする。図３（ｂ）は、図３（ａ）における電流の流れを回路として表した回路図である。

図３（ａ）に示すように、基部１０２ａの内部には、電源Ｂが内蔵されており、支持部１０２ｂと電気的に接続されている。電源Ｂは、電流を発生させる電源としての電池や、電池を含む回路等からなり、支持部１０２ｂおよびピン１０４を介して生体に電流を送ることで、電気的な刺激を与えることができる。なお、電源Ｂの正極と負極の支持部１０２ｂへの接続位置は、支持部１０２ｂの端部同士であることが望ましい。ここでは、図１におけるＡ－Ａ’における支持部１０２ｂの両端とする。

ピン１０４が対象Ａに接触していない場合、電源Ｂからの電流は正極から支持部１０２ｂ通って電源Ｂの負極へと流れる。すなわち、支持部１０２ｂは、複数のピン１０４のいずれもが生体に接触していない状態で、「電源Ｂの一方の極からの電流が支持部１０２ｂを通り電源Ｂの他方の極に戻る」という閉回路の一部を成す。ここで、正極の接続部からピン１０４ａまでの支持部１０２ｂにおけるルートの抵抗をＲ１、ピン１０４ａから１０４ｂまでの支持部１０２ｂにおけるルートの抵抗をＲ２、ピン１０４ｂから負極の接続部までの支持部１０２ｂにおけるルートの抵抗をＲ３とする。これを回路図として示すと、図３（ｂ）のように表すことができる。すなわち電流は、電極Ｂの正極から抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を有する支持部１０２ｂを通って、負極へと流れ込む。

一方、図４（ａ）は、ピン１０４が対象Ａ（生体の皮膚など）に接触した場合の電流の流れを表す説明図である。また図４（ｂ）は、図４（ａ）における電流の流れを回路として表した回路図である。図４（ａ）に示すように、例えばピン１０４ａ及び１０４ｂが対象Ａに接触すると、電源Ｂの正極からの電流がピン１０４ａを経て対象Ａに流れ込む。対象Ａを回路とする電流は、さらにピン１０４ｂを通って支持部１０２ｂ側へ移り、電源Ｂの負極へと向かう。対象Ａに接触したピン１０４ａ、１０４ｂの間で対象Ａが電気導通路となり、上述の閉回路の一部を成す。ここで、ピン１０４ａからピン１０４ｂまでの対象Ａにおけるルートの抵抗をＲ４とする。これを回路図として示すと、図４（ｂ）のように表すことができる。

図４（ｂ）に示すように、対象Ａがピン１０４ａ及び１０４ｂに接触したことで、ピン１０４ａ、対象Ａ、ピン１０４ｂを通る新たなルートが生成される。これにより、全体が並列回路となることで、生体電気刺激具１００は生体に電気刺激を与えることができる。

ここで、支持部１０２ｂの板厚は、例えば０．５ｃｍ^２～１０ｃｍ^２、好ましくは１ｃｍ^２～５ｃｍ^２である。大きさは１５ｃｍ^２～２００ｃｍ^２、好ましくは２５ｃｍ^２～１６０ｃｍ^２である。また、支持部１０２ｂの電気抵抗率ρは、１Ω・ｃｍ～１０ＭΩ・ｃｍ、好ましくは１０Ω・ｃｍ～１ＭΩ・ｃｍ、より好ましくは５０Ω・ｃｍ～１ＭΩ・ｃｍである。

例えば図５（ａ）に示すように、支持部１０２ｂが幅１０ｃｍ、厚さ０．３ｃｍ、ピン間の長さを５ｃｍの立方体であるものと仮定する。その電気抵抗率ρを１００Ω・ｃｍ（＝１Ω・ｍ）とすると、
Ｒ＝ρ・Ｌ／Ｓ
ここで、断面積Ｓ＝１０（ｃｍ）×０．３（ｃｍ）＝３（ｃｍ^２）
長さＬ＝５（ｃｍ）であるから、
Ｒ＝１００（Ω・ｃｍ）×５（ｃｍ）／３（ｃｍ^２）＝１６６．６６６…（Ω）
となり、各ピン間の抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は約１６６．６７Ωとなる。
また、電源Ｂの電圧Ｖを１Ｖとすると、その電流Ｉは、
Ｉ＝０．３３（Ｖ）／１６６．６７（Ω）
Ｉ＝０．００２（Ａ）＝２（ｍＡ）である。

