JP7131267B2 - 生体刺激用磁場発生装置 - Google Patents

Description

本発明は、交番磁界を発生させる生体刺激用磁場発生装置に関する。

細胞の培養促進のための機器や、脳に強磁界をかけて認知症改善等の用途の医療用のリハビリテーション機器として、交流の磁場発生装置が流通している。
これらの磁場発生装置では、コンデンサーに電気を充電し、半導体スイッチを介して直列に接続されたコイルに放電し、ＬＣ共振の周波数でインパルス状の電流をコイルに流し、交番磁場（以下、交番磁界ともいう。）を発生させている。そして、コイルに電流を流したときにジュール熱が発生した場合であっても、安定的に連続動作可能な装置が求められていた。
例えば、特許文献１には、コイルのジュール熱による発熱を抑制する技術として、巻線の巻径が徐々に小さくなる磁束圧縮部を有する磁気刺激装置が開示されている。

特開平８－５２２３１号公報

しかしながら、特許文献１に開示された磁気刺激装置においても、印加する頻度を多くしたり、交番磁界を高くするためにコイルに流す交番電流を多くしたり、またはコイルの巻き数を多くした場合には、ジュール熱による発熱が大きくなることに変わりがない。このため、連続動作をより安定して行うことが可能な磁気刺激装置が求められていた。

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、安定した連続動作が可能な生体刺激用磁場発生装置を提供するものである。

本発明によれば、永久磁石と、該永久磁石から発生する磁束の経路である磁路の少なくとも一部を形成し、磁性材料で構成された対向する一対のアームと、前記磁路を形成する一部位を他の部位から相対的に周期的に移動させ、又は前記磁路を遮断する遮断部を周期的に移動させて、前記磁路の導通と遮断とを切り替える駆動部と、を備え、前記一対のアームの先端部の間に発生する交番磁界により、生体に刺激を付与することを特徴とする生体刺激用磁場発生装置が提供される。

本発明によれば、交番磁界による安定した連続動作が可能な生体刺激用磁場発生装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る磁場発生装置の上側斜視図である。 アームのエアギャップから磁界が生じている状態を説明する説明図である。 第２実施形態に係る磁場発生装置を説明する説明図である。 永久磁石、アーム及び磁性体の配置を説明する図３のIV-IV断面図である。 図４に示す状態から磁石保持板を時計回りに回転させた状態を説明する図３のIV-IV断面図に対応する図である。 図５に示す状態から磁石保持板を時計回りに回転させた状態を説明する図３のIV-IV断面図に対応する図である。 第１変形例に係る永久磁石及び磁性体の配置を説明する図３のIV-IV断面に対応する断面図である。 第２変形例に係る永久磁石及び磁性体の配置を説明する図３のIV-IV断面に対応する断面図である。 第３実施形態に係る永久磁石及び磁性体の配置を説明する説明図である。 図９に示す状態からアームに対して相対的に、磁石保持板及び磁性体保持板の位置をずらした状態を説明する説明図である。 第４実施形態に係るボックスの構成を説明する説明図である。 第５実施形態に係る磁場形成部を説明する説明図であって、（ａ）は、磁界が発生している状態を示す図であり、（ｂ）は、磁界が消滅している状態を示す図である。 図１２（ａ）、（ｂ）にそれぞれ対応する図であって、（ａ）は、偏心カムが永久磁石をアームの基端部に対向する位置まで押し下げている状態を示す、図１２（ａ）のXIIIＡ方向矢視の説明図であり、（ｂ）は、圧縮バネの付勢により、アームの基端部から離間する位置まで永久磁石が押し上げられている状態を示す、図１２（ｂ）のXIIIＢ方向矢視の説明図である。 第６実施形態に係る磁場形成部を説明する説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、以下に説明する実施形態は、本発明の理解を容易にするための一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。すなわち、以下に説明する部材の形状、寸法、配置等については、本発明の趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
また、全ての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。また、本明細書では上下方向を規定して説明する場合があるが、これは構成要素の相対関係を説明するために便宜的に設定するものであり、本発明に係る製品の製造時や使用時の方向を限定するものではない。

＜＜概要＞＞
まず、本実施形態に係る磁場発生装置（生体刺激用磁場発生装置）１の概要について、図１及び図２を主に参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係る磁場発生装置１の上側斜視図、図２は、アーム３のエアギャップから磁界ＭＦが生じている状態を説明する説明図である。

磁場発生装置１（生体刺激用磁場発生装置）は、永久磁石２（２ａ、２ｂ）と、永久磁石２から発生する磁束の経路である磁路の少なくとも一部を形成し、磁性材料で構成された対向する一対のアーム３と、磁路を形成する一部位（永久磁石２）を他の部位（アーム３）から相対的に周期的に移動させ、又は磁路を遮断する遮断部を周期的に移動させて、磁路の導通と遮断とを切り替える駆動部（モーター４）と、を備える。一対のアーム３の先端部の間に発生する交番磁界ＭＦにより、生体に刺激を付与することを特徴とする。

本実施形態に係る「遮断部」は、アーム３の基端部３ａに対向する磁石保持板５の部位のうち、永久磁石２が設けられていない部位である。つまり、本実施形態において、モーター４は、回転軸４ａに固定された磁石保持板５を回転させることにより、磁路を形成する永久磁石２と、磁路を遮断する遮断部とを同時に移動させている。
本発明はこのような構成に限定されず、永久磁石２のみを移動させたり、アルミニウム等の透磁率の低い部材を遮断部として、遮断部のみを移動させたりして、磁路を形成、消滅させて交番磁界ＭＦを形成するようにしてもよい。
また、以下の実施形態においては、一対のアーム３の「エアギャップ」において交番磁界ＭＦを生じさせるものとして説明するが、エアギャップに限定されない。例えば、樹脂材等の透磁率の低い部材が一対のアーム３の間に設けられていることによって、アーム３の外部に交番磁界ＭＦを生じさせるものであってもよい。

