JP7323376B2 - 伸縮性配線基板及び電気的筋肉刺激装置 - Google Patents

Description

本発明は、伸縮性配線基板及び電気的筋肉刺激装置に関する。

生体の皮膚に電極を接触させ、筋肉に電気的な刺激を与えるＥＭＳ（Electrical Muscle Stimulation）運動用の器具が実用化されている。このような器具は、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の電気的筋肉刺激装置は、可撓性を有する複数の撓片部に生体に対して電気的刺激を付与するための電極を複数備えている。複数の撓片部の中心には制御部を収容する機能を備え、制御部から各電極に電力が供給される。電極には導通可能なシート状のゲル体が重畳して配されている。電気的筋肉刺激装置は、ゲル体によって電極が生体の皮膚に貼着されることによって身体に貼り付けられる。

皮膚と電極との密着性が低い場合、電極によって与えられる刺激が強すぎて生体が痛みを感じる場合がある。また、生体が電気的筋肉刺激装置を装着した状態で運動等をする場合、電気的筋肉刺激装置が身体から外れることがある。この点を改善するためには、撓片部及び電極の皮膚に対する密着性を向上し、また、身体の動きに追従して伸縮するように構成することが考えられる。

特許文献２には、皮膚に対する密着性が高く、身体の動きへの追従性が高い伸縮性配線基板が記載されている。伸縮性配線基板は、伸縮性を有する伸縮性基材と、伸縮性基材上に形成される外部端子と、外部端子と電気信号取用の端子とを接続する配線とを備えている。

特開２０１９－５４９４２号公報 特開２０１８－１０７２０９号公報

しかしながら、特許文献２に記載の伸縮性配線基板は、外部端子を外部機器のコネクタに外部端子を挿抜可能に構成している。このような特許文献２では、フィルム基材及び外部端子及び配線の一部が形成される伸縮性基材の幅を伸縮性配線基板の他の部分よりも狭幅に形成して外部端子を持ってコネクタに抜き差ししやすくしている。このため、特許文献２に記載の伸縮性配線基板では、端子の周辺の配線の引き回しの自由度が低いという欠点があった。
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、生体の皮膚に追従して伸縮し、しかも配線の引き回しの自由度が高い伸縮性配線基板及び電気的筋肉刺激装置に関する。

本発明の伸縮性配線基板は、伸縮性を有する基材と、前記基材に導電性伸縮材料により塗工形成されて所定の幅を有する配線と、前記配線と電気的に接続されて、かつ外部機器の接続端子と係合する凸部または凹部を備える凹凸係合部と、を備え、前記凹凸係合部は、突出する突出部と、前記突出部にかしめられるキャップ部と、を備え、前記突出部は、固定板と、前記固定板から突出する主突出部と、前記主突出部よりも突出方向の長さが短くて、かつ前記固定板における前記主突出部の周囲の一部に形成される複数のツメ突出部と、を含み、前記キャップ部は、前記主突出部が挿入される主キャップ部と、前記主キャップ部の周辺にあって前記ツメ突出部と係り合う溝部と、を備え、前記主突出部および前記ツメ突出部は前記基材を貫通して前記キャップ部と係合しており、前記配線の一端部は、前記突出部の突出方向から見て前記固定板に向かって伸びており、前記主突出部の周囲に配置された配線電極を介して前記接続端子と電気的に接続しており、前記突出方向から見て前記固定板のうち前記配線を延長した仮想的な延長領域と重複する領域において、前記配線の幅方向における前記延長領域の中心線上には前記複数のツメ突出部が非配置であり、前記基材のうち前記中心線上を除く位置に前記複数のツメ突出部が配置されている。

本発明の電気的筋肉刺激装置は、伸縮性を有する基材と、当該基材に導電性伸縮材料により塗工形成されて所定の幅を有する配線と、当該配線と電気的に接続されて、かつ凸部または凹部を有する凹凸係合部と、を備える伸縮性配線基板と、前記凹凸係合部の前記凸部または前記凹部と係合する接続端子を備える外部機器と、を有し、前記凹凸係合部は、突出する突出部と、前記突出部にかしめられるキャップ部と、を備え、前記突出部は、固定板と、前記固定板から突出する主突出部と、前記主突出部よりも突出方向の長さが短くて、かつ前記固定板における前記主突出部の周囲の一部に形成される複数のツメ突出部と、を含み、前記キャップ部は、前記主突出部が挿入される主キャップ部と、前記主キャップ部の周辺にあって前記ツメ突出部と係り合う溝部と、を備え、前記配線の一端部は、前記突出部の突出方向から見て前記固定板に向かって伸びており、前記主突出部の周囲に配置された配線電極を介して前記接続端子と電気的に接続しており、前記突出方向から見て前記固定板のうち前記配線を延長した仮想的な延長領域と重複する領域において、前記配線の幅方向における前記延長領域の中心線上には前記複数のツメ突出部が非配置である。