さらに図５（ｂ）に示すように、対象Ａ（例えば人体）抵抗Ｒ４を１ＭΩとおくと、対象Ａに流れ込む電流は、
Ｉ＝０．３３（Ｖ）／１（ＭΩ）
Ｉ＝０．３３（μＡ）程度である。 なお、乾燥や汗をかいている等により対象Ａの抵抗が変化すると、当然電流量も変化する。
例えば、対象Ａが汗ばんで抵抗Ｒ４の抵抗値が１００ＫΩまで下がったとすると、
Ｉ＝０．３３（Ｖ）／１００（ＫΩ）
Ｉ＝３．３（μＡ）と、生体内を流れる電流は増加する。

図６は、このような生体電気刺激具１００を、ヘアブラシとして使用する場合の説明図である。図示するように、ユーザーは、一方の手で生体電気刺激具１００をヘアブラシとして使用することができる。その際にピン１０４が頭皮に接触することで、接触したピン１０４間に微弱電流を流すことができる。このように各ピンが電極として働くことで、頭皮を刺激し、マッサージ効果を得たりすることができる。もちろん、薄毛や短毛、無毛の場合であっても使用できる。

さらに、ブラッシング時に対象Ａに接触するピン１０４の数や位置によって、各ピンの正極又は負極としての役割は入れ替わり、その都度、新たな回路が生じる。これにより、電流の大きさやルートが流動的に変化し、多様な刺激を与えることができる。また、支持部１０２ｂ及びピン１０４の素材の選択によっても、対象Ａに流れる電流の大きさやそのルートを多様に変化させることができる。

また、生体電気刺激具１００のハンドル１０１の外側表面に、導電部１０７を設けてもよい。導電部１０７は例えば、ＡＢＳ樹脂でハンドルヘッドを形成し表面にクロムメッキを施す等により導電性を備えており、支持部１０２ｂと電気的に接続されている。このような導電部１０７の上に指を置いた状態で生体電気刺激具１００を使用すれば、ユーザーの身体を回路として、指からピン１０４の間で微弱電流が流れる。このように、頭部だけでなく身体にまで電流を伝え、より多くの部位の生体活動を活性化させることもできる。

なお、電源Ｂが発生させる電流は、直流に限らず、パルス波のような交流であってもよい。また電源Ｂは、低周波、高周波、これらを組み合わせた合成波を生成する電気回路を含んでいてもよい。さらに、電源Ｂの備える電池は、二次電池や太陽電池であってもよい。波形は、低周波である基底波の上端にパルス波を重畳させたものであってもよい。波形は、波形の周期における立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一部が、緩慢に立ち上がる又は立ち下がるものであってもよい。パルス波の振幅が周期的に変動し、その振幅の変動周期が基底波の周期より大きいまたは小さくてもよい。

また、電流に音声や音楽、およびその倍音を用いても良い。これにより、さらに生体を活性化させ、高いマッサージやリラックス効果を得ることができると考えられる。また、音声や音楽をスピーカーから出力し、同期をとって、電流としても良い。さらに、タイミングを少しずらすことで、スピーカーからの空気振動が体内に浸透する感覚を与えることもできる。さらには、例えばスピーカー音が音楽、電流を音声として同期するなどの操作を組み合わせても良い。

また、配線を一時切断するためのスイッチを設けても良い。これにより、使用時に過剰に電流が流れるのをユーザーの手で防止できる。また、電流量を制御する電流制限ダイオードや抵抗などを設けても良い。さらに、電流制限ダイオードや抵抗などによって電流量を制御する場合、それらを設けた制御回路を接続することで、電流量を制御できる。

