特許 7203461 電極装着部材及び電気刺激用装着具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-01-04

(45)【発行日】2023-01-13

(54)【発明の名称】電極装着部材及び電気刺激用装着具

(51)【国際特許分類】

   A61N 1/04 20060101AFI20230105BHJP

【ＦＩ】

A61N1/04

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021525462

(86)(22)【出願日】2019-06-12

(86)【国際出願番号】 JP2019023192

(87)【国際公開番号】W WO2020250326

(87)【国際公開日】2020-12-17

【審査請求日】2021-12-08

(73)【特許権者】

【識別番号】390018913

【氏名又は名称】株式会社ホーマーイオン研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100087398

【弁理士】

【氏名又は名称】水野 勝文

(74)【代理人】

【識別番号】100128783

【弁理士】

【氏名又は名称】井出 真

(74)【代理人】

【識別番号】100128473

【弁理士】

【氏名又は名称】須澤 洋

(72)【発明者】

【氏名】神谷 章平

(72)【発明者】

【氏名】土屋 秀敏

(72)【発明者】

【氏名】只野 俊汰

【審査官】細川 翔多

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－２８２３７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】実公平６－１６８５（ＪＰ，Ｙ２）

【文献】特表２００５－５２２００６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第５３５３７４４（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｎ １／０４

Ａ６１Ｎ １／２２

Ａ６１Ｎ １／１８

Ａ６１Ｎ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

人体の異なる２つの部位の間において電気刺激を付与する電流を流すために装着され、人体の異なる２つの部位のうち、少なくとも一方の部位に巻きつけて装着される電極装着部材であって、
炭素繊維製の糸を用いて織られた導電性を有する織物である帯状電極と、
前記帯状電極が固定されるとともに、第１接続部が設けられたバンドと、
前記バンド上において前記帯状電極を覆う電極カバーであって、人体に接する側に位置する生地と、一方の面が前記生地に接触し、他方の面が前記帯状電極に接する吸水繊維層とからなる前記電極カバーと、
前記第１接続部と着脱可能に接続する第２接続部が設けられ、前記第１接続部及び前記第２接続部の接続状態において、ベルト外縁の内側に前記バンドが配置されるベルトと、
を備えることを特徴とする電極装着部材。

【請求項2】

前記ベルトの一端に設けられた第１連結部と、
前記ベルトの他端に設けられた第２連結部であって、前記バンド及び前記ベルトの長さを調節するための調節開口部を備え、該電極装置部材の装着状態において、前記第１連結部と着脱可能に連結する第２連結部と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の電極装着部材。

【請求項3】

前記第１接続部は前記バンドに一端側に設けられており、
前記ベルトの一端側に該電極装着部材の長さを調整するための複数の穴部が形成され、前記ベルトの他端側に前記第２接続部が設けられ、
前記第２接続部は、前記ベルトの厚み方向に貫通して延びており、前記ベルトの一方の面から突出する第１突出部と、前記ベルトの他方の面から突出する第２突出部とを有し、
前記第１突出部は、前記第１接続部と着脱可能に接続し、
前記第２突出部は、人体の巻き付き部位の長さに対応した所定の前記穴部と嵌合することを特徴とする請求項１に記載の電極装着部材。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか１つに記載の前記電極装着部材を複数備えることを特徴とする電気刺激用装着具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電極装着部材及び電気刺激用装着具に関し、特に電気信号出力装置から出力される電気信号を人体に伝達して電気刺激を付与する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

生体に電気刺激を付与する電気刺激装置として、導電性ゲル、電極エレメント、電線コード、粘着剤層、支持基材の順に積層した積層構造を有しインピーダンスが２０Ω～１００Ωの電気刺激用パット電極であって、電極エレメントが８０Ω～１２００Ωの表面抵抗と１～２０ｋΩ・ｃｍの厚み方向の抵抗を有するカーボン素材であり、電線コードの芯材がカーボンファイバーである電気刺激用パット電極が知られている（特許文献１参照）。また、特許文献１には、電極エレメントとして、カーボンファイバーシート、カーボンガスケット素材、カーボン練り込みフィルム等の態様が挙げられている。さらに、カーボンファイバーシートには、カーボンファイバーを織布としたものが含まれることが記載されている。さらに、カーボンファイバーシートの性状として、厚み方向の抵抗が高く、硬いことが記載されている。以上の記載から、特許文献１には、カーボンファイバーを織布とした後、これをエポキシ系の樹脂等で固めたカーボンファイバーシートが開示されているものと推察される。

【0003】

従来、医学や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という場合がある）が行われている。このＥＭＳ技術によれば、慢性的な運動不足、過度の肥満、整形外科的疾患などのために運動不足となりがちな人々や、糖尿病性合併症、心血管系合併症などの臓器障害により運動制限を余儀なくされている患者に対して、過度な運動を強いることなく、筋肥大や代謝等を促進する処置を促すことができる。

【0004】

ＥＭＳに用いられる電極装置として、いわゆるベルト電極が知られている。このベルト電極は、人体の一点だけに装着されるパット電極とは異なり、人体の所定部位の全周を包囲するように装着される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１３－２０２３３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ＥＭＳ技術では、電気刺激用の電極と人体の間の密着性が悪いと、電極における電流分布が偏り、この結果、人体に対して局所的な過電流が流れて痛みを感じるという不都合を生じる場合がある。特に、ベルト電極は、人体における所定部位を包囲するように巻き付けられるため、この問題が顕在化し易い。すなわち、人体の表面には凹凸があり、筋肉の張り方も人によって異なるため、電極が接触する接触面積の割合が人によって異なる。接触面積の割合が小さい状態で電気刺激を行うと、接触部位における電流密度が高くなるため、痛みを伴う場合がある。良好な治療効果を得るために強い筋肉運動が求められる場合には、この問題がより顕在化する。したがって、特許文献１に開示されたカーボンファイバーシートを用いてベルト電極としても、硬くて曲げ難いため、上述の課題を解決することができない。