本発明によれば、生体の皮膚に追従して伸縮し、しかも配線の引き回しの自由度が高い伸縮性配線基板及び電気的筋肉刺激装置を提供することができる。

本発明の第一実施形態のＥＭＳ装置を説明するための模式図である。 図１に示すＥＭＳ装置の分解図である。 図２に示す伸縮性配線基板の上面図である。 図２に示す伸縮性配線基板の分解図である。 （ａ）は図４に示すキャップ部を説明するための斜視図、（ｂ）は突出部を説明するための斜視図である。 （ａ）は凹部を有する導電性ホックのキャップ部を示す図、（ｂ）は突出部を示す図である。 かしめる以前の図６（ａ）、図６（ｂ）に示すキャップ部と突出部とを示す模式的な端面図である。 かしめた後の図６（ａ）、図６（ｂ）に示すキャップ部と突出部との一部を示す模式的な端面図である。 かしめた後の図６（ａ）、図６（ｂ）に示すキャップ部と突出部を説明するための模式的な側面図である。 第一実施形態の配線電極とツメ突出部との位置関係を説明するための模式図である。 導電性ホックを使って外部機器から電力の供給を受ける第一実施形態の効果を説明するための図である。 （ａ）は第二実施形態の伸縮性配線基板の上面図、（ｂ）は（ａ）に示す一点鎖線で伸縮性配線基板を切断した端面図である。 （ａ）は第二実施形態の変形例の伸縮性配線基板の上面図、（ｂ）は（ａ）に示す一点鎖線で伸縮性配線基板を切断した端面図である。

以下、本発明の第一実施形態、第二実施形態を説明する。なお、第一実施形態、第二実施形態で用いる図面は、本発明の伸縮性配線基板及び電気的筋肉刺激装置の構成や配置、各部材の関係等を説明する模式的な図であって、本発明の伸縮性配線基板及び電気的筋肉刺激装置の寸法形状を限定するものではない。
また、第一実施形態、第二実施形態では、同一の部材に同一の符号を付し、その説明の一部を略する場合がある。

［第一実施形態］
（電気的筋肉刺激装置）
図１は、第一実施形態の電気的筋肉刺激装置（以下、「ＥＭＳ装置」と記す）を説明するための模式図であって、ＥＭＳ装置１の端面図である。図２は、図１に示すＥＭＳ装置１の分解図である。ＥＭＳ装置とは、生体の筋肉に電気的刺激を与えて筋肉トレーニングをサポートする装置である。
ＥＭＳ装置１は、伸縮性を有する基材１１と、この基材１１に少なくとも一部が導電性伸縮材料により塗工形成された配線１６と、配線１６と電気的に接続されて、かつ凸部または凹部を有する凹凸係合部である導電性ホック２１ａ、２１ｂと、を備える伸縮性配線基板１０と、導電性ホック２１ａ、２１ｂの凸部または凹部と係合する接続端子３１ａ、３１ｂを備える外部機器３と、を有している。
配線電極１３は、配線１６の端部にあって導電性ホック２１ａ、２１ｂと電気的に接続するランド電極である。配線１６は、配線電極１３を介して導電性ホック２１ａ、２１ｂと電気的に接続する。配線１６の配線電極１３と反対の端部は、電極パッド１８と接続している。

ＥＭＳ装置１は、伸縮性配線基板１０を生体の皮膚Ｓに貼り付けて使用される。第一実施形態では、生体を人とし、皮膚Ｓを人の皮膚とする。ただし、ＥＭＳ装置１は、人に適用されることに限定されず、伸縮性配線基板１０を動物の身体に取り付け可能にすることによって動物の肥満解消やリハビリテーションに使用することができる。
基材１１は、二つの主面を有するシート状の薄膜である。第一実施形態では、伸縮性配線基板１０をＳに貼り付けた使用状態において皮膚Ｓの側に向く主面を下面１１ｂ、反対側の面を上面１１ａとする。
上記構成において、ＥＭＳ装置１は、基材１１の下面１１ｂの側に設けられ、基材１１を支持する非伸縮性基材１２をさらに備えている。

ＥＭＳ装置１は、伸縮性配線基板１０に外部機器３を取り付けて構成される。第一実施形態の外部機器３は、正面視が略矩形の立方体の外観を有し、内部に伸縮性配線基板１０に電力を供給するバッテリーや電池、あるいは外部にある電源から伸縮性配線基板１０に電力を供給するための中継機器等を備えている。さらに、外部機器３は、例えば伸縮性配線基板１０に供給される電力の大きさや周波数、供給のタイミングを調整するための操作部や、操作内容を表示する表示部を備えるものであってもよい。
このような外部機器３は、比較的小型のマイクロコンピュータ等によって構成することができる。

外部機器３は、皮膚Ｓに向かう底面Ｂに凹部３２ａ、３２ｂを有している。外部機器３から伸縮性配線基板１０への電力の供給は、外部機器３の側に設けられた接続端子３１ａ、３１ｂと導電性ホック２１ａ、２１ｂとを接触させることによって行われる。接続端子３１ａ、３１ｂは凹部３２ａ、３２ｂの底に設けられていて、導電性ホック２１ａ、２１ｂが凹部３２ａ、３２ｂに挿入されることによって導電性ホック２１ａ、２１ｂと接触する。

ただし、接続端子３１ａ、３１ｂと導電性ホック２１ａ、２１ｂは、接続端子３１ａ、３１ｂが凹部３２ａ、３２ｂに設けられ、導電性ホック２１ａ、２１ｂが凸形状を有することに限定されるものではない。接続端子３１ａ、３１ｂが凸形状を有し、導電性ホック２１ａ、２１ｂが凸形状に適応する凹形状を有するものであってもよい。
また、ＥＭＳ装置１は、電極パッド１８の皮膚Ｓに向かう側の面にゲル層１７を備え、ゲル層１７によって皮膚Ｓに貼り付けられる。ゲル層１７には、生体への適合性と導電性とを有する部剤が使用される。導電性ホック２１ａ、２１ｂの皮膚Ｓに向かう側には絶縁テープ１５が貼り付けられていて、導電性ホック２１ａ、２１ｂから直接に電流が皮膚Ｓに流れることを防いでいる。

