JP7522406B2 - Electrical Stimulation Device - Google Patents
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Description
本発明は、3つ以上の電極を有する電極群を用いて身体に電気的刺激を与える電気刺激装置及び電気刺激方法に関する。 The present invention relates to an electrical stimulation device and an electrical stimulation method that electrically stimulate the body using an electrode group having three or more electrodes.
近年、身体の所定位置に電極を接触させて身体に電気的刺激を与え、筋肉のトレーニング等を行う電気刺激装置が知られている。このような電気刺激装置としては、例えば、特定の対となる電極にエネルギーを与え、それらの電極間に電気的刺激を与えるものがある。例えば、特許文献1には、患者の身体の腰下部に適用される第1の電極と、患者の身体の対向する脇腹に各々適用される第2及び第3の電極と、第2電極と第3電極との間に流れる筋肉刺激電流パルスの第1群と、第1の電極と第2及び第3の電極との間に流れる筋肉刺激電流パルスの第2群とを与えるように、電極にエネルギーを与えるために準備された駆動回路とを含む装置が記載されている。 In recent years, electrical stimulation devices have become known that electrically stimulate the body by contacting electrodes at specific positions on the body, thereby training muscles, etc. One such electrical stimulation device, for example, provides energy to a specific pair of electrodes to provide electrical stimulation between the electrodes. For example, Patent Document 1 describes a device that includes a first electrode applied to the lower back of a patient's body, second and third electrodes applied to opposing flanks of the patient's body, and a drive circuit prepared to provide energy to the electrodes to provide a first group of muscle stimulation current pulses flowing between the second electrode and the third electrode, and a second group of muscle stimulation current pulses flowing between the first electrode and the second and third electrodes.
しかしながら、特許文献1の装置では、第2電極と第3電極との間に流れる筋肉刺激電流パルスと、第1の電極と第2及び第3の電極との間に流れる筋肉刺激電流パルスとを与えるように電極にエネルギーを与えているので、電気的刺激を与える方向の広がりが小さく、広い範囲に電気的刺激を与えることが難しいという問題があった。広い範囲に電気的刺激を与える方法としては、電極を大きくすることが考えられるが、電極を大きくすると、広い面積に連続して電気的刺激が与えられるので、弛緩動作が不十分となり、筋肉疲労や、利用者が不快な感覚を受けてしまう場合があるという問題があった。 However, in the device of Patent Document 1, energy is applied to the electrodes to provide a muscle stimulating current pulse that flows between the second electrode and the third electrode, and a muscle stimulating current pulse that flows between the first electrode and the second and third electrodes, so there is a problem that the spread in the direction of electrical stimulation is small, making it difficult to apply electrical stimulation over a wide range. One method of applying electrical stimulation over a wide range is to make the electrodes larger, but if the electrodes are made larger, electrical stimulation is applied continuously over a wide area, resulting in an insufficient relaxation action, which can lead to muscle fatigue and an uncomfortable sensation for the user.
本発明は、このような問題に基づきなされたものであり、広い範囲に電気的刺激を与えることができる電気刺激装置及び電気刺激方法を提供することを目的とする。 The present invention was developed based on these problems, and aims to provide an electrical stimulation device and an electrical stimulation method that can apply electrical stimulation to a wide area.
本発明の電気刺激装置は、3つ以上の電極を有する電極群と、この電極群のうち1つの電極を第1極性、残りの電極を第2極性とし、第1極性とする電極を順番に切り替えて電極群にエネルギーを与える駆動手段とを備えたものである。 The electrical stimulation device of the present invention includes an electrode group having three or more electrodes, and a driving means for supplying energy to the electrode group by switching in sequence between electrodes having the first polarity, with one electrode of the electrode group having a first polarity and the remaining electrodes having a second polarity.