【0007】

そこで、本願発明は、上記ベルト電極の特殊性に鑑み、人体に対する密着性の高い電極装着部材を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

（１）本発明の電極装着部材は、人体の異なる２つの部位の間において電気刺激を付与する電流を流すために装着され、人体の異なる２つの部位のうち、少なくとも一方の部位に巻きつけて装着される電極装着部材であって、炭素繊維製の糸を用いて織られた導電性を有する織物である帯状電極を備えることを特徴とする。

【0009】

（２）前記帯状電極が固定されるとともに、第１接続部が設けられたバンドと、前記第１接続部と着脱可能に接続する第２接続部が設けられ、前記第１接続部及び前記第２接続部の接続状態において、ベルト外縁の内側に前記バンドが配置されるベルトと、前記ベルトの一端に設けられた第１連結部と、前記ベルトの他端に設けられた第２連結部であって、前記バンド及び前記ベルトの長さを調節するための調節開口部を備え、該電極装置部材の装着状態において、前記第１連結部と着脱可能に連結する第２連結部と、を有することを特徴とする上記（１）に記載の電極装着部材。

【0010】

（３）前記帯状電極が固定されるとともに、一端側に第１接続部が設けられたバンドと、一端側に該電極装着部材の長さを調整するための複数の穴部が形成され、他端側に第２接続部が設けられたベルトと、を備え、前記第２接続部は、前記ベルトの厚み方向に貫通して延びており、前記ベルトの一方の面から突出する第１突出部と、前記ベルトの他方の面から突出する第２突出部とを有し、前記第１突出部は、前記第１接続部と着脱可能に接続し、前記第２突出部は、人体の巻き付き部位の長さに対応した所定の前記穴部と嵌合することを特徴とする上記（１）に記載の電極装着部材。

【0011】

（４）上記（１）から（３）のいずれか１つに記載の前記電極装着部材を複数備えることを特徴とする電気刺激用装着具。

【発明の効果】

【0012】

本願発明によれば、人体に対する密着性の高い電極装着部材を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】第１実施形態における電気刺激用装着具の展開図及び電気信号出力装置の外観斜視図である。

【図2】電気刺激用装着具の各部について、図１に示す面とは反対側の面を示す図である。

【図3】図１におけるＡ－Ａ断面図である。

【図4】第１実施形態における電極装着部材の装着方法を示す図である。

【図5】第１実施形態における電気刺激用装着具の装着位置の一例を示す図である。

【図6】第１実施形態の電気信号出力装置の回路構成を示すブロック図である。

【図7】第１実施形態における電気信号出力装置による電気信号の出力パターンを示す図である。

【図8】第１実施形態の変形例における第１装着ベルトを示す図である。

【図9】第１実施形態の変形例における第１導電バンド及び第１装着ベルトの使用方法を示す図である。

【図10】電気回路の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、実施形態につき、図面を参照して説明する。

【0015】

（第１実施形態）
図１から図９は、第１実施形態を示す図である。図１は、電気刺激用装着具の展開図及び電気信号出力装置の外観斜視図である。図２は電気刺激用装着具の展開図及び電気信号出力装置の外観斜視図であり、電気刺激用装着具の各部について、図１に示す面とは反対側の面を示している。

【0016】

電気刺激用装着具１は、電気信号出力装置５から出力される電気信号を用いて人体に電気刺激を付与する。電気刺激用装着具１は、第１電極装着部材１０と、第２電極装着部材２０とを備える。後述するように、第１電極装着部材１０と第２電極装着部材２０は、人体において異なる位置に巻き付けて装着される。第１電極装着部材１０及び第２電極装着部材２０を人体に装着した状態で、電気信号出力装置５を作動させることにより、第１電極装着部材１０と第２電極装着部材２０の間で人体に電流を流す（すなわち、電気刺激を付与する）ことができる。

【0017】

第１電極装着部材１０は、第１導電バンド１１と、第１装着ベルト１２とを含む。後述するように、第１導電バンド１１と、第１装着ベルト１２とを接続することにより、第１電極装着部材１０が構成される。第１導電バンド１１は、人体に電流を流すための帯状部材であり、第１電極装着部材１０の装着時に人体に接触する。第１装着ベルト１２は、第１導電バンド１１を人体に当接した状態に保つための帯状部材である。

【0018】

第１導電バンド１１について説明する。第１導電バンド１１は、バンド１１１と、帯状電極１１２（第１電極に相当する）と、電極カバー１１３と、帯状電極収納部１１４と、導電板１１５と、接続端子１１６（第１接続部に相当する）とを備える。バンド１１１は、人体の所定部位に巻きつけることができる長さで帯状に形成されている。帯状電極１１２は、電気信号出力装置５から出力される電気信号を人体に印加するための電極であり、帯状に形成されている。帯状電極１１２は、正極又は負極として構成することができる。後述するように、帯状電極１１２は、導電性の炭素繊維で形成された布（以下、炭素繊維布という場合がある）である。より具体的には、帯状電極１１２は、炭素繊維製の糸を織った織物である。

【0019】

ここで、炭素繊維の織り方には、綾織、平織、ニット（編物）織が含まれる。綾織は、経糸を二条の横糸に通過させた後に、１本の緯糸の下を通過させる工程を繰り返すことを特徴とした三つ綾と、経糸を三条の横糸を通過させた後に、１本の緯糸の下を通過させる工程を繰り返す四つ綾とが含まれ、いずれも好適に用いることができる。綾織は、糸の交差箇所が斜めになる点に特徴があり、伸縮性に優れ、比較的低コストである。平織は、経糸と緯糸を交互に織り、左右対称の模様が形成される点に特徴がある。ただし、綾織及びニット織よりも、伸縮性に劣る。ニット織は、糸で連続的なループを作りながら面を形成する織り方であり、伸縮性に優れている。ただし、綾織、平織よりもコストが高くなる。したがって、コスト及び伸縮性のバランスを考慮すると、炭素繊維の織り方は、好ましくは平織、ニット（編物）織であり、より好ましくは綾織である。