以上、本発明の第一実施形態について説明した。本実施形態によれば、生体電気刺激具１００からの電流が、頭皮表面の組織を損傷させずに真皮層に入り、電気刺激を与え、身体の細胞組織のイオン配列を整えることができる。また、交感神経を刺激することによって身体の調子を整えたり、病気の治癒や予防をしたりする効果が期待できる。また頭部だけでなく、例えば顔や、首、型、背中、腕、足などの様に頭部以外においても、上記使用効果が期待できる。もちろん、動物に用いても良い。

次に、本発明の第二の実施形態について説明する。図７は、本発明の第二の実施形態に係る生体電気刺激具２００の上面図である。本実施形態に係る生体電気刺激具２００は、ワイヤ状のピン２０４を備えている点で、上記実施形態とは異なる。なお、上記実施形態と同様の構成には同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図８は、第二実施形態に係る生体電気刺激具２００の支持部２０２ｂの上面図である。支持部２０２ｂには、楕円形の貫通孔である長孔２０５が複数設けられており、ここにワイヤー線材をＵ字形状に湾曲させたピン２０４を固定することができる。長孔２０５の大きさは、例えば長軸が２．０～１０．０ｍｍ、好ましくは、２．０～８．０ｍｍである。また、短軸が０．６～２．０ｍｍ、好ましくは、０．６～１．５ｍｍである。

長孔２０５は、その長軸が、主な動作方向Ｘ（本実施形態においては、支持部２０２ｂの短軸方向である）に対して、所定の角度（例えば、０～６０度、好ましくは、０～４５度）で設けられている。長孔２０５の配列については必ずしも本実施の形態に限定されるものではないが、生体電気刺激具２００においては、支持部２０２ｂの中心部では０度であり、支持部２０２ｂの端部に近づくにつれ徐々に大きな角度となるようになっている。その理由は、生体電気刺激具を使用する場合、中心部には横方向（主な動作方向Ｘ）への力がかかりやすく、端部では斜め方向への力がかかりやすいからである。即ち、各長孔２０５は、その長軸方向に力が加わりやすいような方向で支持部２０２ｂに配置されている。

図９は、ピン２０４の斜視図である。図９に示すように、ピン２０４は、例えば、ばね性のある金属線材を一体的に曲げて形成したものである。その素材としては、例えば、金、白金、銀、銅、銅合金、亜鉛、チタン、アルミニウム、ステンレスなどの導電性金属材料を用いて形成されているのが好ましい。また、例えば、鉄、ステンレス、真鍮などの鋼線の表面に金属メッキ等を施したメッキ材や、導電性を有するプラスチックやゴム素材等を用いてもよい。なお、ピン２０４は、支持部２０２ｂのドーム状の曲面に対して略直立する方向に向けて、所定の高さ（例えば、５～４５ｍｍ、好ましくは、１０～４０ｍｍ）で立ち上がるように固定されている。また、そのワイヤ径は、所定の太さ（例えば、０．３～２．５ｍｍ、好ましくは、０．５ｍｍ～２．０ｍｍ）である。なお、ピン２０４は、必ずしも全てが同じ高さや太さでなくともよい。

さらに、ピン２０４は、Ｕ字型の形状に形成されている頭部２０４１と、線材の両端である足部２０４２を有している。頭部２０４１は、Ｕ字型形状に曲げられた部分が皮膚に接触する部位にあたる。このようなＵ字型形状部分は、皮膚を傷付けないよう所定の曲げ半径で曲げられている。外周の曲げ半径Ｒは、１．５ｍｍ～８．０ｍｍである。すなわち、半径Ｒの下限は、１．５ｍｍ、好ましくは２．０ｍｍであり、半径Ｒの上限は、８．０ｍｍ、好ましくは、６．０ｍｍである。

足部２０４２は、長孔２０５に挿し込んでピン２０４を固定するための部位であり、Ｕ字型ループが形成されている面（以下、Ｕ字面と称する）に対して略垂直方向、かつ、２つの足部２０４２が互いに逆方向に向くよう曲げられている。なお、曲げ部分の長さＡは、例えば２．０～１０．００ｍｍ、好ましくは、２．０～８．０ｍｍである。また、両足部２０４２間の距離Ｂは、例えば２．０～１２．０ｍｍ、好ましくは２．０～１０．０ｍｍである。

