JP7374480B2 - 電気刺激装置及び電気刺激ユニット - Google Patents

Description

本発明は、人体に電気刺激を付与する電気刺激装置及び電気刺激ユニットに関する。

従来、医学、スポーツなどの業界では、筋肉増強、失禁の管理、脊椎奇形の管理、痙縮の管理などのために、骨格筋収縮を誘発する電気筋肉刺激（以下、ＥＭＳという）が行われている。

特許文献１には、網目状に形成された帯状導電部の外縁の一部をバンド（言い換えると、サポータ）に縫着することにより、バンドと帯状導電部との間に電極を収容するための電極収容スペースを形成し、帯状導電部のうちバンドに縫着されていない部分（つまり、スリット）を介して、電極収容スペースに電極を収容した電気刺激装置が開示されている。帯状導電部には、ニット素材、織物、不織布等の保水性材料が用いられ、帯状導電部に水を含侵させた状態で、電気刺激装置を人体に巻き付けることにより、電気刺激が行われる。

実用新案登録第３１９４４９２号公報

特許文献１の電気刺激装置には、帯状導電部に含浸させた水がサポータに流出し、使用者に不快感を与えるおそれがあった。特に、電気刺激装置を装着しながら運動を行った場合には、帯状導電部が加振されるため、サポータに水が流出し易くなる。

本願発明は、サポータに水が流出しにくい電気刺激ユニット及び電気刺激装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の電気刺激ユニットは、（１）人体に装着されて電気刺激を付与する電気刺激装置であって、帯状に延びて伸縮可能なサポータと、前記サポータに取り付けられる電極部と、を有し、前記電極部は、前記サポータの裏面側から順に、止水性を備えた熱融着シートと、電極シートと、吸水シートと、メッシュ状シートとを積層することにより構成されており、前記メッシュ状シートは、前記電極シート及び前記吸水シートよりも平面方向に張り出した張出部を有しており、この張出部は前記熱融着シートに熱融着されていることを特徴とする。

（２）前記電極シート及び前記吸水シートは、前記メッシュ状シート及び前記熱融着シートによって挟まれた閉塞した収容部内に収容されていることを特徴とする上記（１）に記載の電気刺激装置。

（３）前記電極シート及び前記吸水シートは、互いに接着材により接着されていることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の電気刺激装置。

（４）前記サポータの裏面は、人体の刺激部位に接触する接触面であることを特徴とする上記（１）乃至（３）のうちいずれか一つに記載の電気刺激装置。

（５）前記サポータの長手方向における端部には、面ファスナーが設けられていることを特徴とする所行（１）乃至（４）のうちいずれか一つに記載の電気刺激装置。

（６）人体に装着されて電気刺激を付与する第１の電気刺激装置及び第２の電気刺激装置を有する電気刺激ユニットであって、前記第１の電気刺激装置は、帯状に延びて伸縮可能な第１のサポータと、前記第１のサポータに取り付けられる第１の電極部と、を有し、前記第１の電極部は、前記第１のサポータの裏面側から順に、止水性を備えた第１の熱融着シートと、第１の電極シートと、第1の吸水シートと、第１のメッシュ状シートとを積層することにより構成されており、前記第１のメッシュ状シートは、前記第１の電極シート及び前記第１の吸水シートよりも平面方向に張り出した第１の張出部を有しており、この第１の張出部は前記第１の熱融着シートに熱融着されており、前記第２の電気刺激装置は、帯状に延びて伸縮可能な第２のサポータと、前記第２のサポータに取り付けられる第２の電極部と、を有し、前記第２の電極部は、前記第２のサポータの裏面側から順に、止水性を備えた第２の熱融着シートと、第２の電極シートと、第２の吸水シートと、第２のメッシュ状シートとを積層することにより構成されており、前記第２のメッシュ状シートは、前記第２の電極シート及び前記第２の吸水シートよりも平面方向に張り出した第２の張出部を有しており、この第２の張出部は前記第２の熱融着シートに熱融着されており、
前記第１のサポータ及び第２のサポータは、互いに繋がっていることを特徴とする電気刺激ユニット。

（７）前記第１のサポータ及び前記第２のサポータは、一部が重なっており、この重なり部分において互いに縫い合わされていることを特徴とする上記（６）に記載の電気刺激ユニット。

（８）前記第１のサポータにおける両端部は、前記第２のサポータの長手方向に対して傾斜した方向に傾いていることを特徴とする上記（６）又は（７）に記載の電気刺激ユニット。