上記のように、不図示のコイルを用いる交番電流ではなく、永久磁石２と磁性材料で構成されたアーム３による交番磁界ＭＦにより生体を刺激できることで、コイルのジュール熱の発熱が生じることなく、安定して動作させることができる。
なお、「駆動部」としては、モーター４の他、手動によって永久磁石２を移動させる方向に駆動力を生じさせるものを含む。
また、詳細については後述するが、「移動」は、本実施形態に係る回転の他に、直線的又は曲線的等の往復動を含む概念である。

＜＜第１実施形態＞＞
＜構成＞
本実施形態に係る磁場発生装置（生体刺激用磁場発生装置）１の構成について図１及び図２を主に参照して説明する。
磁場発生装置１は、交番磁界を形成する磁場形成部Ｍ１を備える。磁場形成部Ｍ１は、２個の永久磁石２と、永久磁石２に対向する位置に設けられた一対のアーム３と、２個の永久磁石２を保持する磁石保持板５と、磁石保持板５を回転駆動するモーター４と、から構成されている。

本実施形態に係る永久磁石２は、ネオジム磁石で構成されており、０．０１Ｔ～３Ｔ程度の磁束密度を有し、１辺が約６ｍｍの正方形の面を有して約１０ｍｍの長さを有する。
一対のアーム３は、永久磁石２との組み合わせによって磁路を形成する部材であり、磁場発生装置１に設けられた不図示の固定部材に固定されており、基端部３ａが永久磁石２に対向可能な位置、換言すると回転軸４ａからの距離が等しい位置に配設されている。
一対のアーム３の先端部３ｂは、先端に向かうに連れて互いに近接するように傾斜しながらも、エアギャップを形成するように離間しており、永久磁石２が基端部３ａに対向する位置にあるときに、先端部３ｂ間に磁界ＭＦが形成されるように構成されている。
磁石保持板５は、永久磁石２のＳ極を厚さ方向の一方側、Ｎ極を厚さ方向の他方側に露出させて永久磁石２を保持している。
モーター４は、磁石保持板５における２個の永久磁石２の間の中間部分に固定された回転軸４ａを有する。回転軸４ａは、磁性体保持板７に形成された挿通孔７ａを挿通して、磁石保持板５に固定されている。

＜動作＞
上記構成に係る磁場発生装置１は、モーター４が磁石保持板５を回転駆動することにより、永久磁石２がアーム３の基端部３ａに対向する位置にあるときに、永久磁石２から生じる磁束がアーム３を流れて、アーム３の先端部３ｂ間に磁界ＭＦが生じることになる。
そして、永久磁石２がアーム３の基端部３ａから離間すると、アーム３を流れていた磁束が消滅する。磁石保持板５の回転により、永久磁石２とアーム３による磁路の形成、遮断が周期的に繰り返されることによって、アーム３の先端部３ｂ間に交番磁界ＭＦが生じることになり、生体に交番磁界ＭＦによる刺激を付与することができる。
なお、本実施形態において、永久磁石２は２個である旨説明したが、永久磁石２は、１個であっても、３個以上であってもよい。

＜＜第２実施形態＞＞
次に、第２実施形態に係る磁場発生装置１Ａについて、図３～図６を主に参照して説明する。
図３は、第２実施形態に係る磁場発生装置１Ａを説明する説明図、図４は、永久磁石２、アーム３及び磁性体６の配置を説明する図３のIV-IV断面図である。図５は、図４に示す状態から磁石保持板５を時計回りに回転させた状態を説明する図３のIV-IV断面図に対応する図、図６は、図５に示す状態から磁石保持板５を時計回りに回転させた状態を説明する図３のIV-IV断面図に対応する図である。

＜構成＞
第２実施形態に係る磁場発生装置１Ａは、交番磁界ＭＦを形成する磁場形成部Ｍ２を備える。磁場形成部Ｍ２は、永久磁石２と、一対のアーム３と、駆動部（モーター４）と、永久磁石２が露出する状態で永久磁石２を保持する第１保持部材（磁石保持板５）と、複数の磁性体６と、複数の磁性体６を保持する第２保持部材（磁性体保持板７）と、を備える。

本実施形態において、磁石保持板５は、円板状に形成されている。磁性体保持板７は角板状に形成されており、磁石保持板５を厚さ方向両側から挟むように２枚配設されており、不図示の固定部材に固定されている。
また、本実施形態に係る磁性体保持板７には、磁性体６の他に、仮想円８上に基端部３ａが位置するように、アーム３が固定されている。
また、磁性体６は、２枚の磁性体保持板７の表面から磁石保持板５側に向けて突出するように磁性体保持板７に埋設されている。磁性体６は、永久磁石２の表面に摺接する位置まで突出するように磁性体保持板７に埋設されている。本実施形態に係る磁性体６は、８個設けられており、磁性体保持板７における仮想円８上において、一対のアーム３の基端部３ａと一対のアーム３の基端部３ａに隣接する磁性体６との間隔、及び隣接する磁性体６同士の間隔は等しい。つまり、磁性材料で構成された磁性体６及びアーム３は、仮想円８上において均等に配設されている。

駆動部（モーター４）は、第１保持部材（磁石保持板５）と第２保持部材（磁性体保持板７）との一方（磁石保持板５）を他方（磁性体保持板７）に対して相対的に回転させる。
永久磁石２は、モーター４による第１保持部材（磁石保持板５）の回転軸４ａを中心とする仮想円８上に複数（本実施形態においては２個）配設されている。
永久磁石２が複数配設されていることで、磁石保持板５が回転すると、複数の永久磁石２とアーム３との間で磁束経路が複数回形成されることとなり、交番磁界の周期を短くしてその周波数を高めることができる。