また、ピン２０４は、Ｕ字形状部分に両側から力を加えると、足部２０４２が互いに近づく方向に変形させることができるようになっている。なお、力を取り除くと、ピン２０４はその弾性力により元の形状を復元する。このようなピン２０４は、次のように支持部２０２ｂに取り付けることができる。

まず、ピン２０４のＵ字形状部分を指でつまみ、足部２０４２が互いにくっつくよう変形させる。次に、ピン２０４の足部２０４２を長孔２０５に挿し込み、支持部２０２ｂの内側に収める。さらに、頭部２０４１を９０度ほど回し捻って、指を離す。すると、内部でピン２０４の両足部２０４２が開き、長孔２０５を押し広げる。その際の摩擦力と弾性力により、ピン１０４は支持部２０２ｂに固定される。そして、足部２０４２の曲げ部分が長孔２０５の裏側に引っ掛かることで、抜け落ちが防止できる。このような構成により、ピン２０４は、頭部２０４１のＵ字面と、長孔２０５の長軸方向と、が略平行となるよう支持部２０２ｂに固定できる。このようなピン２０４の植毛は、道具を使用せずとも、ワンタッチで行うことが可能である。

図１０（ａ）と図１０（ｂ）は、生体電気刺激具２００の使用時における説明図である。図１０（ａ）に示すように、ユーザーがピン２０４を対象Ａに押し当てて髪等を梳くと、ピン２０４に対しＤ方向に力が加わる。すると、ピン２０４は長孔２０５の中で徐々にずれて長軸方向に傾き、一方の足部２０４２がもう一方へと近づくよう変形する。さらに頭部２０４１への力が増加すると、今度は支持部２０２２が撓んで、ピン２０４はさらに長孔２０５の長軸方向に倒れる。なお、ブラッシング圧から解放されると、ピン２０４、及び支持部２０２ｂは形状を復元して元の位置に戻る。

このような構成により、ピン２０４は、長孔２０５内での摺動と、ピン２０４自身の変形と、支持部２０２ｂの変形とによって、長軸方向へと揺動することが可能となっている。本構成により、ピン２０４は、ブラッシング時の過剰な力を逃し、頭皮に安全で適度な刺激を与えることができる。このような接触方法では、従来のようなピンの撓みのみを利用するものと比べて、ヘッド２０２が十分にブラッシング圧を緩衝することが可能である。なお、長孔２０５の大きさや、ピン２０４の形状や素材によって、その揺動に必要な力を自在に変化させ、好みの使い心地のブラシを設計できる。

また、図１０（ａ）に示すように、生体電気刺激具２００では、支持部２０２ｂの背面側に太陽電池Ｃが嵌め込まれており、支持部２０２ｂと電気的に接続されている。このような太陽電池Ｃは、一方の電極が基部２０２ａの背面に露出しており、入射した光エネルギーを電力として支持部２０２ｂへと出力する。

ここで、生体電気刺激具２００の使用時における電流の流れについて説明する。図１０（ａ）に示すように、ピン２０４ａとピン２０４ｂが対象Ａに接触すると、太陽電池Ｃの正極からの電流は、ピン２０４ａを経て対象Ａに流れ込み、さらにピン２０４ｂを通って太陽電池Ｃの負極へ向かう。続いてピン２０４ｃが新たに対象Ａに接触すると、図１０（ｂ）に示すように、ピン２０４ａから対象Ａに流入した電流は、ピン２０４ｃまで到達して支持部２０２ｂへと戻る。即ち、負極の役割がピン２０４ｂからピン２０４ｃへと移り、新たな回路が生じる。このように各ピンは、ブラッシング時に正極又は負極としての役割を入れ替えつつそれぞれが電極として働く。これにより、対象Ａに接触するピン２０４の数や位置によって、流動的に電流の大きさやルートが変化し、多様な刺激を与えることが可能である。また、支持部２０２ｂ及びピン２０４の素材の選択によっても、対象Ａに流れる電流の大きさやルートを多様に変化させることができる。