（９）前記第１の電極シート及び前記第２の電極シートは互いに極性が異なることを特徴とする上記（６）乃至（８）のうちいずれか一つに記載の電気刺激ユニット。

本願発明によれば、サポータに水が流出しにくい電気刺激ユニット及び電気刺激装置を提供することができる。

電気刺激ユニットの平面図である。 電気刺激ユニットの裏面図である。 電気刺激装置の一部における断面図である。 電気刺激ユニットの使用状態を示す図面である。

（第１実施形態）
以下、本発明の一実施形態である電気刺激ユニット１について図面を参照しながら説明する。図１は電気刺激ユニットの平面図であり、図２は電気刺激ユニットの裏面図であり、電気刺激ユニットを装着したときに、電気刺激ユニットの裏面側が人体に接触する。図３は、電気刺激装置を図２に示すX１－X２に沿って切断した断面図である。

電気刺激ユニット１は、上側電気刺激装置１０（第１の電気刺激装置に相当する）及び下側電気刺激装置２０（第２の電気刺激装置に相当する）を含む。上側電気刺激装置１０は、上側サポータ部１１と、上側電極部１２とを含む。上側サポータ部１１は、帯状に延びており、伸縮し易い材料によって構成されている。上側サポータ部１１の長手方向における一端の表面には、オス面１１aが形成されており、他端の裏面にはメス面１１ｂが形成されている。上側電気刺激装置１０を人体の刺激部位に巻き付けた状態で、オス面１１aをメス面１１ｂに対して接触させることにより、オス面１１aのフックがメス面１１ｂのループに引っ掛かり、人体の刺激部位に上側電極装置１０を位置決めすることができる。上側サポータ部１１には、例えば、ポリエステル及びポリウレタンを含む合成繊維を用いることができる。

ただし、本発明は、尾錠及びツク棒を備え、ツク棒を上側サポータ部１１に形成された小孔に差し込むことにより上側電気刺激装置１０を人体の刺激部位に装着するベルト型の電気刺激装置にも適用することができる。つまり、上側サポータ部１１の装着手段は、面ファスナーに限るものではない。

上側電極部１２は、上側サポータ部１１から人体に向かって、熱融着シート１２a、電極シート１２ｂ、接着芯（たとえば、くもの巣）１２ｃ、吸水シート１２ｄ、メッシュ状シート１２eを、この順序で積層することにより構成されている。上側電極部１２を上側サポータ部１１に押し付けながら加熱することにより、熱融着シート１２aが熱溶融し、メッシュ状シート１２eの外縁部１２ｅ１（言い換えると、張出部）を上側サポータ部１１に熱融着させることができる。なお、本明細書では、メッシュ状シート１２eのうち、電極シート１２ｂ及び吸水シート１２ｄよりも平面方向に張り出した部分を外縁部１２ｅ１と定義する。

ここで、図３に図示するように、メッシュ状シート１２eの外縁部１２ｅ１を上側サポータ部１１に熱融着させることにより、メッシュ状シート１２e及び熱融着シート１２aに挟まれた収容部が形成され、この閉塞した収容部内に電極シート１２ｂ、接着芯１２ｃ及び吸水シート１２ｄを保持することができる。これにより、電極シート１２ｂ及び吸水シート１２ｄの位置ずれを効果的に抑制することができる。

さらに、熱融着シート１２aは、止水性を備えている。したがって、吸水シート１２ｄから流出した水が熱融着シート１２ａを透過して、上側サポータ部１１から染み出すことを効果的に抑制することができる。熱融着シート１２ａには、ウレタンを用いることができる。

以上の作用効果を得るために、熱融着シート１２ａは、メッシュ状シート１２ｅよりも平面視における面積を大きくする必要がある。つまり、熱融着シート１２ａの外縁の内側にメッシュ状シート１２ｅが配設されるように、サイズ調整しておくことが好ましい。

電極シート１２ｂには、例えば、炭素繊維で形成された布を用いることができる。炭素繊維布は、炭素繊維製の糸を用いて織られた織物であるため、電極として一般的に用いられる金属板や金属製ワイヤーに比べて高い柔軟性を有する。したがって、上側電気刺激装置１０を人体の刺激部位に巻き付けたときに、身体の凹凸に合わせて変形するため、金属板や金属製ワイヤーに比べて身体に密着させることが容易である。したがって、身体と電極シート１２ｂとの間に隙間が形成されたり、身体に対する接触圧力が偏ったりすることを抑えることができる。これにより、通電の際の電気抵抗や電流分布の偏りが生じにくくなり、局所的に生じる過電流を抑えることができるため、通電時の痛みを軽減することができる。

また、炭素繊維布には、水を含浸させることができる。これにより、吸水シート１２ｄと電極シート１２ｂとの間を流れる電流がより均一になり、過電流を防止することができる。過電流を抑えることによって、通電時の痛みを軽減することができる。