上記の構成によれば、導電性ホック２１ａ、２１ｂから電流が配線電極１３に流れ、さらに配線１６を介して電極パッド１８に流れ、ゲル層１７を通って皮膚Ｓに流れて筋肉を刺激する。この間、導電性ホック２１ａ、２１ｂ下では絶縁テープ１５の存在により皮膚Ｓへの電流の流れが遮断され、配線１６の下に非伸縮性基材１２があることにより配線１６から皮膚Ｓへ電流が伝わることを防いでいる。電流は、電極パッド１８においてのみゲル層１７を介して皮膚Ｓに伝わるようになる。

［伸縮性配線基板］
図３は、図２に示す伸縮性配線基板１０の上面図である。図４は、図２に示す伸縮性配線基板１０の分解図である。図２、図３に示すように、配線電極１３は、配線電極１３に続く配線１６と共に基材１１の下面１１ｂに形成されている。配線電極１３の端部には皮膚Ｓに電流を流すための電極パッド１８が配線１６の一部と同一の工程で形成される。基材１１の下面１１ｂは非伸縮性基材１２によって支持されている。非伸縮性基材１２は、基材１１の下面１１ｂと、例えばラミネート処理によって貼り合わされる。このため、伸縮性配線基板１０には、非伸縮性基材１２がない伸縮領域Ａｓと、非伸縮性基材１２があるために殆ど伸縮性がない非伸縮領域Ａｎｓとが形成される。

導電性ホック２１ａ、２１ｂは、非伸縮性基材１２に形成された孔２５を貫通して設けられている。導電性ホック２１ａ、２１ｂを基材１１に取り付けることによって基材１１に亀裂が入ることを防ぎ、また、導電性ホック２１ａ、２１ｂの取付個所を安定させるためである。

なお、図３、図２に示す例では、主突出部２２１（図４）が非伸縮性基材１２の孔２５だけを通過しているが、第一実施形態は、このような構成に限定されるものではない。第一実施形態は、例えば、非伸縮性基材１２の孔２５の周囲に基材１１が存在するものであってもよい。つまり、第一実施形態は、基材１１が非伸縮性基材１２の孔２５と重なる基材側孔（図示せず）を有し、突出部２２０が基材１１の孔及び基材側孔から突出するようにしてもよい。
このようにすれば、非伸縮性基材１２に対する基材１１の貼り付け面積が増え、また、突出部２２０が基材１１と非伸縮性基材１２との接合の強化に寄与する。このような点は、伸縮性配線基板１０の信頼性を高めることができる。

また、図４に示すように、導電性ホック２１ａ、２１ｂは、非伸縮性基材１２に形成された孔２５から突出する突出部２２０と、突出部２２０にかしめられるキャップ部２１０と、を備えている。突出部２２０は、主突出部２２１と、固定板２２２とを有している。また、キャップ部２１０は、主突出部２２１が挿入される主キャップ部２１１と、主キャップ部２１１の縁部から張り出す張出部２１２とを有している。突出部２２０は、非伸縮性基材１２に形成された孔２５を貫通して上面１２ｂの側に突出する。このとき、固定板２２２は径が孔２５よりも大きいので孔２５を通ることなく非伸縮性基材１２の下面１２ａの側に残る。

キャップ部２１０は、上面１２ｂの側に突出した主突出部２２１を主キャップ部２１１に挿入するように突出部２２０と係り合う。張出部２１２は、非伸縮性基材１２の上面１２ｂ上で支持される。このような状態で主キャップ部２１１に上方から圧力をかけて塑性変形させることにより、主キャップ部２１１内で主突出部２２１が主キャップ部２１１と共に塑性変形する。このような加工により、キャップ部２１０と突出部２２０とは互いに固着される。このような固着後の手法を、以降「かしめる」と記す。

以下に、上記の構成を順に説明する。
（基材）
基材１１を構成する好ましい素材としては、ニトリルゴム、ラテックスゴム、ウレタン系エラストマー等のエラストマー材料を挙げることができるが、これに限定されない。特に、医療用に用いられるウレタン系エラストマーシートを用いることで、人体の皮膚に貼り付けた場合でも高い安全性を得ることができる。

基材１１の厚みは特に限定されないが、伸縮性配線基板１０を適用する対象物（対象面）の伸縮の動きを阻害しないという観点からは、たとえば、厚みは１００μｍ以下であることが好ましい。基材１１の厚みは、より望ましくは２５μｍ以下であり、更に望ましくは１０μｍ以下である。

基材１１は、伸縮性を有している。伸縮性は、基材１１に張力が作用して伸び、また、基材１１が圧縮力に応じて収縮する性質をいい、基材１１は収縮するよりも伸びることによる寸法形状の変化が大きい。基材１１の最大伸び率は、１０％以上であることが好ましく、５０％以上であることがより好ましく、１００％以上であることがさらに好ましく、２００％以上であることが特に好ましい。上述する素材からなる基材１１であれば、たとえば、最大伸び率３００％以上を発揮することが可能である。ここで基材１１の最大伸び率とは、面内方向の一方向に弾性変形可能な伸び率の最大値のことをいう。なお、本明細書において伸び率とは、外力が付加されていない場合の寸法（伸び率０％寸法）に対し、力が加えられることで面内方向の一方向に伸びた割合を意味する。たとえば伸び率５０％であれば伸び率０％寸法の１．５倍の伸び率であり、伸び率１００％であれば伸び率０％寸法の２倍の伸び率である。