複数の永久磁石２及び複数の磁性体６は、駆動部（モーター４）によって回転する第１保持部材（磁石保持板５）又は第２保持部材（磁性体保持板７）の任意のいずれの状態においても、複数の永久磁石２のそれぞれの中心と複数の磁性体６又は一対のアーム３の基端部３ａのそれぞれの中心とが同時に重ならない位置にある。
図５に示すように、モーター４による磁石保持板５又は磁性体保持板７の回転方向において、複数の永久磁石２のうち少なくとも一の永久磁石２ａに対して最も近くにある（磁性体６又は）一対のアーム３の基端部３ａが、一の永久磁石２ａに対して回転元側に位置するときに、他の一の永久磁石２ｂの最も近くにある磁性体６ｂ（又は一対のアーム３の基端部３ａ）は、他の一の永久磁石２ｂに対して回転先側に位置する。

上記構成によれば、複数の永久磁石２の中心と複数の磁性体６又は一対のアーム３の中心とが同時に重ならずに、回転の妨げとなることを防止できる。特に、上記の配置関係で永久磁石２と磁性体６又は一対のアーム３とが配設されていることで、複数の永久磁石２が、磁石保持板５又は磁性体保持板７の回転を制限する方向に複数の磁性体６を引くことを防止できる。

＜動作＞
磁場形成部Ｍ２の動作について詳細に説明すると、モーター４は、複数の磁性体６に摺接可能な軌道上に永久磁石２が位置するように、第１保持部材（磁石保持板５）と第２保持部材（磁性体保持板７）との一方を他方に対して相対的に周期的に移動させる。本実施形態においては、モーター４は、磁石保持板５を磁性体保持板７に対して相対的に周期的に回転させる。
磁石保持板５が図５に示す状態にあるときに、永久磁石２ａには、アーム３の基端部３ａを引き寄せようとする磁力であって、磁石保持板５の時計回りの回転を阻害する方向の力が生じる。一方で、この状態の時、永久磁石２ｂには、磁性体６ｂを引き寄せようとする磁力であって、磁石保持板５を時計回りに回転させようとする力が生じることになる。このため、永久磁石２ｂによって、永久磁石２ａによる磁石保持板５の回転動力の低下が抑制されている。

そして、磁石保持板５が図６に示す状態にあるときに、永久磁石２ｂには、磁性体６ｂに対向する状態を維持しようとする磁力であって、磁石保持板５の時計回りの回転を阻害する方向の力が生じる。一方で、この状態の時、永久磁石２ａには、磁性体６ａを引き寄せようとする磁力であって、磁石保持板５を時計回りに回転させようとする力が生じることになる。このため、永久磁石２ａによって、永久磁石２ｂによる磁石保持板５の回転動力の低下が抑制されている。
このようにして、磁石保持板５の回転の脈動（コギング）が生じることが抑制されている。

上記のように、複数の磁性体６が設けられていることで、永久磁石２が、アーム３の基端部３ａに対向する位置から、アーム３の基端部３ａから対向しない位置に離間する際の回転速度の磁石保持板５の脈動を、磁石保持板５の全周回において抑制することができる。つまり、磁石保持板５の回転速度を安定させやすくなり、一対のアーム３の先端部３ｂから生じる交番磁界ＭＦを安定させることができる。

磁場発生装置１、１Ａは、駆動部（モーター４）を制御する制御部（コントローラＣ）を更に備えていてもよい。コントローラＣは、第１の交番磁界を所定時間生じさせた後に、第１の交番磁界とは異なる周波数の第２の交番磁界を生じさせるように、第１保持部材の回転速度を変更する制御を行う。具体的には、回転軸４ａの回転速度を変更して、交番磁界ＭＦの周波数を変更する。例えば、５ヘルツ、１０ヘルツ、５０ヘルツの順に１０秒間のインターバルをおいて変更する。
このような構成によれば、被検者の刺激慣れを防いで、心地よい刺激を付与することができる。
なお、図１４に示して後述するように、モーター４が磁性体保持板２７を回転させる構成においては、コントローラＣは、磁性体保持板２７の回転速度を変更する制御を行うようにすればよい。

また、磁場発生装置１、１Ａは、電位検出用のセンサ９を更に備え、制御部（コントローラＣ）は、センサ９から検出された電位に基づいて、第１保持部材（磁石保持板５）又は第２保持部材（磁性体保持板７）の回転数及び／又は回転時間についてフィードバック制御を行うようにしてもよい。
上記構成によれば、コントローラＣが、センサ９から検出された電位（厳密には、生体への磁束の付与前後で、センサ９から検出された電位差）に基づいてフィードバック制御を行うことにより、生体の筋電位を検出して、作用する筋肉の神経電位に基づいた制御が可能となる。
つまり、作用する筋肉の神経電位に基づいて、異なる種類の刺激を付与可能なように、交番磁界ＭＦの強さ（パルスの周波数）や刺激付与の時間を調整することができる。
また、コントローラＣは、センサ９から検出された電位差から、例えば刺激している神経の部位や被検者の年齢や性別を判断して、上記の刺激付与の種類を変更するようにしてもよい。

上記実施形態においては、磁性体保持板７が、磁石保持板５を厚さ方向両側から挟むように２枚配設されているものとして説明した。このように構成されていることで、永久磁石２が磁性体６を引き付ける力を大きくしつつ、バランスよく磁石保持板５を回転させることができるため好適である。しかしながら、このような構成に限定されず、磁性体保持板７が１枚配設されており、磁石保持板５の厚さ方向一方側からのみ、磁性体６が永久磁石２に摺接する構成であってもよい。