接着芯１２ｃは、両面接着シートであり、電極シート１２ｂ及び吸水シート１２ｄの仮止めのために用いられる。クモの巣の形状に類似していることから、クモの巣と呼ばれることもある。接着芯１２ｃを用いて電極シート１２ｂ及び吸水シート１２ｄを仮止めしておくことにより、メッシュ状シート１２ｅを熱融着させるときに、電極シート１２ｂ及び吸水シート１２ｄが位置ずれを起こすことを防止できる。なお、これらが位置ずれを起こさないように、メッシュ状シート１２ｅを熱融着できる場合には、接着芯１２ｃを省略することもできる。

吸水シート１２ｄは、吸水性や保水性を有する材料で構成することができる。例えば、ランシール（登録商標）、ニット素材、織物、不織布、ポリエステル及び綿を合成した合成繊維を用いることができる。

メッシュ状シート１２ｅは、上述したように、外縁部１２ｅ１を上側サポータ部１１に熱融着させることにより、電極シート１２ｂ、接着芯１２ｃ及び吸水シート１２ｄを保持する閉塞した収容部を形成する。また、メッシュ状シート１２ｅを介して吸水シート１２ｄに水が含浸される。したがって、吸水シート１２ｄに対して通水できるように、メッシュ状シート１２ｅの撥水性を低くすることが望ましい。メッシュ状シート１２ｅの撥水性は、メッシュの目を調整することにより、変更することができる。メッシュの目を粗くすることにより、撥水性が低くなり、吸水シート１２ｄに水を含浸させやすくなる。

上側電気刺激装置１０の表面には、後述する電気刺激信号生成装置１００と結線するためのフック１０ａが形成されている。電気刺激信号生成装置１００は、少なくとも電気刺激用のパルス信号を生成するための電気回路を備えていればよい。

下側電気刺激装置２０は、基本的には、上側電気刺激装置１０と同じ構成である。つまり、下側電気刺激装置２０のフック２０ａ、オス面２１a、メス面２１ｂ、上側電極部２２、熱融着シート２２a、電極シート２２ｂ、接着芯２２ｃ、吸水シート２２ｄ及びメッシュ状シート２２eは、上側電気刺激装置１０のフック１０ａ、オス面１１a、メス面１１ｂ、上側電極部１２、熱融着シート１２a、電極シート１２ｂ、接着芯１２ｃ、吸水シート１２ｄ及びメッシュ状シート１２eとそれぞれ同一の機能を有する。

上側電気刺激装置１０及び下側電気刺激装置２０は、一部が重ね合わされた状態で縫い合わされている。つまり、上側電気刺激装置１０及び下側電気刺激装置２０は分離不可能な状態で繋がっている。また、上側電気刺激装置１０の両端部は、下側電気刺激装置２０の長手方向に対して傾斜した方向に傾いている。

上側電気刺激装置１０の電極シート１２ｂ及び下側電気刺激装置２０の電極シート２２ｂは互いに電極の極性が異なる。したがって、電極シート１２ｂを正極、電極シート２２ｂを負極としてもよいし、或いは電極シート１２ｂを負極、電極シート２２ｂを正極としてもよい。また、電極シート１２ｂ及び電極シート２２ｂの極性が所定周期で交互に入れ替わるように、電気刺激信号生成装置１００が極性反転制御を行ってもよい。

図４は、電気刺激ユニット１の使用状態を示している。電気刺激ユニット１は、右脚及び左脚の下腿三頭筋にそれぞれ巻き付けられている。ただし、本発明はこれに限るものではなく、下腿三頭筋とは異なる部位に巻き付けてもよい。

ここで、電気刺激ユニット１を作動させながら、トレーニング（例えば、ジャンプトレーニング）を行うことにより、筋力を増大させることができる。つまり、静止した状態よりもトレーニングをしながら電気刺激を行ったほうが、筋力の増大効果が高まる。

ここで、トレーニングをしながら電気刺激ユニット１を作動させた場合、電気刺激ユニット１が下腿三頭筋からずれ落ち、所望の部位に電気刺激を付与できなくなるおそれがある。特に、下腿三頭筋の発達が顕著なアスリートの場合、下腿三頭筋からアキレス腱に亘る筋肉における筋厚差が大きくなるため、位置ずれが起こり易い。例えば、電極を備えた円筒状のサポータを下腿三頭筋に巻き付けて、電気刺激を行った場合、トレーニング中に受ける振動によって、サポータがずれ落ちるおそれがある。