（非伸縮性基材）
非伸縮性基材１２は、可撓性を有する部材であって、基材１１よりも大きなヤング率を有している。なお、本実施形態では、非伸縮性基材１２は基材１１よりも伸縮性が低く、実質的に殆ど伸縮しない部材とする。非伸縮性基材１２の材質は特に限定されないが、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）またはフッ素樹脂等の、低摺動性、耐食性かつ高強度の合成樹脂を用いることができる。このほか、非伸縮性基材１２には、セルロースナノファイバーペーパー等相応の耐久性を備えた紙素材を用いてもよい。

非伸縮性基材１２の厚みは、１０μｍ以上２００μｍ以下とすることができ、望ましくは２５μｍ以上、１５０μｍ以下であり、より望ましくは５０μｍ以上１００μｍ以下である。また、非伸縮性基材１２の厚みは基材１１の厚みよりも厚くすることが好ましい。非伸縮性基材１２の厚みを上記範囲とすることで、導電性ホック２１ａ、２１ｂが形成される領域の面内剛性を十分に高めることができるとともに、伸縮性配線基板１０の全体の厚みを抑制することができる。

（配線）
配線１６は、配線電極１３と接続された伸縮性を有する導電パターンである。配線電極１３は、導電性ホック２１ａ、２１ｂの一部と重なって外部機器３から導電性ホック２１ａ、２１ｂに供給された電力を配線１６に供給し、さらに配線１６を介して電極パッド１８に電力を供給する。
図４に示すように、配線１６は、基材１１の下面１１ｂに塗工形成される基材側配線部１６ｂと、非伸縮性基材１２の上面１２ｂに形成される非伸縮側配線部１６ａとにより形成される。非伸縮側配線部１６ａの端部には配線電極１３が接続されて、非伸縮側配線部１６ａと配線電極１３とは同一の工程により一度に塗工形成される。また、基材側配線部１６ｂの端部には電極パッド１８が接続されて、基材側配線部１６ｂと電極パッド１８とは同一の工程により一度に塗工形成される。塗工は、導電性インクを下面１１ｂに塗布するものであり、具体的にはスクリーン印刷やインクジェット塗布等がある
非伸縮側配線部１６ａと基材側配線部１６ｂとの接合は、例えば、ラミネート接続や加圧プレスによって行われる。

配線１６の厚み寸法及び幅寸法は、配線１６の無負荷時の基材１１の伸張時の抵抗変化のほか、伸縮性配線基板１０の全体の厚み寸法及び幅寸法の制約に基づいて決定することができる。基材１１の伸張時の寸法変化に追従させて良好な伸縮性を確保するという観点からは、配線１６の幅寸法は、１０００μｍ以下であることが好ましく、５００μｍ以下であることがより好ましく、２００μｍ以下であることがさらに好ましい。各配線１６の厚み寸法は、２５μｍ以下とすることができ、望ましくは１０μｍ以上１５μｍ以下である。配線電極１３及び電極パッド１８の厚みは、配線１６と同様である。

（導電性ホック）
図５（ａ）、図５（ｂ）は、図４に示すキャップ部２１０、突出部２２０を説明するための斜視図である。図５（ｂ）に示すように、突出部２２０は、固定板２２２と、固定板２２２から突出する主突出部２２１と、を有している。主突出部２２１の内部は空洞２２１ａになっている。
また、図４では図示を略しているが、突出部２２０は、さらに、主突出部２２１よりも突出方向の長さｈ２が短くて、かつ主突出部２２１の周囲に形成される複数のツメ突出部２２３と、を含んでいる。ここで、突出方向とは、主突出部２２１、ツメ突出部２２３それぞれの鉛直方向の最大長さをいうものとする。主突出部２２１の突出方向の長さｈ１は、円柱状の主突出部２２１の高さである。

図５（ｂ）に示す突出部２２０は、固定板２２２の外縁が固定板２２２の中心に向かって折り曲げられるように起立していて、ツメ突出部２２３は、起立した部分に形成されている。ツメ突出部２２３の突出方向の長さｈ２は、固定板２２２の起立部分との境界２２３ａから頂点２２３ｂまでの鉛直方向の長さとする。
つまり、第一実施形態では、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、かしめる以前の２２０において、主突出部２２１の長さｈ１がツメ突出部２２３の長さｈ２よりも長くなっている。なお、後述のように、第一実施形態では、かしめた以降にあっても主突出部２２１の突出方向の長さはツメ突出部２２３の突出方向の長さよりも長くなっている（図９）。

また、図５（ａ）に示すように、キャップ部２１０は、主突出部２２１が挿入される主キャップ部２１１と、主キャップ部２１１の周辺にあってツメ突出部２２３と係り合う溝部２１３と、を備えている。すなわち、キャップ部２１０は、主キャップ部２１１の凹部の図示しない開口縁に続く張出部２１２を有している。図５（ａ）に示す例では、張出部２１２の外縁が円形になっていて、溝部２１３は、円形の外縁よりも小径であって、かつ互いに径の異なる二つの円の間にあってツメ突出部２２３を覆う凹溝である。

突出部２２０は、孔２５から主突出部２２１と共にツメ突出部２２３も非伸縮性基材１２の上面１２ｂの側に突出する。ここで、主突出部２２１は予め開口される孔２５から突出するのに対し、ツメ突出部２２３は、主突出部２２１と同様に予め開口された孔から突出するものであってもよいし、非伸縮性基材１２に穿孔されるものであってもよい。図４で説明したように、キャップ部２１０は、突出部２２０を覆う。このとき、張出部２１２の縁に形成された溝部２１３はツメ突出部２２３を覆う。そして、キャップ部２１０に工具またはプレス機により圧力を加えることにより、キャップ部２１０を扁平に塑性変形させる。このとき、主キャップ部２１１の内部で主突出部２２１が塑性変形すると同時に溝部２１３内でツメ突出部２２３が塑性変形する。塑性変形後、キャップ部２１０、突出部２２０は互いに強固に結合する。このため、第一実施形態は、導電性ホック２１ａ、２１ｂによる導電不良をなくし、伸縮性配線基板１０の信頼性を高めることができる。