本発明の電気刺激方法は、3つ以上の電極を有する電極群を用いて身体に電気的刺激を与えるものであって、電極群のうち1つの電極を第1極性、残りの電極を第2極性とし、第1極性とする電極を順番に切り替えて電極群にエネルギーを与えるものである。 The electrical stimulation method of the present invention provides electrical stimulation to the body using an electrode group having three or more electrodes, in which one electrode of the electrode group has a first polarity and the remaining electrodes have a second polarity, and energy is provided to the electrode group by switching in sequence between the electrodes having the first polarity.
本発明によれば、電極群のうち1つの電極を第1極性、残りの電極を第2極性とし、電極群において第1極性とする電極を順番に切り替えるようにしたので、第1極性とされた1つの電極と、第2極性とされた他の電極との間に、複数の方向に広がりを持って電気刺激を与えることができる。よって、第1極性の電極を順番に切り替えることにより、電極群を配置した範囲全体に電気刺激を与えることができる。また、同一の箇所に連続して電気刺激が与えられることを抑制することができ、弛緩動作を可能とすることができる。従って、早期の筋肉疲労や、利用者が不快な感覚を受けることを抑制することができる。 According to the present invention, one electrode in the electrode group has a first polarity and the remaining electrodes have a second polarity, and the electrodes in the electrode group that have the first polarity are switched in sequence, so that electrical stimulation can be applied in a range that spreads in multiple directions between one electrode that has the first polarity and the other electrodes that have the second polarity. Therefore, by switching the electrodes of the first polarity in sequence, electrical stimulation can be applied to the entire range in which the electrode group is arranged. In addition, it is possible to prevent electrical stimulation from being applied continuously to the same location, and a relaxation action can be made possible. Therefore, early muscle fatigue and unpleasant sensations experienced by the user can be prevented.
また、少なくとも、第1電極を右側腹直筋に対応して配置し、第2電極を左側腹直筋に対応して配置し、第3電極を右側腹斜筋に対応して配置し、第4電極を左側腹斜筋に対応して配置し、第1電極と第2電極とが連続して第1極性とならないように第1極性とする電極を順番に切り替えるようにすれば、近くに配置される第1電極と第2電極との近傍の筋肉に連続して電気的刺激が与えられて弛緩動作が不十分となることを抑制することができる。よって、電極群を配置した範囲全体において、より効果的に弛緩動作を可能とすることができ、早期の筋肉疲労や、利用者が不快な感覚を受けることを抑制することができる。 In addition, by arranging at least the first electrode corresponding to the right rectus abdominis muscle, the second electrode corresponding to the left rectus abdominis muscle, the third electrode corresponding to the right oblique abdominal muscle, and the fourth electrode corresponding to the left oblique abdominal muscle, and sequentially switching the electrodes having the first polarity so that the first and second electrodes do not have the first polarity consecutively, it is possible to prevent the muscles near the nearby first and second electrodes from being continuously electrically stimulated, resulting in insufficient relaxation. Thus, it is possible to more effectively perform the relaxation action over the entire range in which the electrode group is arranged, and to prevent early muscle fatigue and discomfort to the user.