【0020】

炭素繊維は特に限定しないが、好ましくはＰＡＮ系の炭素繊維を用いることができる。また、炭素繊維の引張弾性率は特に限定しないが、好ましくは、２００～２８０Ｇｐａである。また、炭素繊維の引張強度は特に限定しないが、好ましくは、２５００ＭＰａ以上である。つまり、標準弾性率タイプの炭素繊維を用いることが好ましい。この仕様であれば、比較的低コストで、本願発明の効果を得ることができる。

【0021】

炭素繊維のフィラメントは特に限定しないが、好ましくは１０００～１２０００本である。炭素繊維の織度ｔｅｘは特に限定しないが、好ましくは６６～８００（ｇ／１０００ｍ）である。

【0022】

本実施形態の帯状電極１１２は、炭素繊維を織ることによって構成されているため、抵抗値を低くすることができる。具体的には、抵抗値を１００Ω未満に抑えることができる。これにより、帯状電極１１２の全体における電流分布がより均一となるため、刺激感覚がより均一になり、最適な電気治療を行うことができる。ここで記載する抵抗値は、帯状電極１１２に４００ｍｍ離間した任意のA点及びB点を設け、デジタルマルチメーターにより測定することができる。以下、この抵抗値を電極の表面抵抗と称する場合がある。

【0023】

電極カバー１１３は、帯状電極１１２からの電流を受けるとともに人体に接触して通電を行うための導電部である。電極カバー１１３は、帯状電極１１２を覆うように配置される。電極カバー１１３の外縁部分は、バンド１１１に縫着されている。これにより、バンド１１１と電極カバー１１３との間にスペースが形成され、このスペース（言い換えると、帯状電極収納部１１４）に帯状電極１１２を収容することができる。

【0024】

導電板１１５は、バンド１１１の長手方向における一端側に設けられている。導電板１１５は、帯状電極１１２とともに帯状電極収納部１１４に収容されている。具体的には、導電板１１５は、帯状電極収納部１１４におけるバンド１１１と帯状電極１１２の間に収容されている。導電板１１５は、帯状電極１１２に対して電気的に接続され、固定されている。接続手段は、特に限定しないが、例えば、導電板１１５に設けられたボタン穴を用いて帯状電極１１２に縫着したり、或いは帯状電極１１２に融着することにより導電板１１５を接続することができる。

【0025】

接続端子１１６は、帯状電極収納部１１４において導電板１１５に電気的に接続され、固定されている。接続手段は、特に限定しないが、例えば、接続端子１１６及び導電板１１５を互いに溶接することができる。また、図２に示すように、接続端子１１６は、導電板１１５からループ状に延び、バンド１１１において帯状電極１１２が設けられる面とは反対側の面から突出している。後述するように、接続端子１１６は、第１装着ベルト１２の接点１２３１（接点１２３）に接続することができる。例えば、接続端子１１６は、接点１２３１に対応する雌ホック又は雄ホックとして構成されている。なお、導電板１１５及び接続端子１１６は、それぞれ導電性を有する材料で形成されており、帯状電極１１２と電気的に接続することができる。ただし、接続端子１１６及び帯状電極１１２を電気的に直接接続することにより、導電板１１５を省略してもよい。

【0026】

第１装着ベルト１２について説明する。第１装着ベルト１２は、ベルト１２１と、連結具１２２と、接点１２３（第２接続部に相当する）とを備える。ベルト１２１は、人体の所定部位に巻きつけることができる長さで帯状に形成されている。接点１２３は、ベルト１２１の長手方向における一端側に設けられている。接点１２３は、導電性金属で形成されている。後述するように、接点１２３には、接続端子１１６と、電気信号出力装置５の導電線５１とが接続される。接点１２３は、ベルト１２１の一方の面（図１参照）及び他方の面（図２参照）から突出している。つまり、接点１２３は、ベルト１２１を厚み方向に貫通して、突状に延びている。以下では、接点１２３のうちベルト１２１の一方の面から突出した部分を接点１２３１といい、接点１２３のうちベルト１２１の他方の面から突出した部分を接点１２３２という。

【0027】

接点１２３１には、第１導電バンド１１の接続端子１１６が接続される。例えば、接点１２３１は、接続端子１１６に対応する雄ホック又は雌ホックとして構成されている。接続端子１１６と接点１２３１とが接続されると、第１導電バンド１１は、ベルト１２１の一方の面に配置される。このとき、第１導電バンド１１とベルト１２１とが重なり、第１電極装着部材１０が構成される。すなわち、接点１２３１及び接続端子１１６の接続状態において、ベルト１２１の外縁の内側に第１導電バンド１１が配置される。ここで、接続端子１１６と接点１２３１は互いに着脱可能に接続することができる。したがって、第１導電バンド１１と第１装着ベルト１２は、互いに容易に取り付けたり取り外したりすることができる。

【0028】

接点１２３２には、電気信号出力装置５から延びる導電線５１が接続される。例えば、接点１２３２は、導電線５１の先端に形成された雌ホックに接続する雄ホック又は導電線５１の先端に形成された雄ホックに接続する雌ホックとして構成することができる。なお、接点１２３は、導電線５１及び接続端子１１６と接続し、帯状電極１１２と電気的に接続することができる構成であればよい。

