特許 7573390 電気刺激装置

(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】2024-10-17

(45)【発行日】2024-10-25

(54)【発明の名称】電気刺激装置

(51)【国際特許分類】

   A61N 1/36 20060101AFI20241018BHJP

   A61H 15/00 20060101ALI20241018BHJP

【ＦＩ】

A61N1/36

A61H15/00 320C

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020140652

(22)【出願日】2020-08-24

(65)【公開番号】P2022036444

(43)【公開日】2022-03-08

【審査請求日】2023-05-23

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】599083411

【氏名又は名称】株式会社 ＭＴＧ

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(72)【発明者】

【氏名】松下 剛

【審査官】段 吉享

(56)【参考文献】

【文献】中国実用新案第２１０８１２４１２（ＣＮ，Ｕ）

【文献】韓国公開特許第１０－２００９－０１０５１３９（ＫＲ，Ａ）

【文献】特開２００３－０００７３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２９５８３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／１２１８１６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｎ １／３６

Ａ６１Ｈ １５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも手のひらとの接触面において、一定の対向方向に沿って対向して配置される第１電極および第２電極と、
前記第１電極および前記第２電極の間に手のひらを介して前記一定の対向方向に沿った電流を流し、手のひらに電気刺激を付与する制御部と
を備える把持可能な略球形の電気刺激装置であって、
前記第１電極および前記第２電極は、手のひらと接触する前記接触面としての半球面に設けられ、
前記第１電極を外観上複数に区分する絶縁性の区分部および前記第２電極を外観上複数に区分する絶縁性の区分部が設けられ、
前記区分部によって複数に区分された前記第１電極は、前記電気刺激装置の内部で導通しており、
前記区分部によって複数に区分された前記第２電極は、前記電気刺激装置の内部で導通している
電気刺激装置。

【請求項2】

前記接触面は、前記第１電極または前記第２電極を構成する導電部材によって構成され、
前記接触面の反対側の表面は絶縁部材によって構成される
請求項１に記載の電気刺激装置。

【請求項3】

前記第１電極および前記第２電極の間を流れる電流を検知する電流検知部が設けられ、
前記制御部は、電気刺激用の刺激電流を流す前に前記第１電極および前記第２電極の間に前記刺激電流よりも弱い検知電流を流し、前記電流検知部によって前記検知電流が検知された場合に前記刺激電流を流す
請求項１または２に記載の電気刺激装置。

【請求項4】

前記接触面と、その反対側の表面を区分する環状の環状区分部が設けられ、
当該環状区分部には、前記電気刺激装置の動作状態を発光により表示する発光部が設けられる
請求項１から３のいずれかに記載の電気刺激装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気刺激装置に関する。

【背景技術】

【0002】

社会の高齢化が進展する中で、高齢者の生活の質（ＱＯＬ：Quality of Life）の向上が大きな社会的課題となっている。ＱＯＬの向上においては、高齢者が自分の手で日常生活動作（ＡＤＬ：Activities of Daily Living）を行えるように支援することが重要である。そのための一つの方策として、加齢に伴う身体能力の低下を抑え、ＡＤＬを行う身体能力を維持するための各種トレーニング装置の開発が盛んに行われている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００３－７３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明者は、身体の様々な部位のうち、手の筋肉に着目して検討を行った。手の筋肉、特に起始と停止が手の中にある内在筋は握力の発生に深く関与するが、従来トレーニングが難しい筋肉とされていた。加齢により内在筋が衰え握力が低下すると、指でものをつまむ、手のひらでものを掴む、手でものを握り続ける等の基本動作に支障をきたすため、効果的なトレーニングができればＡＤＬ支援およびＱＯＬ向上に貢献しうる。

【0005】

特許文献１には、手のひらの一カ所を集中的に刺激することが可能な電気刺激装置が開示されている。しかし、この電気刺激装置の目的は、筋肉のトレーニングではなく、精神的ストレスを和らげることであり、手のひらの中央にある「労宮（自律神経症状や不安に対して鎮静効果があると言われているツボ）」（特許文献１の段落００５６）を集中的に刺激するための特有の電極構造を有している。すなわち、上記のツボに対応する中央部に設けられる第１の電極（４１：特許文献１中の符号（以下同様））と、それを環状に囲む第２の電極（４２）が設けられている。このような電極構造によって、第１の電極（４１）を介してツボに局所的に電気刺激を与えることができるが、手のひら面におけるツボ以外の領域に広がる筋肉をトレーニングすることはできない。