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。 The following describes in detail the embodiments of the present invention with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る電気刺激装置1の構成を表すものである。図2は、電気刺激装置1の回路構成を表すものである。この電気刺激装置1は、例えば、利用者に電気的刺激を与えるものであり、4つ以上の電極を有する電極群10と、この電極群10にエネルギーを与える駆動手段20と、電極群10が所定の位置に配置された衣類30と、駆動手段20を制御する制御手段40とを備えている。
(First embodiment)
Fig. 1 shows the configuration of an electrical stimulation device 1 according to a first embodiment of the present invention. Fig. 2 shows the circuit configuration of the electrical stimulation device 1. This electrical stimulation device 1 is for providing electrical stimulation to a user, for example, and includes an
電極群10は、例えば、利用者の身体に接触して所定の位置に配置される。本実施の形態では、電極群10は、胴体、具体的には腹部に配置され、少なくとも、右側腹直筋に対応して配置される第1電極11と、左側腹直筋に対応して配置される第2電極12と、右側腹斜筋に対応して配置される第3電極13と、左側腹斜筋に対応して配置される第4電極14とを有している。
The
駆動手段20は、電極群10のうち1つの電極を第1極性、残りの電極を第2極性とし、第1極性とする電極を順番に切り替えて電極群10にエネルギーを与えるように構成されている。これにより、第1極性とされた1つの電極から第2極性とされた他の複数の電極の方向に広がりを持って電気刺激を与えることができると共に、同一の箇所に連続して電気刺激が与えられることを抑制し、弛緩動作を可能とすることができるようになっている。なお、第1極性と第2極性は異なる極性であり、例えば、第1極性は正極、第2極性は負極、又は、第1極性は負極、第2極性は正極である。
The driving means 20 is configured to set one electrode of the
また、駆動手段20は、第1極性とする電極の切り替えにおいて、第1電極11と第2電極12とが連続して第1極性とならない順番とするように構成されていることが好ましい。腹直筋に対応して配置される第1電極11と第2電極12とは物理的に近い位置にあるので、連続して第1極性とすると、第1電極11及び第2電極12の近傍の筋肉は短い間隔で連続して電気的刺激を受けることになり、弛緩動作が不十分となり、早期の筋肉疲労や、利用者が不快な感覚を受けてしまうからである。これに対して、腹斜筋に対応して配置される第3電極13及び第4電極14は物理的に離れた位置関係になり、また、第1電極11及び第2電極12との距離も離れているので、このような問題がない。
In addition, the driving means 20 is preferably configured to switch the electrodes to the first polarity in an order such that the
例えば、駆動手段20は、図3に示したように、第1極性とする電極を第1電極11、第4電極14、第2電極12、第3電極13の順に繰り返して切り替えるように構成されていることが好ましい。なお、図3では、第1極性とする電極を網掛けで表し、第2極性とする電極を梨地で表している。
For example, as shown in Fig. 3, the driving means 20 is preferably configured to repeatedly switch the electrodes having the first polarity in the order of the
駆動手段20は、例えば、衣類30に対して配設されている。駆動手段20の回路構成としては、例えば、図示しない電源に接続され、高圧の直流電圧を生成する高圧生成回路21と、この高圧生成回路21に接続され、波形を整形する高圧整形回路22と、この高圧整形回路22及び電極群10の各電極に接続され、電極群10の各電極に刺激波形を出力する刺激波形出力回路23とを有している。
The driving means 20 is disposed, for example, on the
高圧生成回路21は、生成する電圧値が一定に定められていてもよいが、制御手段40により、生成する電圧値を変更できるように構成されていることが好ましい。高圧整形回路22は、整形後の波形が一定に定められていてもよいが、制御手段40により、波形を変更できるように構成されていることが好ましい。刺激波形出力回路23は、例えば、電極群10のうち1つの電極を第1極性、残りの電極を第2極性とし、第1極性とする電極を順番に切り替えて各電極間に電圧を印加するように構成されており、第1電極とする電極を切り替える順番は、例えば、上述したように設定されている。