＜変形例＞
次に、図７及び図８を参照して、第２実施形態の変形例に係る永久磁石２、磁性体６の配置について説明する。図７は、第１変形例に係る永久磁石２及び磁性体６の配置を説明する図３のIV-IV断面に対応する断面図、図８は、第２変形例に係る永久磁石２（２ｃ、２ｄ、２ｅ）及び磁性体６の配置を説明する図３のIV-IV断面に対応する断面図である。

図７に示すように、第１変形例に係る磁性体６は、４個設けられており、磁性体保持板７における仮想円８上において、一対のアーム３の基端部３ａと一対のアーム３の基端部３ａに隣接する磁性体６との間隔、及び隣接する磁性体６同士の間隔は等しい。つまり、磁性材料で構成された磁性体６及びアーム３は、仮想円８上において均等に配設されている。
図８に示すように、第２変形例に係る磁性体６は、６個設けられており、磁性体保持板７における仮想円８上において、一対のアーム３の基端部３ａと一対のアーム３の基端部３ａに隣接する磁性体６との間隔、及び隣接する磁性体６同士の間隔は等しい。つまり、磁性材料で構成された磁性体６及びアーム３は、仮想円８上において均等に配設されている。

図８に示すように、複数の永久磁石２（２ｃ、２ｄ、２ｅ）及び複数の磁性体６は、駆動部（モーター４）によって回転する第１保持部材（磁石保持板５）又は第２保持部材（磁性体保持板７）の任意のいずれの状態においても、複数の永久磁石２のそれぞれの中心と複数の磁性体６又は一対のアーム３の基端部３ａのそれぞれの中心とが同時に重ならない位置にある。
そして、モーター４による磁石保持板５（又は磁性体保持板７）の回転方向において、複数の永久磁石２（２ｃ、２ｄ、２ｅ）のうち少なくとも一の永久磁石２ｅに対して最も近くにある磁性体６（又は一対のアーム３の基端部３ａ）が、一の永久磁石２ｅに対して回転元側に位置するときに、他の一の永久磁石２ｃの最も近くにある磁性体６（又は一対のアーム３の基端部３ａ）は、他の一の永久磁石２ｃに対して回転先側に位置する。

このように、３つの永久磁石２を備える構成であっても、複数の永久磁石２の中心と複数の磁性体６又は一対のアーム３の中心とが同時に重ならず、上記の配置関係で永久磁石２と磁性体６又は一対のアーム３とが配設されていることで、複数の永久磁石２が、磁石保持板５又は磁性体保持板７の回転を制限する方向に複数の磁性体６を引くことを防止できる。

特に、磁石保持板５（又は磁性体保持板７）の回転中心を中心とした場合において、隣接する永久磁石２同士の円周方向の最短距離は、アーム３の基端部３ａ又は磁性体６の円周方向長さ（直径）以上であり、且つ、隣接するアーム３の基端部３ａ又は磁性体６同士の円周方向の最短距離は、永久磁石２の円周方向長さ（直径）以上である。
このような構成によれば、隣接する永久磁石２の双方がアーム３の基端部３ａ又は磁性体６を同時に吸着することを避けることができ、隣接するアーム３の基端部３ａ又は磁性体６の双方が永久磁石２に同時に吸着されることを避けることができる。このため、磁石保持板５（又は磁性体保持板７）の回転を円滑にすることができる。

図４、図７及び図８に示すように、仮想円８上において、永久磁石２は複数配設されている。そして、仮想円８上において、一対のアーム３と一対のアーム３に隣接する磁性体６との間隔、及び隣接する磁性体６同士の間隔は等しい。さらに、永久磁石２の個数をｍ、一対のアーム３と磁性体６とを合わせた個数をｎとし、ｋ、ｌを任意の自然数としたときに、ｍ≠ｋｎ、ｎ≠ｌｍとなっている。
上記構成によれば、複数の永久磁石２の中心と、アーム３又は磁性体６の複数の中心とが同時に重なることを回避することができ、コギングが生じることを抑制できる。

＜＜第３実施形態＞＞
次に、第３実施形態に係る磁場形成部Ｍ３について、図９及び図１０を参照して説明する。図９は、第３実施形態に係る永久磁石２及び磁性体６の配置を説明する説明図、図１０は、図９に示す状態からアーム３に対して相対的に、磁石保持板５及び磁性体保持板７の位置をずらした状態を説明する説明図である。

本実施形態に係る磁場形成部Ｍ３は、内周側に図４に示す配置で永久磁石２ａ、２ｂが設けられ、外周側に図８に示す配置で永久磁石２ｃ、２ｄ、２ｅが設けられている構成である。
つまり、永久磁石２は、回転軸４ａまでの径方向の長さが異なる仮想円８から成る複数のトラック１０、１１上に異なる個数で配設されている。
本実施形態に係る磁場発生装置１Ａは、第１保持部材（磁石保持板５）及び第２保持部材（磁性体保持板７）を相対的に仮想円８の径方向に移動させる移動機構（アクチュエータ１２）を更に備える。
アクチュエータ１２は、磁石保持板５及び磁性体保持板７を仮想円８の径方向に移動させて、複数のトラック１０、１１のうち、異なるトラック１０、１１上にある永久磁石２と一対のアーム３とによって磁路を形成する。
なお、磁石保持板５及び磁性体保持板７と一対のアーム３とを相対的に移動させることが可能であればよく、アクチュエータ１２によって、磁石保持板５及び磁性体保持板７を仮想円８の径方向に移動させるものに限定されない。つまり、アクチュエータ１２によって、一対のアーム３を仮想円８の径方向に移動させるものであってもよい。