【0006】

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、手のひらの筋肉を効果的にトレーニングすることのできる電気刺激装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明のある態様の電気刺激装置は、把持可能な形状に構成され、少なくとも手のひらとの接触面において対向して配置される第１電極および第２電極と、第１電極および第２電極の間に手のひらを介して電流を流し、手のひらに電気刺激を付与する制御部とを備える。

【0008】

この態様によれば、手のひらの筋肉を効果的にトレーニングすることができる。すなわち、手のひらの筋肉は概ね手首側から指先側に向かって延びているが、本態様の電気刺激装置を把持する際に、第１電極と第２電極の対向方向を手のひらの筋肉の延在方向に合わせることにより、電流を手のひらの筋肉に沿って流すことができるので、効果的にトレーニングすることができる。

【0009】

本発明の別の態様の電気刺激装置は、把持可能な形状の手のひら電気刺激装置と、前腕に取付可能な前腕電気刺激装置とが互いに接続される。手のひら電気刺激装置は、少なくとも手のひらとの接触面に配置される手のひら電極を備える。前腕電気刺激装置は、前腕との接触面に配置される前腕電極を備える。そして、手のひら電極および前腕電極の間に電流を流し、手のひらから前腕にかけて電気刺激を付与する制御部が設けられる。

【0010】

この態様によれば、手のひらと前腕の間に延在する外在筋を効果的にトレーニングすることができる。上述の通り、指でものをつまむ、手のひらでものを掴む、手でものを握り続ける等の握力に関わる基本動作には内在筋が深く関与するが、このうち、手のひらでものを掴む、手でものを握り続ける等の動作には外在筋も深く関与する。したがって、本態様の電気刺激装置によれば、外在筋を効果的にトレーニングして、握力の低下を防止することができる。

【0011】

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、手のひらの筋肉を効果的にトレーニングすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】第１実施形態の電気刺激装置の外観を示す斜視図である。

【図2】第１実施形態の電気刺激装置の下半球面を底部から見た平面図である。

【図3】第１実施形態の電気刺激装置の機能を表すブロック図である。

【図4】第１実施形態の電気刺激装置の上半球面を頂部から見た平面図である。

【図5】図２および図４のＡ－Ａ断面図である。

【図6】図２および図４のＢ－Ｂ断面図である。

【図7】電気刺激モードにおいて推奨される第１実施形態の電気刺激装置の把持の仕方を示す斜視図である。

【図8】電気刺激モードにおいて推奨される第１実施形態の電気刺激装置の把持の仕方を示す上面図である。

【図9】第１実施形態の電気刺激装置の電気刺激モードの処理を示すフローチャートである。

【図10】第１実施形態の電気刺激装置の電気刺激付与プログラムの構成例を示す図である。

【図11】第１実施形態の電気刺激装置において、異なる周波数の電気刺激を発生させる手法を示す図である。

【図12】第１実施形態の電気刺激装置の電気刺激モードの使用前後における手指先の血流変化を測定した結果を示す図である。

【図13】第１実施形態の電気刺激装置を使用したグループと使用しなかったグループの握力およびピンチ力の変化を示す図である。

【図14】第２実施形態の電気刺激装置の構成を示す図である。

【図15】第２実施形態の電気刺激装置の機能を表すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

初めに本実施形態の概要を説明する。本実施形態に係る電気刺激装置は、手で把持可能な略球形の装置である。装置の下半球側（南半球側）の表面が導電性シリコーン等の導電部材で形成され、それを電極として手のひらの筋肉に電気刺激を付与する。この電極は、手のひらの手首側から指先側に向かって電流を流す配置となっているため、その方向に延在する手のひらの筋肉を効果的にトレーニングすることができる。