The high
駆動手段20は、また、例えば、電極群10の各電極が利用者の身体から離れたことを検出する電極剥離検知手段24を有していることが好ましい。電極剥離検知手段24は、例えば、電極群10の各電極及び制御手段40と接続されており、電極の剥離を検出すると、制御手段40に剥離信号を出力するように構成されている。
The driving means 20 also preferably has, for example, an electrode detachment detection means 24 that detects when each electrode of the
衣類30は、身に着けるものであればどのようなものでもよい。例えば、図1に示したようなランニングシャツやTシャツのように胴体を覆うものでもよいが、腹部に巻き付ける帯状またはベルト状とされていてもよい。なお、図1では袖なしのものを示したが、袖を有していてもよく、また、上半身のみでなく、下半身を覆う部分を有していてもよい。また、衣類30は、伸縮性を有する材料により構成されることが好ましい。電極群10を身体に密着させることができるからである。
The
制御手段40は、例えば、衣類30に配設されずに、手元に置いて制御できるように構成されている。制御手段40と駆動手段20とは、有線により接続されていてもよく、無線により接続されていてもよい。制御手段40には、また、例えば、駆動手段20に駆動及び停止を指示するスイッチが設けられていることが好ましい。
The control means 40 is configured, for example, so that it can be placed at hand and controlled without being disposed in the
なお、電極群10の各電極は、例えば、基材に導電性高分子が付着された導電体により構成することができる。基材を構成する材料はどのようなものでもよいが、繊維が好ましく、例えば、シルク及び木綿等の天然繊維、及び、合成繊維等の化学繊維からなるうちの少なくとも1種を含むものが好ましい。導電性高分子としては、例えば、ポリ3,4-エチレンジオキシチオフェン(PEDOT)が好ましく挙げられる。導電体は、例えば、基材に付着させた導電性高分子の単量体を酸化剤により重合させることにより得ることができる。その際、導電性高分子の単量体と共に、導電性高分子に導電性を発現させるためのドーパント、又は、増粘剤を基材に付着させてもよい。
Each electrode of the
酸化剤としては、例えば、鉄塩が好ましく挙げられる。ドーパントとしては、例えば、p-トルエンスルホン酸が好ましく挙げられ、p-トルエンスルホン酸の鉄塩(pTS)を用いるようにすれば、酸化剤及びドーパントとして機能させることができるのでより好ましい。ドーパントとしては、他にも、アセトニトリルやトリフルオロ酢酸などが挙げられる。増粘剤は、導電性高分子のにじみを小さくすると共に、単量体の重合反応を促進させるためのものである。増粘剤としては、導電性高分子の重合反応に反応しないものが好ましく、例えば、グルセロール、ポリエチレングリコール、ゼラチン、又は、多糖類が好ましく挙げられる。 As an oxidizing agent, for example, iron salt is preferably used. As a dopant, for example, p-toluenesulfonic acid is preferably used. If iron salt of p-toluenesulfonic acid (pTS) is used, it is more preferable because it can function as both an oxidizing agent and a dopant. Other examples of dopants include acetonitrile and trifluoroacetic acid. The thickener is used to reduce the bleeding of the conductive polymer and to promote the polymerization reaction of the monomer. As a thickener, one that does not react with the polymerization reaction of the conductive polymer is preferable, and for example, glycerol, polyethylene glycol, gelatin, or polysaccharides are preferably used.
電極群10の各電極は、例えば、衣類30を構成する繊維を基材とし、導電性高分子を印刷等により付着させて、衣類30に直接形成してもよく、また、衣類30とは別に用意した基材に導電性高分子を付着させて形成した導電体を衣類30に貼り付けたり縫い付けたりすることにより配設するようにしてもよい。電極群10の各電極と駆動手段20とを接続する導線15についても、電極群10と同様に構成することができる。
Each electrode of the
この電気刺激装置1は、次のようにして用いられる。まず、利用者は衣類30を身に着けることにより、電極群10の各電極を身体の所定の位置に配置する。次いで、制御手段40により駆動手段20に駆動を指示する。駆動手段20では、例えば、電極群10のうち1つの電極を第1極性、残りの電極を第2極性とし、第1極性とする電極を順番に切り替えて電極群10にエネルギーを与える。これにより、第1極性とされた1つの電極から第2極性とされた他の複数の電極の方向に広がりを持って電気刺激が与えられる。