【0029】

第１電極装着部材１０は、人体の所定部位に巻き付けて装着される。このとき、第１電極装着部材１０は、連結具１２２を用いて装着位置に固定される（後述する）。連結具１２２には、例えば、サイドリリース式のバックルやフロントリリース式のバックルを用いることができる。以下では、サイドリリース式のバックルを一例に説明するが、これに限定されるものではない。

【0030】

連結具１２２は、メス部材１２２ａ（第１連結部に相当する）と、オス部材１２２ｂ（第２連結部に相当する）と、調節具１２２ｃとを含む。メス部材１２２ａは、ベルト１２１の長手方向における一端（言い換えると、ベルト１２１において接点１２３が設けられる側の一端）に固定されている。例えば、メス部材１２２ａは、ベルト１２１の長手方向における一端に縫着されている。

【0031】

メス部材１２２ａとオス部材１２２ｂは、互いに対応する形状で構成されている。これにより、メス部材１２２ａとオス部材１２２ｂは、互いに連結したり分離したりすることができる。すなわち、メス部材１２２ａとオス部材１２２ｂは、着脱可能に連結することができる。例えば、メス部材１２２ａは、オス部材１２２ｂに対応する開口を有する。これにより、オス部材１２２ｂをメス部材１２２ａに差し込んで嵌合させることで、オス部材１２２ｂとメス部材１２２ａとを連結させることができる。

【0032】

調節具１２２ｃは、第１電極装着部材１０を装着するときに第１電極装着部材１０の長さを調節するために用いられる（後述する）。調節具１２２ｃは、オス部材１２２ｂに設けられている。調節具１２２ｃは、柱部１２２ｄによって隔てられた２つの開口（調節開口部に相当する）を有する。後述するように、第１電極装着部材１０を装着するとき、調節具１２２ｃの２つの開口には、第１導電バンド１１の他端及びベルト１２１の他端が挿通される。なお、調節具１２２ｃは、オス部材１２２ｂに設けずに、代わりにメス部材１２２ａに設けてもよい。この場合、メス部材１２２ａはベルト１２１の一端に固定されず、オス部材１２２ｂがベルト１２１の一端に固定される。すなわち、調節具１２２ｃは、メス部材１２２ａとオス部材１２２ｂのいずれか一方に設けられていればよい。

【0033】

ここで、図３を参照して第１導電バンド１１について説明する。図３は、図１における第１導電バンド１１のＡ－Ａ断面図である。図３に示すように、第１導電バンド１１では、バンド１１１と、帯状電極１１２と、電極カバー１１３とが層状に配置されている。

【0034】

電極カバー１１３は、生地１１３ａと、吸水繊維１１３ｂとを有する。生地１１３ａは、人体に接触する表面を構成しており、吸水繊維１１３ｂを覆っている。吸水繊維１１３ｂの一方の面は、生地１１３ａに接触しており、他方の面は帯状電極１１２と接触している。吸水繊維１１３ｂには、水などの液体を含浸させることができ、これにより人体に対する通電を容易にしている。吸水繊維１１３ｂ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、吸水繊維１１３ｂには、ランシール（登録商標）を用いることができる。この他、吸水繊維１１３ｂには、ニット素材、織物、不織布などを用いることもできる。第１導電バンド１１は、吸水繊維１１３ｂに液体を含浸させた状態で使用（装着）される。

【0035】

生地１１３ａは、吸水繊維１３３ｂを覆うことで、吸水繊維１１３ｂに含浸させた液体を流出しにくくしている。また、生地１１３ａは、人体に接触するため、摩擦等の耐久性が高い素材により構成されている。例えば、生地１１３ａは、ポリエステル繊維で形成することができる。

【0036】

ここで、帯状電極１１２は、炭素繊維で形成された布であるため、吸水繊維１１３ｂとともに帯状電極１１２にも液体を含浸させることができる。これにより、通電時に帯状電極１１２と吸水繊維１１３ｂとの間で電流がより均一に流れやすくなり、過電流を生じにくくすることができる。このように過電流を抑えることによって、人体に対して通電を行う際の過電流による痛みを生じにくくしている。

【0037】

バンド１１１は、合成皮革などの防水性を有する材料で構成することができる。これにより、吸水繊維１１３ｂ及び帯状電極１１２に含浸させた液体が染み出し、バンド１１１を透過して流出することを防止できる。

【0038】

図４は、第１電極装着部材１０の装着方法を説明するための図である。まず、第１導電バンド１１は、接続端子１１６と接点１２３１により、ベルト１２１（第１装着ベルト１２）の長手方向における一端側で接続される。このとき、上述したように第１導電バンド１１とベルト１２１とが重なり、一本の帯状に形成された第１電極装着部材１０が構成される。図４に示すように、第１導電バンド１１及びベルト１２１の他端側は、重なった状態で調節具１２２ｃの２つの開口に通される。このようにして、第１導電バンド１１及びベルト１２１は、調節具１２２ｃの２つの開口を通り、柱部１２２ｄで折り返される。この状態において、第１電極装着部材１０を人体の所定部位に巻き付け、メス部材１２２ａとオス部材１２２ｂを連結することにより、第１電極装着部材１０を装着することができる。すなわち、連結具１２２により、第１電極装着部材１０を装着位置に固定することができる。

【0039】

ここで、第１電極装着部材１０のうち、柱部１２２ｄで折り返された位置から第１電極装着部材１０の他端までの長さを長くすると、人体の所定部位に巻きつける長さを短くすることができる。また、第１電極装着部材１０のうち、柱部１２２ｄで折り返された位置から第１電極装着部材１０の他端までの長さを短くすると、人体の所定部位に巻きつける長さを長くすることができる。言い換えると、第１電極装着部材１０のうち、人体の所定部位に巻きつける長さは、柱部１２２ｄによって決まる第１電極装着部材１０の折り返し位置によって調節することができる。