【0015】

以下、本発明の実施形態の一例を説明する。同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。各図面では、説明の便宜のため、構成要素の一部を適宜省略し、その寸法を適宜拡大、縮小する。各図面における上下左右等の方向は、その図面における符号の向きを基準に記述するものとする。本明細書において二つの構成要素の間の関係を表す「当てる」、「接触」、「固定」、「取り付け」等の用語は、特に明示がない限り、言及している条件を二者が直接的に満たす場合の他に、他の部材を介して満たす場合も包含する。

【0016】

図１は第１実施形態に係る電気刺激装置１の外観を示す斜視図である。電気刺激装置１は全体として略球形の形状をしており、手で把持可能な大きさで構成されている。以降の説明においては、略球形の電気刺激装置１を地球に例えて、上半球を北半球、上半球における頂部を北極、下半球を南半球、南半球における底部を南極、上半球と下半球を隔てる環状部を赤道、上半球の頂部から下半球の底部に向かう方向を経度方向、経度方向と垂直な方向あるいは赤道部と平行な方向を緯度方向等と適宜記載する。

【0017】

電気刺激装置１の表面は、赤道を構成する環状区分部２により、北半球面ないし上半球面３と、南半球面ないし下半球面４に区分されている。電気刺激装置１を手で把持して電気刺激を付与する際の詳細は後述するが、下半球面４が手のひらとの接触面となり、上半球面３が指先（好ましくは人差し指、中指、薬指、小指の第二関節より先の部分）によって上から押さえられて把持状態が維持される。また、環状区分部２には電気刺激装置１の動作状態を発光により表示する環状の発光部が設けられる。

【0018】

ここで、電気刺激装置１は、手で把持しやすいように、球形よりもややつぶれた形状となっている。具体的には、上下方向あるいは北極と南極を結ぶ方向の長さが、円形の環状区分部２すなわち赤道の直径よりも小さくなっている。具体的な寸法の数値例としては、上下方向の長さを54mmから70mm、より好ましくは62mm、環状区分部２の直径はそれより大きく60mmから76mm、より好ましくは68mmとすることができる。このように上下方向の長さを比較的小さくすることで、指先が上半球面３に届きやすくなり、指先の力で電気刺激装置１を把持しやすくなる。また、後述するように上半球面３には電気刺激装置１の操作を行う操作部が設けられるため、上記のような形状とすることで操作がしやすくなる。

【0019】

電気刺激装置１の表面には、頂部（北極）および底部（南極）を除く略全面に亘って凹凸構造５が設けられる。凹凸構造５は、電気刺激装置１の表面の略全面に亘って略隙間なく配置された多数の三角錐状の突起部５Ａと、それぞれ円形の頂部および底部を包囲する包囲部５Ｂによって構成される。電気刺激装置１を手で把持した際に、各突起部５Ａおよび各包囲部５Ｂが手の各部の皮膚および筋肉に刺激を与えることで、ストレッチ効果やトレーニング効果が得られる。

【0020】

突起部５Ａおよび包囲部５Ｂの表面の材質は適宜選択可能であるが、手に対する刺激や負荷が過大にならないように、適度な弾性を備えた材料を選択するのが好ましい。例えば、ゴム状のシリコーンを使用する。なお、後述するように、上半球面３は絶縁部材で構成され、下半球面４は導電部材で構成されるため、シリコーンを使用する場合、上半球面３の突起部５Ａおよび包囲部５Ｂの表面には絶縁性シリコーンを使用し、下半球面４の突起部５Ａおよび包囲部５Ｂの表面には導電性シリコーンを使用する。

【0021】

三角錐状の各突起部５Ａの高さや底面形状は、ストレッチ効果またはトレーニング効果を最大化するために適宜調整可能である。例えば、高さおよび底面形状を全ての突起部５Ａにおいて同一としてもよい。また、突起部５Ａ間の隙間を減らすために、複数の底面形状の突起部５Ａを組み合わせて電気刺激装置１の表面に敷き詰めるようにしてもよい。さらに、手の各部に対して異なる強さの刺激を与えることを目的として、突起部５Ａの高さを変えてもよい。