This electrical stimulation device 1 is used as follows. First, the user puts on the
また、第1電極とする電極を切り替える順番は、例えば、第1電極11と第2電極12とが連続して第1極性とならないようにし、具体的には、第1電極11、第4電極14、第2電極12、第3電極13の順に切り替えることが好ましい(図3参照)。これにより、物理的に近い位置にある第1電極11と第2電極12との近傍にある筋肉に短い間隔で連続して電気的刺激が与えられることがなく、弛緩動作を十分に行うことができる。
The order of switching the electrodes to be the first electrodes is preferably such that, for example, the
このように本実施の形態によれば、電極群10のうち1つの電極を第1極性、残りの電極を第2極性とし、電極群10において第1極性とする電極を順番に切り替えるようにしたので、第1極性とされた1つの電極と、第2極性とされた他の電極との間に、複数の方向に広がりを持って電気刺激を与えることができる。よって、第1極性の電極を順番に切り替えることにより、電極群10を配置した範囲全体に電気刺激を与えることができる。また、同一の箇所に連続して電気刺激が与えられることを抑制することができ、弛緩動作を可能とすることができる。従って、早期の筋肉疲労や、利用者が不快な感覚を受けることを抑制することができる。
In this manner, according to the present embodiment, one electrode of the
また、少なくとも、第1電極11を右側腹直筋に対応して配置し、第2電極12を左側腹直筋に対応して配置し、第3電極13を右側腹斜筋に対応して配置し、第4電極14を左側腹斜筋に対応して配置し、第1電極11と第2電極12とが連続して第1極性とならないように第1極性とする電極を順番に切り替えるようにすれば、近くに配置される第1電極11と第2電極12との近傍の筋肉に連続して電気的刺激が与えられて弛緩動作が不十分となることを抑制することができる。よって、電極群を配置した範囲全体において、より効果的に弛緩動作を可能とすることができ、早期の筋肉疲労や、利用者が不快な感覚を受けることを抑制することができる。
In addition, by arranging at least the
(第2の実施の形態)
図4は、本発明の第2の実施の形態に係る電気刺激装置2の構成を表すものである。この電気刺激装置2は、電極群210が3つの電極を有するものである。電極群210は、例えば、利用者の身体に接触して所定の位置に配置される。本実施の形態では、胴体、具体的には腹部に配置され、電極群210は、腹直筋に対応して配置される第1電極211と、右側腹斜筋に対応して配置される第2電極212と、左側腹斜筋に対応して配置される第3電極213とを有している。
Second Embodiment
4 shows the configuration of an
駆動手段220は、第1の実施の形態と同様に、電極群210のうち1つの電極を第1極性、残りの電極を第2極性とし、第1極性とする電極を順番に切り替えて電極群210にエネルギーを与えるように構成されている。第1極性とする電極の切り替える順番は、例えば、第1電極211、第2電極212、第3電極213の順に繰り返すようにしてもよく、第1電極211、第3電極213、第2電極212の順に繰り返すようにしてもよく、第1電極211、第2電極212、第1電極211、第3電極213の順に繰り返すようにしてもよい。
As in the first embodiment, the driving means 220 is configured to set one electrode of the
他は、第1の実施の形態と同様の構成を有している。よって、本実施の形態によっても、第1極性の電極を順番に切り替えることにより、電極群210を配置した範囲全体に電気刺激を与えることができる。また、同一の箇所に連続して電気刺激が与えられることを抑制することができ、弛緩動作を可能とすることができる。
Otherwise, the configuration is the same as in the first embodiment. Therefore, in this embodiment, too, by sequentially switching the electrodes of the first polarity, electrical stimulation can be applied to the entire area in which the
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態では、各構成要素についても具体的に説明したが、全ての構成要素を備えていなくてもよく、他の構成要素を備えていてもよい。 Although the present invention has been described above with reference to an embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment and can be modified in various ways. For example, in the above embodiment, each component is specifically described, but it is not necessary to include all components, and other components may be included.