【0040】

このように、調節具１２２を設けることによって、人体の所定部位に巻きつける第１電極装着部材１０の長さを調節することができる。すなわち、調節具１２２ｃを用いることで、所望の装着部位の大きさ（装着したい部位の周りの長さ）に応じて第１電極装着部材１０の長さを変更することができる。また、第１電極装着部材１０の長さを変更することで、装着時の締め付けの強さを変更することもできる。なお、調節具１２２ｃには、２つの開口を通る第１導電バンド１１及びベルト１２１が滑って装着部位での締め付けが緩くならないように、滑り止め加工を施してもよい。

【0041】

ここで、本発明の帯状電極１１２は、導電性を備える炭素繊維布である。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、本発明の帯状電極１１２は、一般に電極として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、第１電極装着部材１０の装着時においては、帯状電極１１２が第１電極装着部材１０の装着部位である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を用いた電極に比べて身体に密着しやすい。すなわち、本発明の帯状電極１１２は、金属板や金属製ワイヤーを用いた電極に比べて身体に対する密着性が高い。したがって、帯状電極１１２によれば、電極カバー１１３と身体の間に隙間が生じたり、身体に対する電極カバー１１３の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、結果として第１電極装着部材１０（電極カバー１１３）と身体の間で局所的に生じる過電流を抑えることができ、通電の際の痛みを生じにくくすることができる。

【0042】

第２電極装着部材２０は、以下で説明する点を除いて第１電極装着部材１０と構成が共通するため、詳細な説明は省略する。第２電極装着部材２０は、第１導電バンド１１に対応する第２導電バンド２１と、第１装着ベルト１２に対応する第２装着ベルト２２とを含む。すなわち、第１導電バンド１１の符号１１１，１１２，１１３，１１３ａ，１１３ｂ，１１４，１１５，１１６は、それぞれ、第２導電バンド２１の符号２１１，２１２，２１３，２１３ａ（不図示），２１３ｂ（不図示），２１４，２１５，２１６に対応している。すなわち、第１装着ベルト１２の符号１２１，１２２，１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄ，１２３，１２３１，１２３２は、それぞれ、第２装着ベルト２２の２２１，２２２，２２２ａ，２２２ｂ，２２２ｃ，２２２ｄ，２２３，２２３１，２２３２に対応している。

【0043】

ここで、帯状電極２１２（第２電極に相当する）は、帯状電極１１２とは異なる極性を有しており、負極又は正極によって構成される。接点２２３には、接続端子２１６と、電気信号出力装置５の導電線５２とが接続される。すなわち、接続端子２１６は、第２装着ベルト２２の接点２２３１に接続される。すなわち、接点２２３２には、電気信号出力装置５から延びる導電線５２が接続される。第１電極装着部材１０と第２電極装着部材２０は、帯状電極１１２と帯状電極２１２の極性のみが異なり、他の構成は共通している。以下同様に、第１電極装着部材１０について説明し、特に言及する場合を除いて第２電極装着部材２０に関する説明を省略する。

【0044】

なお、電気刺激用装着具１は、一対の第１電極装着部材１０及び第２電極装着部材２０を複数備えることができる。この場合、電気信号出力装置５には、第１電極装着部材１０及び第２電極装着部材２０に応じた本数の導電線が設けられる。これにより、人体の複数の部位に対し、同時に電気刺激を与えることができる。なお、一つの電極装着部材を正極（負極）、二つの電極部材を負極（正極）とすることもできる。

【0045】

第１電極装着部材１０及び第２電極装着部材２０を装着し、導電線５１及び５２をそれぞれ接点１２３及び接点２２３に接続して電気信号出力装置５を作動させると、帯状電極１１２及び帯状電極２１２のうちの一方から他方に向かって電流を流すことができる。これにより、第１電極装着部材１０の装着位置と第２電極装着部材２０の装着位置との間の筋肉に電気刺激を与えることができる。ここで、電気信号出力装置５は、予め定められた周波数領域（例えば、４～２０（Ｈｚ））からなる電気信号を帯状電極１１２、帯状電極２１２のそれぞれに出力する。

【0046】

図５は、電気刺激用装着具の装着位置の一例を示す図である。図５（Ａ）は、人体の正面図であり、図５（Ｂ）は、人体の背面図である。例えば、図５に示すように、一対の第１電極装着部材１０及び第２電極装着部材２０のうち、第１電極装着部材１０は、人体の右脚の鼠径部に装着することができる。第２電極装着部材２０は、人体の右脚の膝上に装着することができる。これにより、人体の右脚（右脚の鼠径部と膝上の間）の筋肉を電気刺激することができる。なお、鼠径部とは、大腿四頭筋の起始部となる位置のことである。また、膝上とは、大腿四頭筋の停止部となる位置のことである。

【0047】

ここで、図５の例では電気刺激用装着具１がもう一対の第１電極装着部材１０’及び第２電極装着部材２０’を備えている。この場合、図５に示すように、第１電極装着部材１０’は、人体の左脚の鼠径部に装着することができ、第２電極装着部材２０’は、人体の左脚の膝上に装着することができる。これにより、図５に示す人体の左脚（左脚の鼠径部と膝上の間）の筋肉を電気刺激することができる。このようにして、図５に示す例によれば、両脚に対して同時に電気刺激を与えることができる。ここで、電気刺激を与える部位ごとに電気信号のチャンネルを独立させてもよい。すなわち、電気刺激を与える部位ごとに刺激強度を独立して調整できるように構成してもよい。例えば、図５に示す例では、右脚と左脚とでチャンネルを独立させることができる。