仮想円８の径方向において、磁石保持板５及び磁性体保持板７、又は一対のアーム３の位置を調整して、一対のアーム３との関係で磁路を形成する永久磁石２のトラック１０、１１を変更することで、交番磁界のパルス幅を変更することができる。
つまり、径方向外側の永久磁石２ｃ、２ｄ、２ｅは、径方向内側の磁石２ａ、２ｂよりも、回転軸４ａから離れた位置にあることにより一対のアーム３を通り過ぎるスピードが速い。このため、一対のアーム３との関係で磁路を形成する時間（パルス幅）が少なくなる。よって、アーム３の基端部３ａが通るトラック１０、１１を変更することで、パルス幅の調整を行うことができる。

特に、本実施形態に係る永久磁石２は、複数のトラック１０、１１上に異なる数で配設されている。具体的には、トラック１０上には２個、トラック１１上には３個配設されている。
このような構成によれば、アーム３に対する磁石保持板５及び磁性体保持板７、又は磁石保持板５及び磁性体保持板７に対するアーム３の径方向の位置を調整して、一対のアーム３との関係で磁路を形成する永久磁石２のトラック１０、１１を変更することで、交番磁界のパルス間隔及び周波数を変更することができる。
しかし、本発明は、このような構成に限定されず、複数のトラックのそれぞれに、同じ数だけ配設されていてもよく、１つのトラック上の永久磁石２の数を異なるものとしたり、更に複数のトラックが設けられていてもよい。

本実施形態に係る制御部（コントローラＣ）は、アクチュエータ１２を制御可能に接続されている。
コントローラＣは、第１の交番磁界を所定時間生じさせた後に、第１の交番磁界とは異なる周波数の第２の交番磁界を生じさせるように、アーム３に対する磁石保持板５及び磁性体保持板７、又は磁石保持板５及び磁性体保持板７に対するアーム３の径方向の位置を変更する制御を行う。
例えば、アーム３に対する磁石保持板５及び磁性体保持板７の径方向の位置を変更して、永久磁石２とアーム３とによって磁路が形成される回数（パルス間隔）を変更する。
このような構成によれば、被検者の刺激慣れを防いで、心地よい刺激を付与することができる。特に、回転軸４ａの回転速度を変更する場合と比較して、変更前後で所定のパルス幅を確保しつつ、急激にパルス間隔を変更することも可能となる。

また、磁場発生装置１Ａは、電位検出用のセンサ９を更に備え、制御部（コントローラＣ）は、センサ９から検出された電位に基づいて、第１保持部材（磁石保持板５）又は第２保持部材（磁性体保持板７）の回転数及び／又は回転時間についてフィードバック制御を行うようにしてもよい。
上記構成によれば、コントローラＣが、センサ９から検出された電位に基づいて、アーム３の基端部３ａが通過するトラック１０、１１を選択する等のフィードバック制御を行うことにより、生体の筋電位を検出して、作用する筋肉の神経電位に基づいた制御が可能となる。
つまり、作用する筋肉の神経電位に基づいて、筋肉に疲労レベルに応じた刺激を付与可能なように、交番磁界の強さ（パルスの周波数、パルス間隔、パルス幅）や刺激付与の時間（刺激の付与を行わないインターバル時間）を調整することができる。

＜＜第４実施形態＞＞
次に、図１１を主に参照して、第４実施形態に係る永久磁石２、アーム３の基端部３ａ及び潤滑液１４を収容するボックス１３について説明する。図１１は、第４実施形態に係るボックス１３の構成を説明する説明図である。

本実施形態に係る磁場発生装置１、１Ａは、永久磁石２（及び磁性体６）と一対のアーム３の基端部３ａとを少なくとも収容するボックス１３を更に備える。
ボックス１３は、底板１３ａと、天板１３ｂと、側板１３ｃとを備える。底板１３ａには、アーム３が貫通した状態で固定されており、側板１３ｃに形成された挿通孔１３ｄに挿通孔７ａが通されており、側板１３ｃの内面に磁性体保持板７が固定されている。

ボックス１３内には、空気よりも透磁率の高い潤滑液１４が収容されており、潤滑液１４は、永久磁石２と一対のアーム３の基端部３ａ（及び磁性体６）との間に満たされている。
潤滑液１４によって、永久磁石２とアーム３の基端部３ａとの間のエアギャップによる磁束密度の低下を抑制でき、永久磁石２とアーム３の基端部３ａ（及び磁性体６）とが摺接することにより、互いの摺接面が摩耗することを防止できる。そして、両者間の摩擦を低減して熱の発生を抑制できるとともに、酸化を防止できる。

また、永久磁石２と一対のアーム３（及び磁性体６）の基端部３ａとの間に、磁性流体である潤滑液１４が設けられていてもよい。
磁性流体である潤滑液１４を設けることで、永久磁石２が磁性体６及びアーム３の基端部３ａに摺接したとしても、その磁性により、永久磁石２の周りに潤滑液１４を留めることができることになる。このため、潤滑液を少量に抑えることができ、特にボックス１３を用いずとも、永久磁石２と一対のアーム３の基端部３ａ（及び磁性体６）との間に磁性流体を留めることができる。
なお、本発明に係る潤滑液は、エアギャップによる磁束密度の低下を抑制し、摺接抵抗を抑制できれば磁性流体であるものに限定されない。