これに対して、本実施形態では、上側電気刺激装置１０及び下側電気刺激装置２０のそれぞれを下腿三頭筋に巻き付けて、二か所で固定する構成となっているため、電気刺激ユニット１がトレーニング中にずれ落ちることを抑制できる。また、上側電気刺激装置１０及び下側電気刺激装置２０は分離不可能な状態で繋がっているため、電極間の距離がトレーニング中に変わらない。したがって、筋力強化を指向した、より効果的にトレーニングを行うことができる。

（変形例１）
上述の実施形態では、第１の電気刺激装置１０及び第２の電気刺激装置２０からなる電気刺激ユニット１について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、第１の電気刺激装置１０及び第２の電気刺激装置２０を分離させてもよい。この場合、例えば、第１の電気刺激装置１０を右脚、第２の電気刺激装置２０を左脚に装着してもよい。つまり、第１の電気刺激装置１０及び第２の電気刺激装置２０をそれぞれ異なる刺激部位に装着してもよい。

１ 電気刺激ユニット
１０ 上側電気刺激装置。
１１ 上側サポータ部
１２ 上側電極部
１２a、２２a 熱融着シート
１２ｂ、２２ｂ 電極シート
１２ｃ、２２ｃ 接着芯
１２ｄ、２２ｄ 吸水シート
１２e、２２e メッシュ状シート
２０ 下側電気刺激装置
２１ 下側サポータ部
１００ 電気刺激信号生成装置

Claims (9)

1. 人体に装着されて電気刺激を付与する電気刺激装置であって、
   帯状に延びて伸縮可能なサポータと、
   前記サポータに取り付けられる電極部と、を有し、
   前記電極部は、前記サポータの裏面側から順に、止水性を備えた熱融着シートと、電極シートと、吸水シートと、メッシュ状シートとを積層することにより構成されており、
   前記メッシュ状シートは、前記電極シート及び前記吸水シートよりも平面方向に張り出した張出部を有しており、この張出部は前記熱融着シートに熱融着されており、
   前記電極シートは、炭素繊維布であることを特徴とする電気刺激装置。
2. 前記電極シート及び前記吸水シートは、前記メッシュ状シート及び前記熱融着シートによって挟まれた閉塞した収容部内に収容されていることを特徴とする請求項１に記載の電気刺激装置。
3. 前記電極シート及び前記吸水シートは、互いに接着材により接着されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気刺激装置。
4. 前記サポータの裏面は、人体の刺激部位に接触する接触面であることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一つに記載の電気刺激装置。
5. 前記サポータの長手方向における端部には、面ファスナーが設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一つに記載の電気刺激装置。
6. 人体に装着されて電気刺激を付与する第１の電気刺激装置及び第２の電気刺激装置を有する電気刺激ユニットであって、
   前記第１の電気刺激装置は、帯状に延びて伸縮可能な第１のサポータと、前記第１のサポータに取り付けられる第１の電極部と、を有し、前記第１の電極部は、前記第１のサポータの裏面側から順に、止水性を備えた第１の熱融着シートと、第１の電極シートと、第1の吸水シートと、第１のメッシュ状シートとを積層することにより構成されており、
   前記第１のメッシュ状シートは、前記第１の電極シート及び前記第１の吸水シートよりも平面方向に張り出した第１の張出部を有しており、この第１の張出部は前記第１の熱融着シートに熱融着されており、
   前記第２の電気刺激装置は、帯状に延びて伸縮可能な第２のサポータと、前記第２のサポータに取り付けられる第２の電極部と、を有し、前記第２の電極部は、前記第２のサポータの裏面側から順に、止水性を備えた第２の熱融着シートと、第２の電極シートと、第２の吸水シートと、第２のメッシュ状シートとを積層することにより構成されており、
   前記第２のメッシュ状シートは、前記第２の電極シート及び前記第２の吸水シートよりも平面方向に張り出した第２の張出部を有しており、この第２の張出部は前記第２の熱融着シートに熱融着されており、
   前記第１のサポータ及び第２のサポータは、互いに繋がっており、
   前記第１の電極シート及び前記第２の電極シートは、炭素繊維布であることを特徴とする電気刺激ユニット。
7. 前記第１のサポータ及び前記第２のサポータは、一部が重なっており、この重なり部分において互いに縫い合わされていることを特徴とする請求項６に記載の電気刺激ユニット。
8. 前記第１のサポータにおける両端部は、前記第２のサポータの長手方向に対して傾斜した方向に傾いていることを特徴とする請求項６又は７に記載の電気刺激ユニット。
9. 前記第１の電極シート及び前記第２の電極シートは互いに極性が異なることを特徴とする請求項６乃至８のうちいずれか一つに記載の電気刺激ユニット。