【0048】

なお、第１電極装着部材１０及び第２電極装着部材２０（第１電極装着部材１０’及び第２電極装着部材２０’）の装着位置は、図５で示した装着位置に限られない。例えば、第１電極装着部材１０及び第２電極装着部材２０は、人体の腕部（右腕、左腕）や腰部に装着してもよい。すなわち、ユーザは、装着位置に応じて電気刺激を与える部位を選択することができる。

【0049】

次に、電気信号出力装置５の構成について説明する。図６は、電気信号出力装置５の回路構成を示すブロック図である。

【0050】

電気信号出力装置５は、制御回路５０１と、電源回路５０２と、低周波出力用ドライバ５０３と、発振子５０４と、動作モード選択スイッチ５０５と、リセット回路５０６と、出力調整用メインボリューム５０７と、増幅回路５０８とを備える。

【0051】

制御回路５０１は、ＣＰＵ等からなり、電気信号出力装置５全体の制御を実行する。電源回路５０２は、電気信号出力装置５に対して動作電力を供給する。低周波出力用ドライバ５０３は、制御回路５０１の制御信号に基づいて低周波のパルス信号を出力する。発振子５０４は、所定周波数のクロック信号を制御回路５０１に供給する。動作モード選択スイッチ５０５は、電気信号出力装置５から出力される電気信号による刺激パターン（後述する）を選択するために操作される。リセット回路５０６は、リセット信号を制御回路５０１に供給する。

【0052】

低周波出力用ドライバ５０３から出力された信号は、出力調整用メインボリューム５０７において無段階調整され、増幅回路５０８に出力される。増幅回路５０８は、低周波出力用ドライバ５０３から出力された信号を増幅し、この増幅された信号を電気刺激用装着具１に対して出力する。なお、電気刺激を与える部位ごとに（例えば、右脚と左脚ごとに）チャンネルを独立させる場合には、その部位ごとに（例えば、右脚用及び左脚用で）増幅回路５０８をそれぞれ設けるとともに、各増幅回路５０８から出力される信号の強度を個別に調整するための出力調整サブボリュームを設けることが望ましい。

【0053】

制御回路５０１は、電源回路５０２によるＤＣ６Ｖの電源、及び発振子５０４で励起される例えば２０ＭＨｚのクロック信号に基づいて駆動され、低周波出力用ドライバ５０３に対して制御信号を出力する。低周波出力用ドライバ５０３は、電源回路５０２から供給される上記ＤＣ６Ｖの電圧及び制御回路５０１からの制御信号に基づいて、低周波のパルス信号を出力する。

【0054】

動作モード選択スイッチ５０５は、使用者による図略の操作部の操作により入力される指示に従って、以下に示す第１出力モード及び第２出力モードを切り換えるために操作される。すなわち、動作モード選択スイッチ５０５は、使用者の選択に応じて、第１出力モード又は第２出力モードのいずれか一方を指示する指示信号を制御回路５０１に出力する。制御回路５０１は、動作モード選択スイッチ５０５からの指示信号に従って、第１出力モード又は第２出力モードのいずれかの出力パターンを生成するための制御信号を低周波出力用ドライバ５０３に出力する。低周波出力用ドライバ５０３は、電源回路５０２から供給される上記ＤＣ６Ｖの電圧に基づいて、制御回路５０１からの当該制御信号の示す第１出力モード又は第２出力モードに対応した周波数及び出力タイミングからなる電気信号を生成する。

【0055】

次に、電気信号出力装置５による電気信号の出力パターンを説明する。図７は、電気信号出力装置５による電気信号の出力パターンを示す図である。図７（Ａ）は、電気信号出力装置５による第１出力モードの出力パターンを示す図である。図７（Ｂ）は、第２出力モードの出力パターンを示す図である。

【0056】

第１出力モードは、パルス信号の出力と停止を交互に繰り返す出力パターンで人体を刺激するモードである。パルス信号の出力時間と停止時間は、それぞれ任意で設定することができる。同様に、パルス信号の周波数は任意で設定することができる。例えば、第１出力モードでは、図７（Ａ）に示すように、周波数が２０（Ｈｚ）のパルス信号を連続的に５秒間出力した後に、２秒間出力を停止する刺激パターンが繰り返し実行される。

【0057】

第２出力モードは、パルス信号を出力し続ける出力パターンで人体を刺激するモードである。すなわち、第２出力モードには、パルス信号の出力を停止する時間がない。また、第１出力モードと同様に、パルス信号の周波数は任意で設定することができる。例えば、第２出力モードでは、図７（Ｂ）に示すように、周波数が４（Ｈｚ）のパルス信号を連続的に出力する。

【0058】

また、第１出力モード及び第２出力モードとは異なる第３出力モードを選択できるように構成することもできる。第３出力モードは、図７（Ｃ）に図示するように、第１電極装着部材１０の帯状電極１１２及び第２電極装着部材２０の帯状電極２１２の極性が互いに所定周期で交互に入れ替わるように構成されている（言い換えると、極性反転を実施している）。すなわち、第３出力モードでは、電圧値が徐々に上昇する漸増パターンと電圧を一定値に保持する保圧パターンとを連続させた特殊刺激モードを有しており、刺激停止時間を挟んで隣接する特殊刺激モードの極性を互いに異ならせている。

【0059】

例えば、第１電極装着部材１０を右脚に装着し、第２電極装着部材２０を左脚に装着した状態で、極性反転を実施することにより、左右両脚を交互に電気刺激することができる。ここで、左右両脚を電気刺激する別の方法として、腰と右脚、腰と左脚の二チャンネル構成とすることも考えるが、この方法では電極の装着作業が煩雑となる。本実施形態によれば、一チャンネル構成で、二つの異なる刺激部位を電気刺激できるため、電極の装着作業が容易になる。