また、前述のように、第一実施形態の伸縮性配線基板１０は、基材１１が皮膚Ｓの表面に貼り付けられる。このため、固定板２２２は、皮膚Ｓの側に向かって露出する状態になる。第一実施形態は、固定板２２２と皮膚Ｓの表面との電気伝導を防ぐ絶縁シートである絶縁テープ１５を備えている（図２、図４）。

導電性ホック２１ａ、２１ｂは、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、凹部３２ａ、３２ｂに挿入されるものに限定されるものではない。例えば、接続端子３１ａ、３１ｂが突出するように構成されている場合、導電性ホック２１ａ、２１ｂは、接続端子３１ａ、３１ｂを挿入する凹部を有するものであってもよい。
図６（ａ）、図６（ｂ）は、凹部を有する導電性ホック６１ａ、６１ｂを説明するための図である。図６（ａ）はキャップ部６１０を示す図、図６（ｂ）は突出部６２０を示す図である。

図６（ａ）に示すように、キャップ部６１０は、凸部６１４と、凸部６１４に続く張出部６１２とを備え、張出部６１２には溝部６１３が形成されている。溝部６１３は、張出部６１２の外縁よりも小径であって、かつ互いに径の異なる二つの円の間にあってツメ突出部６２３を覆う凹溝である。
図６（ｂ）に示すように、突出部６２０は、主突出部６２１と、主突出部６２１を支持する固定板６２２と、主突出部６２１の周囲に形成されるツメ突出部６２３とを有している。また、主突出部６２１には、凸部６１４が挿入される凹部６２１ａが形成されている。

導電性ホック６１ａ、６１ｂでは、非伸縮性基材１２に孔２５を形成し、上面１２ｂの側から突出部６２０を宛がって主突出部６２１及びツメ突出部６２３を孔２５から下面１２ａに向かって突出させる。そして、下面１２ａの側からキャップ部６１０を凸部６１４が凹部６２１ａに挿入されるように突出部６２０と係合させる。キャップ部６１０及び突出部６２０に圧力を加えて塑性変形させることによって両者をかしめると、突出部２２０は、主突出部６２１と凹部６２１ａとの間に形成される凹溝を外部機器３の側に向けた状態で上面１２ｂ上に固定される。
このような場合、接続端子３１ａ、３１ｂを円に沿う凸状とし、突出部６２０の凹溝に挿入することによって外部機器３から電力を伸縮性配線基板１０の側に供給することができる。

図７、図８及び図９は、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すキャップ部２１０と突出部２２０とをかしめることを説明するための図である。図７は、かしめる以前のキャップ部２１０と突出部２２０とを示す模式的な端面図である。図８は、かしめた後のキャップ部２１０と突出部２２０との一部を示す模式的な端面図である。図９は、かしめた後のキャップ部２１０及び突出部２２０を説明するための模式的な側面図である。図７から図９においては、非伸縮性基材１２を二点差線で仮想的に示す。
図７に示すように、張出部２１２は、中央部分に比べて周囲が盛り上がっていて、外縁部２１２ａが中央に向かって巻き込むように湾曲している。このため、溝部２１３の厚さは、張出部２１２の中央よりも周囲で厚くなっている。

突出部２２０のツメ突出部２２３は、図７から明らかなように、外側に向かって頂点２２３ｂがわずかに反っている。このような形状により、頂点２２３ｂはキャップ部２１０が突出部２２０に被せられた際に溝部２１３に入り込む。また、このとき、主突出部２２１は、主キャップ部２１１の内部に挿入される。ただし、このときの挿入深さは、頂点２２３ｂの溝部２１３に対する挿入深さの制限を受ける。

この後、キャップ部２１０は、主キャップ部２１１を例えば図示しない凹部を有する治具により固定され、治具の上から主キャップ部２１１及びキャップ部２１０に圧力が加えられる。圧力が加わることにより、外側に向かって反るように形成されている頂点２２３ｂは溝部２１３内で外側に向かって屈曲し、同様に加圧されたことによって押しつぶされた張出部２１２と噛み合って一体化している。

第一実施形態では、図８に示すように、溝部２１３の内部でツメ突出部２２３が固定板２２２の外側に向かって折り曲げられる。このとき、ツメ突出部２２３の頂点２２３ｂは、溝部２１３の内部で外側に向かって屈曲し、ツメ突出部２２３のうちのより下方の部分の下側に折り返される。ツメ突出部２２３は、溝部２１３の内部で押し潰され、張出部２１２によって覆われているので、剛性により再び起立する方向に変形することがなく、キャップ部２１０と強固に固着する。

また、このとき、内部が空洞２２１ａの主突出部２２１は、加圧されることによって主キャップ部２１１の内部で潰れる。また、主キャップ部２１１も内部に主突出部２２１が挿入される空洞２１１ａを有している比較的薄い金属で形成されているため、主突出部２２１と同様に加圧方向に潰れるように塑性変形する。この結果、キャップ部２１０及び突出部２２０は、図９に示すように、下方よりも上方の部分の径が大きく、丸みのある凸形状を有するものとなる。