＜＜第５実施形態＞＞
次に、図１２及び図１３を主に参照して、第５実施形態に係る磁場形成部Ｍ４について説明する。図１２は、第５実施形態に係る磁場形成部Ｍ４を説明する説明図であって、図１２（ａ）は、磁界ＭＦが発生している状態を示す図であり、図１２（ｂ）は、磁界ＭＦが消滅している状態を示す図である。図１３は、図１２（ａ）、（ｂ）にそれぞれ対応する図であって、図１３（ａ）は、偏心カム１５が永久磁石２をアーム３の基端部３ａに対向する位置まで押し下げている状態を示す、図１２（ａ）のXIIIＡ方向矢視の説明図である。図１３（ｂ）は、圧縮バネ１７の付勢により、アーム３の基端部３ａから離間する位置まで永久磁石２が押し上げられている状態を示す、図１２（ｂ）のXIIIＢ方向矢視の説明図である。
なお、図１２においては、後述する偏心カム１５及びスライダ１６の形状を明確に示すため、図１３に示す圧縮バネ１７及びボックス１８の図示を省略している。

本実施形態に係る磁場形成部Ｍ４は、磁路を形成する一部位（永久磁石２）を他の部位（アーム３）から相対的に周期的に直線的に移動させ、又は磁路を遮断する遮断部を周期的に直線的に移動させて、磁路の導通と遮断とを切り替える構成を有する。

磁場形成部Ｍ４は、偏心カム１５と、偏心カム１５の周囲の側面に摺接して往復動可能なスライダ１６と、スライダ１６を回転軸４ａに向けて付勢する圧縮バネ１７と、これらを収容しつつ、スライダ１６の往復動をガイドするボックス１８と、を備える。
偏心カム１５は、長尺の板片であり、偏心カム１５の厚さ方向にモーター４の回転軸４ａが挿し込まれて接続されている。偏心カム１５には、長尺方向において偏った位置に回転中心としての回転軸４ａが接続されている。
スライダ１６は、永久磁石２を保持する棒状部材である。スライダ１６は、モーター４によって回転する偏心カム１５に摺接すること、及び圧縮バネ１７によって、回転軸４ａ側に向けて付勢されることによって、回転軸４ａに近接及び離間する方向に直線的に往復動可能に構成されている。
つまり、モーター４及び偏心カム１５は、永久磁石２を直線的に往復動させる駆動部として機能する。

モーター４により偏心カム１５を回転させたときに、図１３（ａ）に示すように、偏心カム１５がスライダ１６に当接する側に延在し、圧縮バネ１７を最も圧縮させているときに、永久磁石２がアーム３の基端部３ａに対向する位置となる。このとき、永久磁石２とアーム３により磁路が形成されることにより、先端部３ｂに磁界ＭＦが発生する。偏心カム１５の回転動作において、永久磁石２が基端部３ａから離間した位置にあるときには、先端部３ｂに磁界ＭＦが発生しないことになる。
つまり、磁界ＭＦは、偏心カム１５一回転につき一回生じることになる。

上記実施形態においては、下死点にあるときに永久磁石２とアーム３の基端部３ａが対向する例を説明したが、本発明は、このような構成に限定されない。
例えば、スライダ１６の往復動の動作領域の下端ではなく、中央部において、永久磁石２がアーム３の基端部３ａに対向する位置となるようにすれば、磁界ＭＦは、偏心カム１５一回転につき二回生じることになる。
さらに、永久磁石２をスライダ１６に複数設けるようにすれば、偏心カム１５の回転当たりの磁界ＭＦの発生回数を多くすることができる。

＜＜第６実施形態＞＞
次に、第６実施形態に係る磁場形成部Ｍ５について、図１４を主に参照して説明する。図１４は、第６実施形態に係る磁場形成部Ｍ５を説明する説明図である。
図３等を参照して説明した上記実施形態に係る磁場形成部Ｍ２、Ｍ３においては、モーター４によって、永久磁石２を保持する磁石保持板５を、磁性体６を保持する磁性体保持板７に対して回転させるものとして説明したが、本発明はこのような構成に限定されない。
本実施形態に係る磁場形成部Ｍ５は、磁性体６を保持する磁性体保持板２７を、永久磁石２を保持する磁石保持板２５に対して回転させる構成を備える。

具体的には、磁場形成部Ｍ５（生体刺激用磁場発生装置）は、磁路を形成する一部位（磁性体６）を他の部位（永久磁石２）から相対的に周期的に移動させ、又は磁路を遮断する遮断部を周期的に移動させて、磁路の導通と遮断とを切り替える駆動部（モーター４）を備える。
さらに、磁場形成部Ｍ５は、上記のように、永久磁石２を保持する磁石保持板２５と、複数の磁性体６を保持する磁性体保持板２７と、一対のアーム３と、磁石保持板２５及び磁性体保持板２７並びにアーム３の一部を収容するボックス２３と、を備える。
本実施形態に係る「遮断部」とは、アーム３の基端部３ａに対向する仮想円８上にある磁性体保持板２７の部位のうち、磁性体６が設けられていない部位である。

本実施形態に係る磁石保持板２５は、永久磁石２を２個保持しており、ボックス２３の底板２３ａと、天板２３ｂとに上下を固定されている。なお、永久磁石２の数は任意に選択可能である。
磁性体保持板２７は、複数の磁性体６を保持している構成については図３に示す磁性体保持板７の構成と同様である。一方で、磁性体保持板２７は、不図示の固定部材によって固定されておらず、モーター４の回転軸４ａが中央部に固定されていることによって、回転可能に構成されている。
回転軸４ａは、ボックス２３の側板２３ｃの挿通孔２３ｄを挿通して、磁性体保持板２７に接続されている。
一対のアーム３は、底板２３ａを貫通した状態で底板２３ａに固定されており、一のアーム３の基端部３ａは、永久磁石２に対向する位置に配設されており、他のアーム３の基端部３ａは、磁性体６に対向可能な位置（磁性体６の周回軌道上）に配設されている。
磁性体保持板２７内には、潤滑液１４が収容されており、基端部３ａと永久磁石２、永久磁石２と磁性体６、磁性体６と基端部３ａとの間に満たされている。