【0060】

極性反転を実施した場合、極性反転前後の電圧差（言い換えると、バックパルス）により人体に痛みが発生し易い。本実施形態によれば、帯状電極１１２が炭素繊維からなる織物によって構成され、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を用いた電極に比べて身体に密着しやすい。したがって、極性反転を実施した場合の課題である痛みを軽減することができる。

【0061】

なお、特殊刺激モードによる刺激時間は、好ましくは、２秒～６秒であり、より好ましくは、３秒又は５秒である。刺激休止時間は、好ましくは１～３秒であり、より好ましくは、２秒である。特殊刺激モードを構成する漸増パターン及び保圧パターンの時間割合は、周波数によって変動するための、特に限定しない。また、特殊刺激モードを構成する各パルス波は、電圧値が目標電圧値に向かって漸増するように方形波をなましたなまし方形波から構成することが望ましい。

【0062】

次に、電気刺激用装着具１及び電気信号出力装置５の使用方法について説明する。
（１）ステップ１において、まず、ユーザは、第１導電バンド１１の電極カバー１１３及び帯状電極１１２（第２導電バンド２１の電極カバー２１３及び帯状電極２１２）に液体を含浸させる。その後、ユーザは、図４で説明した方法によって、第１電極装着部材１０と第２電極装着部材２０とを装着する。すなわち、第１導電バンド１１及び第１装着ベルトを組み合わせて第１電極装着部材１０を形成し、第２導電バンド２１及び第２装着ベルトを組み合わせて第２電極装着部材２０を形成する。そして、ユーザは、第１電極装着部材１０と第２電極装着部材２０とを所定部位に巻き付けて装着する。このとき、ユーザは、電気刺激を与える部位を挟む位置に、第１電極装着部材１０と第２電極装着部材２０とを装着する。

【0063】

（２）ステップ２において、ユーザは、電気信号出力装置５から延びる導電線５１を、第１電極装着部材１０の接点１２３２（接点１２３）に接続し、電気信号出力装置５から延びる導電線５１Ｂを、第２電極装着部材２０の接点２２３２（接点２２３）に接続する。

【0064】

（３）ステップ３において、ユーザは、電気信号出力装置５の操作部を操作し、電気信号出力装置５に電源を投下するとともに、上記第１出力モード及び第２出力モードのうちいずれかの出力モードを選択して、電気信号出力装置５を動作させる。電気信号出力装置５から出力された電気信号は、第１電極装着部材１０及び第２電極装着部材２０を介して人体に伝達される。すなわち、第１電極装着部材１０と第２電極装着部材２０との間で電流が流れ、第１電極装着部材１０が装着された部位と第２電極装着部材２０が装着された部位の間の筋肉に電気刺激が与えられる。

【0065】

以上、本実施形態では、導電性の金属板や金属製ワイヤーに比べて柔軟性が高い炭素繊維製の糸を用いて織られた布で帯状電極１１２を構成しているため、装着時において、第１導電バンド１１の電極カバー１１３が身体の凹凸に合わせて密着しやすくなる。言い換えると、帯状電極１１２によれば、電極カバー１１３と身体の間の隙間が形成されにくくなるため、この隙間を原因として生じる過電流による痛みを生じにくくできる。

【0066】

また、本実施形態では、接続端子１１６と接点１２３１（接点１２３）を互いに着脱可能となるように構成しているため、第１導電バンド１１を第１装着ベルト１２から取り外すことができる。したがって、第１導電バンド１１が汚れた場合（特に身体に接触する電極カバー１１３が皮脂等で汚れた場合）、第１導電バンド１１のみを取り外して洗浄（例えば、洗濯）することが可能である。また、第１導電バンド１１が経年劣化した場合、第１導電バンド１１のみを取り替えて第１装着ベルト１２を使い回すことができる。

【0067】

また、第１導電バンド１１を単体で流用することができるため、第１装着ベルト１２を他の形状の装着用ベルトに変更して使用することができる。例えば、第１装着ベルト１２は、以下の変形例で説明する第１装着ベルト１２’に変更することができる。

【0068】

（変形例）
図８は、本実施形態の変形例における第１装着ベルト１２’を示す図である。図８（Ａ）は、第１装着ベルト１２’の一方の面を示す図であり、図８（Ｂ）は、第１装着ベルト１２’の他方の面を示す図である。第１装着ベルト１２’は、上述の第１装着ベルト１２のベルト１２１に相当し、第１導電バンド１１とともに使用される（後述する）。第１装着ベルト１２’は帯状に形成されており、接点１２３’と、複数の穴部１２４’とが設けられている。

【0069】

接点１２３’は、上述した接点１２３に相当する。接点１２３’は、第１装着ベルト１２’の長手方向における一端側に設けられている。複数の穴部１２４’は、第１装着ベルト１２’の他端側から第１装着ベルト１２’の長手方向に沿って所定間隔で設けられている。

【0070】

接点１２３’は、第１装着ベルト１２’の一方の面（図８（Ａ）参照）及び他方の面（図８（Ｂ）参照）から突出している。ここで、接点１２３’のうち第１装着ベルト１２’の一方の面から突出した部分を接点１２３１’（第１突出部に相当する）といい、接点１２３’のうち第１装着ベルト１２’の他方の面から突出した部分を接点１２３２’（第２突出部に相当する）という。接点１２３１’は、上述した接点１２３１に相当し、接点１２３３は、上述した接点１２３２に相当する。このように、接点１２３’は、接点１２３と構成が共通するため、詳細な説明を上記説明に代えて省略する。後述するように、接続端子１１６と接点１２３’を用いて第１導電バンド１１と第１装着ベルト１２’を組み合わせることにより、第１電極装着部材１０’を構成することができる