また、上記実施の形態では、電極群10,210が4つ又は3つの電極を有する場合について具体的に説明したが、本願発明は少なくとも3つの電極を有する場合について適用することができ、電極群10の電極の数は5つ以上でも同様の効果を得ることができる。更に、上記実施の形態では、各電極について具体的に説明したが、これらの少なくとも一部に加えて、又は、これらの少なくとも一部に変えて、他の電極を有していてもよい。
In addition, in the above embodiment, the
加えて、上記実施の形態では、電極群10を衣類30に対して配設する場合について説明したが、電極群10の各電極を個別に身体に直接配設するようにしてもよく、また、電極群10を身体の所定の位置に配置できるようにまとめて配設部材に対して配設し、配設部材を身体に対して固定することにより、電極群10をまとめて身体の所定の位置に配置するようにしてもよい。
In addition, in the above embodiment, the
更にまた、上記実施の形態では、電極を腹部において右側腹直筋、左側腹直筋、右側腹斜筋、左側腹斜筋に対応して設ける場合について説明したが、本願発明は電極の配置位置に関係なく、適用することができる。例えば、電極を腹部の他の位置に配置してもよく、また、腹部に限らず、背面に配置してもよく、背面と腹部に配置してもよい。更に、胴体に限らず、腕、又は、大腿部等の脚に配置してもよい。 Furthermore, in the above embodiment, the electrodes are provided in the abdomen corresponding to the right rectus abdominis muscle, the left rectus abdominis muscle, the right oblique abdominal muscle, and the left oblique abdominal muscle, but the present invention can be applied regardless of the position of the electrodes. For example, the electrodes may be placed in other positions on the abdomen, and may be placed on the back instead of the abdomen, or on the back and the abdomen. Furthermore, they may be placed on the arms or legs, such as the thighs, instead of the torso.
1…電気刺激装置、10…電極群、11…第1電極、12…第2電極、13…第3電極、14…第4電極、15…導線、20…駆動手段、21…高圧生成回路、22…高圧整形回路、23…刺激波形出力回路、24…電極剥離検知手段、30…衣類、40…制御手段、2…電気刺激装置、210…電極群、211…第1電極、212…第2電極、213…第3電極、220…駆動手段 1...electrical stimulation device, 10...electrode group, 11...first electrode, 12...second electrode, 13...third electrode, 14...fourth electrode, 15...conductor, 20...driving means, 21...high voltage generating circuit, 22...high voltage shaping circuit, 23...stimulation waveform output circuit, 24...electrode detachment detection means, 30...clothing, 40...control means, 2...electrical stimulation device, 210...electrode group, 211...first electrode, 212...second electrode, 213...third electrode, 220...driving means
Claims (1)
この電極群のうち1つの電極を第1極性、残りの電極を第2極性とし、第1極性とする電極を順番に切り替えて前記電極群にエネルギーを与える駆動手段と、
前記電極群が所定の位置に配置された衣類と
を備え、
前記各電極は、繊維よりなる基材に導電性高分子が付着された導電体により構成され、
前記電極群は、少なくとも、右側腹直筋に対応して配置される第1電極と、左側腹直筋に対応して配置される第2電極と、右側腹斜筋に対応して配置される第3電極と、左側腹斜筋に対応して配置される第4電極とを有し、
前記駆動手段は、第1極性とする電極を第1電極、第4電極、第2電極、第3電極の順に切り替える
ことを特徴とする電気刺激装置。 An electrode group having four or more electrodes;
a driving means for driving one electrode of the electrode group to a first polarity and the remaining electrodes to a second polarity, and for supplying energy to the electrode group by switching in sequence the electrodes to the first polarity ;
a garment in which the electrode group is arranged at a predetermined position;
Equipped with
Each of the electrodes is made of a conductor having a conductive polymer attached to a substrate made of fiber,
The electrode group includes at least a first electrode arranged corresponding to the right rectus abdominis muscle, a second electrode arranged corresponding to the left rectus abdominis muscle, a third electrode arranged corresponding to the right oblique abdominal muscle, and a fourth electrode arranged corresponding to the left oblique abdominal muscle,
The electrical stimulation device according to claim 1, wherein the driving means switches the electrodes to be set to the first polarity in the order of the first electrode, the fourth electrode, the second electrode, and the third electrode.
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