以上、本発明の第二実施形態について説明した。本実施形態によれば、ブラッシング時に頭皮をマッサージしながら、生体電気刺激具２００からの電流により多様な電気刺激を与えることができる。また、ピンに特に銀、銅、亜鉛等を使用することで、抗菌・抗ウイルス効果も期待できる。このような効果により、皮膚や髪における細菌を死滅させたり、ウイルスを不活化させたりすることで、皮膚を健康に保つことができる。

なお、支持部とピンについては上記のような構成に限らず、異なる形状としてもよい。図１１（ａ）～図１１（ｅ）に、支持部及びピンの変形例を示す。図１１（ａ）は、支持部とピンを一体的に成型した例の説明図である。図示するように、支持部１１０２とピン１１０４とを一体的に成型することで、ピンの抜け落ちを防ぐとともに、水や汚れが内部に入り難くなり、衛生的な状態を保てる。また、図１１（ｂ）に示すように、中心よりも径が太く形成されている頭部を両端に有するピン１２０４を、支持部１２０２の貫通孔に挿し込んで固定する構成としてもよい。なお、図１１（ｃ）および図１１（ｄ）に示すように、短いピン１３０４を、支持部１３０２の貫通しない孔に挿し込んで固定してもよい。また、ピン１３０４にカバー１３０６を被せて、さらに固定することもできる。このようなカバー１３０６によれば、よりピン１３０４が安定して固定されるとともに、支持部１３０２からはピン１３０４の頭部のみが露出するため、皮膚を傷めることがなく、安全に使用できる。さらに、図１１（ｅ）に示すように、ピン１３０４の座部にコイルばね１３０８を設けピンの接触時の圧力を調整するようにしてもよい。なお、コイルばね以外にも、板ばね、スポンジ等によって圧を調整してもよい。もちろん、支持部に導電性のスポンジ材を使用することによっても、使用時の圧力を調整できる。

図１２（ａ）及び（ｂ）に示すように、支持部１６０２上にピンを挿し込むためのスライド孔を設けたカバー１６０６を設置し、導電性のスポンジ材で形成したピン１６０４をスライド孔に挿し込む構成としてもよい。このような構成によれば、ピン１６０４のスライド孔からの突出部分が皮膚に当接すると、生体に電流が流れる。なお、カバー１６０６はシート材でも良いが、弾性を有する素材、例えばスポンジ材で構成することができる。このような場合、カバー１６０６自身が上方向からの押圧により圧縮されると、ピン１６０４がより大きくスライド孔から突出し、皮膚に当接し易くなる。なお、カバー１６０６と、ピン１６０４のスポンジ材の硬さを調節することで、皮膚への刺激を変化させることができる。またピン１６０４の先端を凸構造とせず、カバー１６０６の表面と同じ高さとして平面構造としてもよい。また、ピン１６０４をカバー１６０６よりも低く構成すれば、カバー１６０６面をユーザーが押圧することで初めてピン１６０４が皮膚に接触し、電流が流れる。さらに、ピン１６０４の先端に金属片等を接合して、電極面を構成してもよい。また図示しないが、支持部自体をプリント基板などで形成しても良い。さらに、各ピン間の導電抵抗を抵抗器などで構成しても良い。

また、例えば図１３（ａ）、図１３（ｂ）に記載のような形状のピンを用いてもよい。図１３（ａ）は、プラスチックや金属等で形成された半球面状のピン型の頭部１４０４ａを有するピン１４０４の斜視図である。このようなピン１４０４によれば、頭部１４０４ａの皮膚に当たる面積が大きいため、頭皮に穏やかに作用するとともに、ユーザーによりしっかりとした接触感を与えると共に、高いマッサージ効果が期待できる。なお、半球面の曲率半径Ｒは、１．５ｍｍ～８．０ｍｍである。すなわち、半径Ｒの下限は、１．５ｍｍ、好ましくは３．０ｍｍであり、半径Ｒの上限は、８．０ｍｍ、好ましくは、６．０ｍｍである。