このようにして形成された導電性ホック２１ａ、２１ｂは、キャップ部２１０、突出部２２０の固着が再び解かれることがなく、非伸縮性基材１２に対して強固に取り付けられる。このような構成は、伸縮性配線基板１０における導電性ホック２１ａ、２１ｂと配線電極１３との接続不良の可能性を低減し、伸縮性配線基板１０の信頼性を高めることができる。

図１０は、配線電極１３とツメ突出部との位置関係を説明するための模式図である。
図５（ａ）、図５（ｂ）に示す導電性ホック２１ａ、２１ｂ及び図６（ａ）、図６（ｂ）に示す導電性ホック６１ａ、６１ｂは、いずれもツメ突出部を有し、主突出部と共に二か所で突出部とキャップ部とをかしめている。このような構成によれば、主突出部の一か所でキャップ部にかしめられる構成よりも突出部とキャップ部を強固に固着することができる。ただし、突出部及びキャップ部に圧力を加える際にツメ突出部には強く圧力が作用し、ツメ突出部下の配線電極１３や配線電極１３に連なる配線１６に亀裂が入る虞がある。

上記の点を考慮し、第一実施形態では、図１０に示すように、配線電極１３上の配線１６を延長した仮想的な延長領域ｅの少なくとも一部を除く位置にツメ突出部が来るように導電性ホック（導電性ホック２１ａとする）を設計する。図１０に示す例では、延長領域ｅの全体を除いて導電性ホックのツメ突出部２２３が位置ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４に配置されるようにしている。
このような配置は、例えばキャップ部２１０に、導電性ホック２１ａ、２１ｂの好ましい取り付けの向きを示すマークを予め付しておき、作業者がマークを所定の向きに合わせてキャップ部２１０と突出部２２０とをかしめるようにすることによって実現できる。

第一実施形態は、ツメ突出部２２３を延長領域ｅの全てを除く位置に設けるものに限定されないが、少なくとも配線１６の中心線Ｌｃが通る位置を除いてツメ突出部２２３を配置することが好ましい。このようにすると、ツメ突出部２２３の下に局所的な強い圧力がかかっても配線１６に亀裂が入る可能性を低減し、伸縮性配線基板１０の導電不良を抑止することができる。なお、配線電極１３は、導電性ホック２１ａの周囲を囲むように形成されるので、一部に亀裂が入っても導電不良に至らないことがある。

ただし、第一実施形態は、導電性ホックを図５（ａ）から図６（ｂ）に示す構成に限定されるものではない。導電性ホックは、外部機器３の側の接続端子３１ａ、３１ｂと電気的に接続する凸部または凹部を有し、導電性ホックを中心にして複数の方向から配線１６と接続可能なものであればよい。

図１１は、導電性ホックを使って外部機器３から電力の供給を受ける第一実施形態の効果を説明するための図である。図１１は、配線１６－１、１６－２、１６－３、１６－４の４つの配線に電力供給が可能な導電性ホック２１ａを示す上面図である。導電性ホックは、配線１６と電気的に接触することによって配線１６に電力を供給することができるから、配線の挿抜方向が規制されるコネクタに比べて配線の引き回しの自由度が高い。例えば、図１１に示す導電性ホック２１ａを回路の中心に形成すると、導電性ホック２１ａを中心にして全方向から配線１６を導電性ホック２１ａに接続することができる。
なお、図１１の構成は、予め一つの配線電極１３が配線１６－１から配線１６－４が延びる配線パターンを形成し、配線電極１３内に形成された貫通孔に主キャップ部２１１を挿通させてキャップ部２１０とかしめることによって実現することができる。
上記の構成によれば、ＥＭＳ装置１における配線を容易に多チャンネル化することができる。

［第二実施形態］
次に、第二実施形態の伸縮性配線基板を説明する。
図１２（ａ）、図１２（ｂ）は、第二実施形態の伸縮性配線基板２０を説明するための図であって、図１２（ａ）は伸縮性配線基板２０の上面図、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示す一点鎖線で伸縮性配線基板２０を切断し、断面を矢線ＸＩＩｂ、ＸＩＩｂの方に見た端面図である。伸縮性配線基板２０は、第一実施形態の伸縮性配線基板１０と同様に、基材１１の下面に電極パッド１８及び配線１６の一部を形成し、非伸縮性基材１２の上面に配線電極１３と配線１６の他の一部を形成している。また、伸縮性配線基板２０は。伸縮性配線基板１０と同様に非伸縮性基材１２に導電性ホック２１ａ、２１ｂを設けている。

ただし、伸縮性配線基板２０は、非伸縮性基材１２が複数の非伸縮性基材片１２ｃ、１２ｄを含んでいる点で第一実施形態と相違する。つまり、第二実施形態の伸縮性配線基板２０は、非伸縮性基材片１２ｃ、１２ｄを備えていて、非伸縮性基材片１２ｃ、１２ｄの間は分離空間Ｄになっている。非伸縮性基材片１２ｃ、１２ｄは、各々基材片１１ｃ、１１ｄと接合し、導電性ホック２１ａ、２１ｂが外部機器３の凹部３２ａ、３２ｂに挿入されることによって非伸縮性基材片１２ｃ、１２ｄの間隔が固定される。

第二実施形態では、伸縮性配線基板２０のうち、非伸縮性基材片１２ｃ、基材片１１ｃを有する側の伸縮性配線基板を伸縮性配線基板片２０ｃ、非伸縮性基材片１２ｄ、基材片１１ｄを有する側の伸縮性配線基板を伸縮性配線基板片２０ｄとする。このような第二実施形態は、基材片１１ｃ（伸縮性配線基板片２０ｃ）、１１ｄ（伸縮性配線基板片２０ｄ）を各々独立に皮膚Ｓに貼り付けることができるので、貼り付け位置を容易に微調整することができる。