本実施形態に係る駆動部（モーター４）は、複数の磁性体６に摺接可能な軌道上に永久磁石２が位置するように、第１保持部材（磁石保持板２５）と第２保持部材（磁性体保持板２７）との一方を他方に対して相対的に周期的に移動させる。より具体的には、モーター４は、磁性体保持板２７を磁石保持板２５に対して相対的に周期的に回転させる。
磁石保持板２５に対して磁性体保持板２７を回転させることによって、図３に示す磁場形成部Ｍ２と同様に、アーム３の先端部３ｂから交番磁界ＭＦを生じさせることができる。

上記各実施形態は、以下の技術思想のいずれかを包含する。
（１）永久磁石と、
該永久磁石から発生する磁束の経路である磁路の少なくとも一部を形成し、磁性材料で構成された対向する一対のアームと、
前記磁路を形成する一部位を他の部位から相対的に周期的に移動させ、又は前記磁路を遮断する遮断部を周期的に移動させて、前記磁路の導通と遮断とを切り替える駆動部と、を備え、
前記一対のアームの先端部の間に発生する交番磁界により、生体に刺激を付与することを特徴とする生体刺激用磁場発生装置。
（２）前記永久磁石が露出する状態で、前記永久磁石を保持する第１保持部材と、
複数の磁性体と、
該複数の磁性体を保持する第２保持部材と、を更に備え、
前記駆動部は、前記複数の磁性体に摺接可能な軌道上に前記永久磁石が位置するように、前記第１保持部材と前記第２保持部材との一方を他方に対して相対的に周期的に移動させる（１）に記載の生体刺激用磁場発生装置。
（３）前記駆動部は、前記第１保持部材と前記第２保持部材との一方を他方に対して相対的に回転させ、
前記永久磁石は、前記駆動部による前記第１保持部材の回転軸を中心とする仮想円上に複数配設されている（２）に記載の生体刺激用磁場発生装置。
（４）前記複数の永久磁石及び前記複数の磁性体は、前記駆動部によって回転する前記第１保持部材又は前記第２保持部材の任意のいずれの状態においても、前記複数の永久磁石のそれぞれの中心と前記複数の磁性体又は前記一対のアームのそれぞれの中心とが同時に重ならない位置にあり、
前記駆動部による前記第１保持部材又は前記第２保持部材の回転方向において、前記複数の永久磁石のうち少なくとも一の永久磁石に対して最も近くにある前記磁性体又は前記一対のアームが、前記一の永久磁石に対して回転元側に位置するときに、他の一の永久磁石の最も近くにある前記磁性体又は前記一対のアームは、前記他の一の永久磁石に対して回転先側に位置する（３）に記載の生体刺激用磁場発生装置。
（５）前記仮想円上において、前記永久磁石は複数配設されており、
前記仮想円上において、前記一対のアームと前記一対のアームに隣接する前記磁性体との間隔、及び隣接する前記磁性体同士の間隔は等しく、
前記永久磁石の個数をｍ、前記一対のアームと前記磁性体とを合わせた個数をｎとし、ｋ、ｌを任意の自然数としたときに、
ｍ≠ｋｎ
ｎ≠ｌｍ
となる、（３）又は（４）に記載の生体刺激用磁場発生装置。
（６）前記永久磁石は、前記回転軸までの径方向の長さが異なる前記仮想円から成る複数のトラック上に配設されており、
前記第１保持部材及び前記第２保持部材、又は前記一対のアームを相対的に前記仮想円の径方向に移動させる移動機構を更に備え、
該移動機構は、前記第１保持部材及び前記第２保持部材、又は前記一対のアームを前記仮想円の径方向に移動させて、前記複数のトラックのうち、異なるトラック上にある前記永久磁石と前記一対のアームとによって前記磁路を形成する（３）から（５）のいずれか一項に記載の生体刺激用磁場発生装置。
（７）前記永久磁石は、前記複数のトラック上に異なる数で配設されている（６）に記載の生体刺激用磁場発生装置。
（８）前記永久磁石と前記一対のアームの基端部とを少なくとも収容するボックスを更に備え、
該ボックス内に、空気よりも透磁率の高い潤滑液が収容されており、
該潤滑液は、前記永久磁石と前記一対のアームの基端部との間に満たされている（１）から（７）のいずれか一項に記載の生体刺激用磁場発生装置。
（９）前記永久磁石と前記一対のアームの基端部との間に、磁性流体である潤滑液が設けられている（１）から（７）のいずれか一項に記載の生体刺激用磁場発生装置。
（１０）前記駆動部を制御する制御部を更に備え、
前記制御部は、第１の交番磁界を所定時間生じさせた後に、前記第１の交番磁界とは異なる周波数の第２の交番磁界を生じさせるように、前記第１保持部材又は前記第２保持部材の回転速度を変更する制御を行う（２）から（７）のいずれか一項に記載の生体刺激用磁場発生装置。
（１１）電位検出用のセンサを更に備え、
前記制御部は、前記センサから検出された電位に基づいて、前記第１保持部材又は第２保持部材の回転数及び／又は回転時間についてフィードバック制御を行う（１０）に記載の生体刺激用磁場発生装置。
（１２）前記第１保持部材又は前記第２保持部材の回転中心を中心とした場合において、隣接する前記永久磁石同士の円周方向の最短距離は、前記アームの基端部又は前記磁性体の円周方向長さ以上であり、且つ、隣接する前記アームの基端部又は前記磁性体同士の円周方向の最短距離は、前記永久磁石の円周方向長さ以上である（３）から（７）のいずれか一項に記載の生体刺激用磁場発生装置。