図１３（ｂ）は、球状に形成された頭部１５０４ａを有するピン１５０４の説明図である。ピン１５０４は、球状の頭部１５０４ａと、当該頭部を支える棒状の芯材１５０４ｅと、芯材１５０４ｅの半ばに位置し、長孔１５０５の表側で開口を挟む表側支持球１５０４ｃと、長孔１５０５の裏側で開口を挟む裏側支持球１５０４ｄと、から形成されている。本例では、裏側支持球１５０４ｄ以外は一体成型されており、芯材１５０４ｅを長孔１５０５に挿し込んだ後、裏側から裏側支持球１５０４ｄを芯材１５０４ｅに嵌め込むことでピン１５０４を揺動可能に固定できる。このようなピン１５０４は、使用時に矢示方向への力が加わると、表側支持球１５０４ｃと裏側支持球１５０４ｄとで挟まれた支持部１５０２ｂがその弾性力で変形し、ピン１５０４を傾けることができる。このような構成によれば、ピン１５０４は、頭部が球状に形成されているため、さまざまな方向へのブラッシングを行うことができる。またその方向が長孔１５０５の短軸方向であれば固い使用感が、長軸方向であれば柔らかい使用感が得られるため、利用者は、好みの使い心地で使用することができる。

また、裏側支持球１５０４ｄにより、長孔１５０５が塞がれるような構成としてもよい。例えば、ゴム製の支持部１５０２ｂに裏側支持球１５０４ｄが密着するようにピン１５０４ｅを設けることで、防水性を保つことができる。このように、ピンを揺動可能としたことで、過剰な力を逃がし、皮膚に適度な刺激を与えることができる。特に、金属のように撓み難い素材を使用する場合であっても、ピンそのものが揺動することで、柔らかく安全で、肌に沿った滑らかな使い心地を提供することができる。さらに、頭部１５０４ａの形状は必ずしも球状でなくとも良く、楕円、三角錘、四角錘の様な多角錘形状や、前記したワイヤをループ状にした形状でも良い。

また、本発明の生体電気刺激具は、必ずしもブラシ型でなくてもよい。図１４（ａ）は、本発明の第一変形例に係る生体電気刺激具３００の裏面の斜視図、図１４（ｂ）は、生体電気刺激具３００の表面の斜視図である。

図１４（ａ）及び（ｂ）に示すように、生体電気刺激具３００は、中心に円形の貫通孔である光透過孔３０６を有する貼付テープ３０５と、貼付テープ３０５の上に戴置されている支持部３０２ｂと、貼付テープ３０５と支持部３０２ｂの間に挟んで固定されている太陽電池Ｃと、を備えている。太陽電池Ｃと支持部３０２ｂの両端とは電気的に接続されており、支持部３０２ｂには複数の突起状のピン３０４が形成されている。ピン３０４は、ここでは例えば、外側と内側の二重の円形に配置されている。また、貼付テープ３０５は、裏面側のみ皮膚等に貼付可能な粘着性を有している。さらに、太陽電池Ｃは、一方の電極が貼付テープ３０５の光透過孔３０６から、光エネルギーを吸収可能なように露出しており、入射した光エネルギーを電力として支持部３０２ｂへと出力する。なお、支持部３０２ｂは可塑性の素材で形成されていることが望ましい。

図１５（ａ）は、本発明の第二変形例に係る生体電気刺激具４００の裏面の斜視図、図１５（ｂ）は、生体電気刺激具４００の表面の斜視図である。

図１５（ａ）及び（ｂ）に示すように、生体電気刺激具４００は、ブーメラン型の貼付テープ４０５と、貼付テープ４０５の上に戴置されている支持部４０２ｂと、貼付テープ４０５と支持部４０２ｂの間に挟んで固定されている太陽電池Ｃと、を備えている。太陽電池Ｃは支持部４０２ｂの両端と電気的に接続されており、光透過孔４０６から入射した光エネルギーを電力として支持部４０２ｂへと出力する。また支持部４０２ｂの両側には、ライン状に盛りあがった形状のピン４０４が複数形成されている。また、このピン４０４の左右両群を隔てるように、支持部４０２ｂの中央には絶縁体４０８が設けられている。