また、図１２（ａ）、図１２（ｂ）に示す伸縮性配線基板片２０ｃ、２０ｄでは、導電性ホック２１ａ、２１ｂが非伸縮性基材片１２ｃ、１２ｄにそれぞれ対応して設けられている。このため、伸縮性配線基板片２０ｃ、２０ｄは、各々独立に外部機器３から電力の供給を受けることができる。特に、図１２（ａ）、図１２（ｂ）のように、伸縮性配線基板片２０ｃ、２０ｄが導電性ホック２１ａ、２１ｂをそれぞれ一つ備える構成では、伸縮性配線基板片２０ｃ、２０ｄを外部機器３に対して回動可能に構成することができる。このとき、第二実施形態は、外部機器３に対して伸縮性配線基板片２０ｃ、２０ｄを任意の角度で取り付けることができる。このような第二実施形態によれば、身体の適用したい部分の形状に応じて適宜伸縮性配線基板片２０ｃ、２０ｄの取り付け角度を変更し、ＥＭＳ装置１の形状を任意に変更することが可能になる。

図１３（ａ）、図１３（ｂ）は、第二実施形態の変形例の伸縮性配線基板３０を説明するための図であって、図１３（ａ）は伸縮性配線基板３０の上面図、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示す一点鎖線で伸縮性配線基板３０を切断し、断面を矢線ＸＩＩＩｂ、ＸＩＩＩｂの方に見た端面図である。
伸縮性配線基板３０は、基材１１が非伸縮性基材片１２ｃ、１２ｄの間を接続する点で伸縮性配線基板２０と相違する。変形例の伸縮性配線基板３０を伸縮性配線基板２０と比較すると、非伸縮性基材片１２ｃ、１２ｄの間に基材１１があるため、第一実施形態の伸縮性配線基板１０と同等の皮膚Ｓへの粘着性を得ることができる。また、非伸縮性基材が非伸縮性基材片１２ｃと非伸縮性基材片１２ｄとに分離しているため、基材片１１ｃ、１１ｄの貼り付け位置を伸縮性配線基板１０よりも容易に微調整することができる。

上記実施形態は、以下の技術思想を包含するものである。
（１）伸縮性を有する基材と、少なくとも一部が前記基材に導電性伸縮材料により塗工形成された配線と、前記配線と電気的に接続されて、かつ外部機器の接続端子と係合する凸部または凹部を備える凹凸係合部と、を備える伸縮性配線基板。
（２）前記基材の一方の面の側に設けられて、前記基材を支持する非伸縮性基材をさらに備える、（１）の伸縮性配線基板。
（３）前記非伸縮性基材は、複数の非伸縮性基材片を含む、（２）の伸縮性配線基板。
（４）前記凹凸係合部は、前記非伸縮性基材に形成された孔から突出する突出部と、前記突出部にかしめられるキャップ部と、を備える、（１）から（３）のいずれか一つの伸縮性配線基板。
（５）前記凹凸係合部は、前記非伸縮性基材片にそれぞれ対応して設けられ、前記非伸縮性基板片を前記外部機器に対して任意の角度で接続する、（３）の伸縮性配線基板。
（６）前記非伸縮性基材の前記孔の周囲に前記基材が存在する、（４）または（５）の伸縮性配線基板。
（７）前記基材は、複数の前記非伸縮性基材片の間を接続する、（３）から（６）のいずれか一つの伸縮性配線基板。
（８）前記凹凸係合部は、突出する突出部と、前記突出部にかしめられるキャップ部と、を備え、前記突出部は、固定板と、前記固定板から突出する主突出部と、前記主突出部よりも突出方向の長さが短くて、かつ前記主突出部の周囲に形成される複数のツメ突出部と、を含み、前記キャップ部は、前記主突出部が挿入される主キャップ部と、前記主キャップ部の周辺にあって前記ツメ突出部と係り合う溝部と、を備える、（１）から（７）のいずれか一つの伸縮性配線基板。
（９）前記固定板は、電気伝導を防ぐ絶縁シートを備える、（８）の伸縮性配線基板。
（１０）前記凹凸係合部は、前記配線を延長した仮想的な延長領域の少なくとも一部を除く位置に前記ツメ突出部が位置するように配置される、（８）または（９）の伸縮性配線基板。
（１１）伸縮性を有する基材と、当該基材に導電性伸縮材料により塗工形成された配線と、当該配線と電気的に接続されて、かつ凸部または凹部を有する凹凸係合部と、を備える伸縮性配線基板と、前記凹凸係合部の前記凸部または前記凹部と係合する接続端子を備える外部機器と、を有する、電気的筋肉刺激装置。