【0071】

図９は、第１導電バンド１１及び第１装着ベルト１２’の使用方法を示す図である。まず、第１導電バンド１１の接続端子１１６と、第１装着ベルト１２’の接点１２３１’を接続する。これにより、第１導電バンド１１の一端と第１装着ベルト１２’の一端とが繋がり、図９（Ａ）に示す帯状の第１電極装着部材１０’を構成することができる。

【0072】

図９（Ｂ）～図９（Ｄ）では、第１電極装着部材１０’の装着手順を示している。まず、第１導電バンド１１の長手方向における他端側（接続端子１１６が設けられていない側）から順に、電極カバー１１３を人体の所定部位に接触させつつ、第１導電バンド１１を巻き付けると、図９（Ｂ）に示す状態になる。続けて、図９（Ｃ）に示すように第１導電バンド１１に重ねて第１装着ベルト１２’を巻き付ける。そして、図９（Ｃ）の一点鎖線の矢印で示すように、第１装着ベルト１２’の長手方向における他端側（複数の穴部１２４’が設けられている側）を巻き付ける。その後、接点１２３２’をいずれかの穴部１２４’に挿通させるように嵌め込むと、図９（Ｄ）に示す状態となる。言い換えると、接点１２３２’がいずれかの穴部１２４’と嵌合すると、第１電極装着部材１０’を装着位置に留めることができる。このようにして、第１電極装着部材１０’は、装着位置に固定される。なお、穴部１２４’は複数設けられているため、ユーザは、いずれかの穴部１２４’を適宜選択すればよい。例えば、ユーザは、装着時の締め付け具合に応じていずれかの穴部１２４’を選択すればよい。第１電極装着部材１０’が装着された状態において、接点１２３２’は穴部１２４’から突出しており、導電線５１の先端と接続することができる。

【0073】

以上、変形例では、第１装着ベルト１２’に設けられた複数の穴部１２４’のみを用いれば、第１電極装着部材１０のように連結具１２２を用いておらず、第１装着ベルト１２’に設けられた穴部１２４’と接点１２３２’を用いて、より簡易な構成で第１電極装着部材１０’を装着することができる。

【0074】

また、第１電極装着部材１０の長さが装着したい部位周りの長さに合わない場合、調節具１２２ｃを用いて、第１電極装着部材１０を巻き付ける前又は第１電極装着部材１０を巻き付けた後で長さを調整する必要がある。一方、変形例の第１電極装着部材１０’は、装着したい部位に電極カバー１１３を当接させつつ、第１導電バンド１１から順に巻き付けて装着される。このため、装着したい部位周りの長さに合わせて第１電極装着部材１０’の長さが決まるため、使用者は第１電極装着部材１０’の長さを調整する必要がない。

【0075】

（実施例）
以下、本発明について、実施例を示してより具体的に説明する。体格が互いに異なる二人の被験者A及びBを対象として、従来のベルト型ゴム電極（比較例）とベルト型カーボン電極（実施例）との最大電圧値（Vpeak）及び実効電流値（Irms）を測定して比較した。比較例のベルト型ゴム電極は、帯状に延びるシリコンゴムをベルトに張り付けることにより構成した。ベルト型カーボン電極は、トレカ（登録商標）のＴ３００―３０００（品番）からなる炭素繊維を綾織してシート状に形成することにより構成した。これらのベルト型ゴム電極及びベルト型カーボン電極をそれぞれ水に所定時間浸漬させて含水処理した後に、被験者に装着した。

【0076】

電気信号出力装置には、株式会社ホーマーイオン研究所製のパルストレーナーを使用した。図１０は、電気信号出力装置と被験者とを電気的に接続する接続回路の概略図である。被験者A（B）の右脚の膝上に一方の極性のベルト型電極を巻き付け、左脚の膝上に他方極性のベルト型電極を巻き付け、座位で最大電圧値（Vpeak）及び実効電流値（Irms）を測定した。なお、被験者Ａの左脚及び右脚の膝上周径はそれぞれ４０．５ｃｍ及び４０ｃｍであった。被験者Ｂの左脚及び右脚の膝上周径はそれぞれ５２ｃｍ及び５２．５ｃｍであった。

【0077】

２０Ｈｚの周波数で電気刺激を断続的に３分間行い、この間の最大電圧値（Vpeak）及び実効電流値（Irms）を測定した。具体的には、図７に示すモード（極性反転モード）にしたがって、漸増パターン：３５７０mSec、保圧パターン：２９３０mSec、刺激停止時間：５００mSecに設定して、電気刺激を行った。試験を３回行い、夫々の試験における最大電圧値（Vpeak）及び実効電流値（Irms）を求めた後、算術平均値を求めた。電圧計には、Ｔｅｋｔｒｏｎｉｘ社製のＴＤＳ－２０２４Ｂを使用した。電流計には、ＩＷＡＴＳＵ社製のＶＯＡＣ２２を使用した。試験結果を表１に示す。

【表1】

【0078】

表１に示す結果から、ベルト型カーボン電極は、ベルト型ゴム電極よりも低い電圧で電流値が高まることがわかった。したがって、ベルト型カーボン電極は、ベルト型ゴム電極よりも優しい刺激感覚で強い筋肉運動が得られると考えられる。言い換えると、ベルト型カーボン電極は、ベルト型ゴム電極よりも抵抗値が低くなることがわかった。

【符号の説明】

【0079】

１ 電気刺激用装着具
１０ 第１電極装着部材
１１ 第１導電バンド
１１１ バンド
１１２ 帯状電極
１１３ 電極カバー
１１４ 帯状電極収納部
１１５ 導電板
１１６ 接続端子
１２ 第１装着ベルト
１２１ バンド
１２２ 連結具
１２２ａ メス部材
１２２ｂ オス部材
１２２ｃ 調節具
１２３ 接点
１２’ 第１装着ベルト
１２３’ 接点
１２４’ 穴部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】