このような生体電気刺激具３００及び生体電気刺激具４００は、図１６に示すように、貼付テープを肌に貼り付けることによって使用することができる。貼付位置は例えば、靭帯、筋肉、間接等の位置に合わせるのが望ましい。例えば、腰、臀部、太腿、三角筋、僧帽筋、外側広筋、膝下靭帯、前距腓靭帯等である。

図１６は、生体電気刺激具４００の使用時における説明図である。生体電気刺激具３００及び生体電気刺激具４００は、各ピンが肌に接触すると、生体を回路としてピン間に電流が流れる。例えば生体電気刺激具４００では、電極として働く左右両群のピンの間に一定の間隔を設けるための絶縁体４０８が存在するため、絶縁体４０８が接触している皮膚部分を回路としてピン間に電流が流れることで、広い範囲に電気刺激を与えることができる。

なお、太陽電池Ｃは充電可能な電池部を保有いても良く、ボタン電池等、他の電源でもよい。その際には、光透過孔は不要である。また、起電力は必ずしも電池である必要はなく、機械式であってもよい。

以上、本発明の第二変形例について説明した。本実施形態によれば、生体電気刺激具を身に着けておくことができるため、常時電気刺激を得ることができる。また、刺激を得たい部分にピンポイントに貼付することができるため、例えば手が届き難い場所でも一度貼付すればその効果を長く得ることが可能である。

その他、皮膚に当接するピンによって流れる電流量が異なるよう形成することもできる。そもそも上記各実施形態では、その抵抗値の差により遠い距離にあるピン間ほど大きな電流が流れる。例えば図１７（ａ）に記載するような配列の場合、ピンａ－ｅ、ピンａ－ｄ・ｆ、ピンａ－ｊ、ピンａ－ｃ・ｇ、ピンａ－ｉ、ピンａ－ｂ・ｈ、の順で電流が小さくなる。このような構成を利用し、電源の接続位置や支持部の形状を工夫することによって、電流量を変化させ様々な使用感のブラシを形成することができる。例えば、図１７（ｂ）に示すように、支持部に対し斜め方向に配線して電圧をかければ、形成される回路におけるピン間の距離も変化するため、よりユーザーの好みや用途に沿った製品を模索できる。また、図示しないが、支持部を領域ごとに分離し、複数の支持部を設け、例えば、支持部にそれぞれ別電源や、異なる電圧を供給することでユーザーはより複雑な刺激を得ることができる。

また、図１８（ａ）に、本発明の第三変形例に係る生体電気刺激具５００を示す。図１８（ａ）に示すように、生体電気刺激具５００は、板状電極としての金属帯を支持部５０５の中心部と周縁部に円形に配し、このような両金属帯５０１および金属帯５０２間を配線してもよい。このような構成によれば、両金属帯間に放射状に回路が形成され、さらに多様な電気刺激を与えることができる。加えてこのような生体電気刺激具を貼付した場合には、運動等によりユーザーの皮膚に触れるピン５０４が次々と変化することで、刺激位置や電流量も変化し、ユーザーはより複雑な刺激を得ることができる。

さらに、図１８（ｂ）に示すように、周縁部の金属帯５０２を複数配置する構成としてもよい。その際、中心部の金属帯５０１から周縁部の各金属帯５０２のそれぞれを別々に配線し、各配線へ供給される電力を制御する電気回路を別途設けることができる。このような電気回路は例えば、金属帯５０２への通電を次々に隣へ移動させたり、隣合う金属帯５０２を交互に通電・遮断したり、全金属帯５０２への通電と遮断を繰り返したりといったプログラムを、周期的又はランダムに制御する。もちろん、電圧の強弱を変化させてもよく、例えば波状電圧をかけることも可能である。これにより、皮膚が同じピンに接触している場合でも、ピン間の電流量を変化させることで、ユーザーは撫でる・摩る・揉む等、様々なマッサージ効果を得る事ができる。さらに、例えば、出力電流が多い場合は皮膚にピンが強く接触したり、皮膚にピンが多く接触したりしていることが予測できる。そのため、出力電流量により、例えば遅延して供給電流を制限することで、刺激供給電力を制御して刺激強度を変化させる電気回路を設けても良い。