１、１Ａ 磁場発生装置（生体刺激用磁場発生装置）
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ 永久磁石
３ アーム
３ａ 基端部
３ｂ 先端部
４ モーター（駆動部）
４ａ 回転軸
５ 磁石保持板（第１保持部材）
６、６ａ、６ｂ 磁性体
７ 磁性体保持板（第２保持部材）
７ａ 挿通孔
８ 仮想円
９ センサ
１０、１１ トラック
１２ アクチュエータ（移動機構）
１３ ボックス
１３ａ 底板
１３ｂ 天板
１３ｃ 側板
１３ｄ 挿通孔
１４ 潤滑液
１５ 偏心カム（駆動部）
１６ スライダ（駆動部）
１７ 圧縮バネ
１８ ボックス
２３ ボックス
２３ａ 底板
２３ｂ 天板
２３ｃ 側板
２３ｄ 挿通孔
２５ 磁石保持板（第１保持部材）
２７ 磁性体保持板（第２保持部材）
Ｃ コントローラ（制御部）
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５ 磁場形成部
ＭＦ 磁界

Claims (10)

1. 永久磁石と、
   該永久磁石から発生する磁束の経路である磁路の少なくとも一部を形成し、磁性材料で構成された対向する一対のアームと、
   前記磁路を形成する一部位を他の部位から相対的に周期的に移動させ、又は前記磁路を遮断する遮断部を周期的に移動させて、前記磁路の導通と遮断とを切り替える駆動部と、
   前記永久磁石が露出する状態で、前記永久磁石を保持する第１保持部材と、
   複数の磁性体と、
   該複数の磁性体を保持する第２保持部材と、を備え、
   前記駆動部は、前記複数の磁性体に摺接可能な軌道上に前記永久磁石が位置するように、前記第１保持部材と前記第２保持部材との一方を他方に対して相対的に周期的に移動させ、
   前記一対のアームの先端部の間に発生する交番磁界により、生体に刺激を付与することを特徴とする生体刺激用磁場発生装置。
2. 前記駆動部は、前記第１保持部材と前記第２保持部材との一方を他方に対して相対的に回転させ、
   前記永久磁石は、前記駆動部による前記第１保持部材の回転軸を中心とする仮想円上に複数配設されている請求項１に記載の生体刺激用磁場発生装置。
3. 前記複数の永久磁石及び前記複数の磁性体は、前記駆動部によって回転する前記第１保持部材又は前記第２保持部材の任意のいずれの状態においても、前記複数の永久磁石のそれぞれの中心と前記複数の磁性体又は前記一対のアームのそれぞれの中心とが同時に重ならない位置にあり、
   前記駆動部による前記第１保持部材又は前記第２保持部材の回転方向において、前記複数の永久磁石のうち少なくとも一の永久磁石に対して最も近くにある前記磁性体又は前記一対のアームが、前記一の永久磁石に対して回転元側に位置するときに、他の一の永久磁石の最も近くにある前記磁性体又は前記一対のアームは、前記他の一の永久磁石に対して回転先側に位置する請求項２に記載の生体刺激用磁場発生装置。
4. 前記仮想円上において、前記永久磁石は複数配設されており、
   前記仮想円上において、前記一対のアームと前記一対のアームに隣接する前記磁性体との間隔、及び隣接する前記磁性体同士の間隔は等しく、
   前記永久磁石の個数をｍ、前記一対のアームと前記磁性体とを合わせた個数をｎとし、ｋ、ｌを任意の自然数としたときに、
   ｍ≠ｋｎ
   ｎ≠ｌｍ
   となる、請求項２又は３に記載の生体刺激用磁場発生装置。
5. 前記永久磁石は、前記回転軸までの径方向の長さが異なる前記仮想円から成る複数のトラック上に配設されており、
   前記第１保持部材及び前記第２保持部材、又は前記一対のアームを相対的に前記仮想円の径方向に移動させる移動機構を更に備え、
   該移動機構は、前記第１保持部材及び前記第２保持部材、又は前記一対のアームを前記仮想円の径方向に移動させて、前記複数のトラックのうち、異なるトラック上にある前記永久磁石と前記一対のアームとによって前記磁路を形成する請求項２から４のいずれか一項に記載の生体刺激用磁場発生装置。
6. 前記永久磁石は、前記複数のトラック上に異なる数で配設されている請求項５に記載の生体刺激用磁場発生装置。
7. 前記永久磁石と前記一対のアームの基端部とを少なくとも収容するボックスを更に備え、
   該ボックス内に、空気よりも透磁率の高い潤滑液が収容されており、
   該潤滑液は、前記永久磁石と前記一対のアームの基端部との間に満たされている請求項１から６のいずれか一項に記載の生体刺激用磁場発生装置。
8. 前記永久磁石と前記一対のアームの基端部との間に、磁性流体である潤滑液が設けられている請求項１から６のいずれか一項に記載の生体刺激用磁場発生装置。
9. 前記駆動部を制御する制御部を更に備え、
   前記制御部は、第１の交番磁界を所定時間生じさせた後に、前記第１の交番磁界とは異なる周波数の第２の交番磁界を生じさせるように、前記第１保持部材又は前記第２保持部材の回転速度を変更する制御を行う請求項１から６のいずれか一項に記載の生体刺激用磁場発生装置。
10. 前記刺激が付与される前記生体における筋肉の神経電位検出用のセンサを更に備え、
    前記制御部は、前記センサから検出された電位に基づいて、前記第１保持部材又は第２保持部材の回転数及び／又は回転時間についてフィードバック制御を行う請求項９に記載の生体刺激用磁場発生装置。

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