１・・・ＥＭＳ装置
３・・・外部機器
ＸＩＩｂ、ＸＩＩＩｂ・・・矢線
１０、２０、３０・・・伸縮性配線基板
１１・・・基材
１１ａ、１２ａ・・・上面
１１ｂ、１２ｂ・・・下面
１１ｃ、１１ｄ・・・基材片
１２・・・非伸縮性基材
１２ｃ、１２ｄ・・・非伸縮性基材片
１３・・・配線電極
１５・・・絶縁テープ
１６・・・配線
１６ａ・・・非伸縮側配線部
１６ｂ・・・基材側配線部
１７・・・ゲル層
１８・・・電極パッド
２０ｃ、２０ｄ・・・伸縮性配線基板片
２１ａ、２１ｂ、６１ａ、６１ｂ・・・導電性ホック
２５・・・孔
３０・・・伸縮性配線基板
３１ａ、３１ｂ・・・接続端子
３２ａ、３２ｂ・・・凹部
２１０、６１０・・・キャップ部
２１１、６１１・・・主キャップ部
２１１ａ、２２１ａ・・・空洞
２１２、６１２・・・張出部
２１２ａ・・・外縁部
２１３、６１３・・・溝部
２２０・・・突出部
２２１、６２１・・・主突出部
２２２、６２２・・・固定板
２２３、６２３・・・ツメ突出部
２２３ａ・・・境界
２２３ｂ・・・頂点
６１４・・・凸部
６２０・・・突出部
６２１ａ・・・凹部
Ｂ・・・底面
Ｄ・・・分離空間
Ｌｃ・・・中心線
Ｓ・・・皮膚
ｅ・・・延長領域
ｈ１、ｈ２・・・長さ
ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４・・・位置

Claims (9)

1. 伸縮性を有する基材と、
   少なくとも一部が前記基材に導電性伸縮材料により塗工形成されて所定の幅を有する配線と、
   前記配線と電気的に接続されて、かつ外部機器の接続端子と係合する凸部または凹部を備える凹凸係合部と、を備え、
   前記凹凸係合部は、突出する突出部と、前記突出部にかしめられるキャップ部と、を備え、
   前記突出部は、固定板と、前記固定板から突出する主突出部と、前記主突出部よりも突出方向の長さが短くて、かつ前記固定板における前記主突出部の周囲の一部に形成される複数のツメ突出部と、を含み、
   前記キャップ部は、前記主突出部が挿入される主キャップ部と、前記主キャップ部の周辺にあって前記ツメ突出部と係り合う溝部と、を備え、
   前記主突出部および前記ツメ突出部は前記基材を貫通して前記キャップ部と係合しており、
   前記配線の一端部は、
   前記突出部の突出方向から見て前記固定板に向かって伸びており、
   前記主突出部の周囲に配置された配線電極を介して前記接続端子と電気的に接続しており、
   前記突出方向から見て前記固定板のうち前記配線を延長した仮想的な延長領域と重複する領域において、前記配線の幅方向における前記延長領域の中心線上には前記複数のツメ突出部が非配置であり、前記基材のうち前記中心線上を除く位置に前記複数のツメ突出部が配置されている、伸縮性配線基板。
2. 前記基材の一方の面の側に設けられて、前記基材を支持する非伸縮性基材をさらに備える、請求項１に記載の伸縮性配線基板。
3. 前記非伸縮性基材は、複数の非伸縮性基材片を含む、請求項２に記載の伸縮性配線基板。
4. 前記突出部および前記ツメ突出部は、前記非伸縮性基材に形成された孔に挿通されて当該孔から突出しており、
   前記非伸縮性基材の前記孔の周囲に前記基材が存在しており、
   前記ツメ突出部は前記固定板の外側に向かって折れ曲がっており、
   前記ツメ突出部の先端部は前記先端部より基端側の一部よりも前記固定板に近接する側に折り返されて前記キャップ部の中央側を向いており、
   前記先端部と前記固定板との間に前記非伸縮性基材および前記配線電極が配置されている、請求項３に記載の伸縮性配線基板。
5. 前記凹凸係合部は、前記非伸縮性基材片にそれぞれ対応して設けられ、前記非伸縮性基材片を前記外部機器に対して任意の角度で接続する、請求項３に記載の伸縮性配線基板。
6. 前記キャップ部は、前記主キャップ部の周囲に形成された張出部を有し、
   前記張出部の外縁部は、前記キャップ部の凹部の開口縁に向かって前記キャップ部の中央に向かって巻き込むように湾曲することで前記溝部を形成しており、
   前記張出部において前記溝部を形成している周囲部分は、前記張出部において前記周囲部分よりも前記キャップ部における中央側の部分よりも前記突出方向に盛り上がっている、請求項４に記載の伸縮性配線基板。
7. 前記基材は、複数の前記非伸縮性基材片の間を接続する、請求項３から６のいずれか一項に記載の伸縮性配線基板。
8. 前記固定板は、電気伝導を防ぐ絶縁シートを備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の伸縮性配線基板。
9. 伸縮性を有する基材と、当該基材に導電性伸縮材料により塗工形成されて所定の幅を有する配線と、当該配線と電気的に接続されて、かつ凸部または凹部を有する凹凸係合部と、を備える伸縮性配線基板と、
   前記凹凸係合部の前記凸部または前記凹部と係合する接続端子を備える外部機器と、
   を有し、
   前記凹凸係合部は、突出する突出部と、前記突出部にかしめられるキャップ部と、を備え、
   前記突出部は、固定板と、前記固定板から突出する主突出部と、前記主突出部よりも突出方向の長さが短くて、かつ前記固定板における前記主突出部の周囲の一部に形成される複数のツメ突出部と、を含み、
   前記キャップ部は、前記主突出部が挿入される主キャップ部と、前記主キャップ部の周辺にあって前記ツメ突出部と係り合う溝部と、を備え、
   前記配線の一端部は、
   前記突出部の突出方向から見て前記固定板に向かって伸びており、
   前記主突出部の周囲に配置された配線電極を介して前記接続端子と電気的に接続しており、
   前記突出方向から見て前記固定板のうち前記配線を延長した仮想的な延長領域と重複する領域において、前記配線の幅方向における前記延長領域の中心線上には前記複数のツメ突出部が非配置である、電気的筋肉刺激装置。

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