上記で示したピンは、それぞれ硬さ（ばねの強さを含む）、長さ、太さなどを変化させることで、皮膚に当たる強さや、ピンの当たる個所に変化を与えることが可能である。これにより刺激具の移動や押圧によりピンからの電流量の変化を与え、刺激の変化を与えることができる。上記のような各生体電気刺激具は、例えば座布団、椅子、マットレス、及びリストバンド等にも応用することが可能である。例えば、支持部やピンをスポンジ材等の柔軟な素材で形成して大型化すれば、マットレスとして利用できる。このようなマットレスから電流を得る場合、衣服を着用していると難しいが、衣服自体に導電性を有する（例えば炭素粉末を混ぜた繊維）を使用とすることで、電流を伝えることができる。また、マットレスのカバーなどにおいても同様に導電性の布地を使用すればよい。

以上、本発明に係る生体電気刺激具について説明したが、これらは本発明の一例に過ぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。本発明には、上記の各実施形態や変形例を組み合わせた形態や、さらに様々な変形例が含まれる。特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。

１００、２００、３００、４００、５００・・・生体電気刺激具、１０１・・・ハンドル、１０２、２０２・・・ヘッド、１０２ａ、２０２ａ・・・基部、１０２ｂ、２０２ｂ、３０２ｂ、４０２ｂ、１１０２、１２０２、１３０２、１５０２ｂ、１６０２・・・支持部、１０４、１１０４、１２０４、１３０４、１４０４、１５０４、１６０４、２０４、・・・ピン、１４０４ａ、１５０４ａ、２０４１・・・頭部、１０４ｆ、２０４２・・・足部、１５０５、２０５・・・長孔、１３０６、１６０６・・・カバー、１５０４ｃ・・・表側支持球、１５０４ｄ・・・裏側支持球、１５０４ｅ・・・芯材、１０７・・・導電部、３０５、４０５・・・貼付テープ、３０６、４０６・・・光透過孔、４０８・・・絶縁体。

Claims (9)

1. 電源と、
   前記電源に電気的に接続された導電性の支持部と、
   前記支持部に電気的に接続された複数の導電性のピンと、を備え、
   前記各ピンは、生体に対して電極として働き、
   前記支持部は、前記複数のピンのいずれもが生体に接触していない状態で、前記電源の一方の極からの電流が前記支持部を通り前記電源の他方の極に戻る閉回路の一部を成し、
   前記複数のピンは、いずれか２つ以上のピンが生体に接触した場合、接触したピンの間で生体が電気導通路となり前記閉回路の一部を成す
   ことを特徴とする生体電気刺激具。
2. 請求項１に記載の生体電気刺激具であって、
   前記支持部の電気抵抗率は、１０Ω・ｃｍ～１ＭΩ・ｃｍ
   であることを特徴とする生体電気刺激具。
3. 請求項１または２に記載の生体電気刺激具であって、
   前記ピンは導電性のゴム材、または、スポンジ材で構成されている
   ことを特徴とする生体電気刺激具。
4. 請求項１から３の何れか一項に記載の生体電気刺激具であって、
   前記支持部は、前記ピンを挿し込むための長孔を備え、
   前記ピンは、前記長孔に、揺動可能に支持されている
   ことを特徴とする生体電気刺激具。
5. 請求項１から４の何れか一項に記載の生体電気刺激具であって、
   貼付テープにより生体に対して貼り付けて使用される
   ことを特徴とする生体電気刺激具。
6. 請求項１から５の何れか一項に記載の生体電気刺激具であって、
   前記電源は、太陽電池である
   ことを特徴とする生体電気刺激具。
7. 請求項１から６の何れか一項に記載の生体電気刺激具であって、
   生体に接触する前記ピンの位置によって、刺激強度が変化する
   ことを特徴とする生体電気刺激具。
8. 請求項１から７の何れか一項に記載の生体電気刺激具であって、
   前記電源から供給される電力を制御して刺激強度を変化させる電気回路を有する
   ことを特徴とする生体電気刺激具。
9. 請求項８に記載の生体電気刺激具であって、
   前記電気回路は、パルス波、低周波、高周波、又は、これらの合成を生成し出力する
   ことを特徴とする生体電気刺激具。

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