【0022】

電気刺激装置１の頂部および底部を包囲する包囲部５Ｂの底面形状は、頂部および底部の形状（本実施形態では円形）と、包囲部５Ｂに隣接する突起部５Ａとの間のスペースを略隙間なく埋められるように適宜決定される。また、上半球面３における包囲部５Ｂは、突起部５Ａと同様に突起を有している。後述する図５でも示されるように、包囲部５Ｂの突起は、頂部の表面よりも高い位置まで突出しているため、電気刺激装置１を手で把持した際に、手が意図せず頂部表面に触れることを防止し、頂部に設けられる操作部６の誤操作を防止することができる。一方、下半球面４における包囲部５Ｂは突起を有さず、電気刺激装置１の底部と段差なく繋がっている。これは、底部には操作部が設けられないため誤操作の恐れがなく、また手のひらとの密着性を上げて効率的に電気刺激を付与するためである。

【0023】

電気刺激装置１の頂部すなわち北極には、電気刺激装置１を操作する操作部６が設けられる。操作部６の詳細は後述するが、操作部６を頂部に配置することには利点がある。後述する図８でも示されるように、電気刺激装置１が手に電気刺激を付与する際には、電気刺激装置１の底部が手のひらの中央部に接触するように配置されるので、指先が頂部にある操作部６までは届きにくい。したがって、電気刺激時における誤操作を防止できる。電気刺激時にユーザが何らかの操作をしたい場合、電気刺激を付与していない方の手で操作部６を操作すればよい。また、操作部６には電気刺激レベルを表示する電気刺激レベル表示部が設けられるので、ユーザは電気刺激装置１を把持したまま電気刺激レベルを容易に確認できる。

【0024】

電気刺激装置１の表面は、その頂部から底部に向かう経度方向に放射状に延びる四本の放射状区分部７によって区分される。各放射状区分部７は絶縁部材によって構成され、導電部材で構成される下半球面４を互いに絶縁された四つのセグメントに分割する。後述するように、本実施形態では、これらのセグメントが電極を構成し、手のひらの筋肉に電気刺激を付与する。一方、上半球面３は元々絶縁部材で構成されているため、放射状区分部７によって電気的に絶縁すること自体に意味はない。しかし、放射状区分部７を上半球面３にも構成することにより、下半球面４と統一感のある外観を構成でき、ユーザに電極等の技術的な構成を意識させずに済む。

【0025】

経度方向の各放射状区分部７は、赤道を構成する緯度方向の環状区分部２を四分割する位置で交差する。各交差点では、放射状区分部７と環状区分部２が直交し、環状区分部２が放射状区分部７を上下に分断する。放射状区分部７は絶縁部材であるため、このように上下に分断されても機能上は問題ない。一方、環状区分部２は分断のない完全な環状となるため、電気刺激装置１の動作状態を環状の発光により示す発光部を設けることができる。

【0026】

図２は、電気刺激装置１の下半球面４を底部（南極方向）から見た平面図である。底部には、円形のＵＳＢ接続部８が設けられる。図２（Ａ）で示されるように、電気刺激装置１の使用時には、ＵＳＢ接続部８は、ゴム等の弾性絶縁材料でできたＵＳＢキャップ８１によって内部を被覆し、手のひらが内部に接触したり、トレーニングによる汗が内部に浸入したりすることを防止する。

【0027】

図２（Ｂ）はＵＳＢキャップ８１を開けたＵＳＢ接続部８の内部を示し、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）規格に対応したＵＳＢプラグが挿抜されるＵＳＢポート８２と、ＵＳＢキャップ８１の基部８３（断面）と、ＵＳＢキャップ８１の裏側に設けられる凸形状の係止部を受けてＵＳＢキャップ８１の閉状態を保持する凹状係止部８４が設けられる。ユーザは、電気刺激装置１の不使用時に、ＵＳＢキャップ８１を開け、ＵＳＢポート８２を介して電気刺激装置１を充電できる。また、スマートフォン、タブレット、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置をＵＳＢポート８２を介して電気刺激装置１に接続し、電気刺激装置１からのデータの読み取りを行ったり、電気刺激装置１の操作や設定情報の変更を行ったりすることができる。

【0028】

図２に示される下半球面４は、前述の通り電気刺激装置１による電気刺激付与時に手のひらとの接触面となる。本図における上側が指先側、本図における下側が手首側となるように把持したとき、上下方向に延びる手のひらの筋肉を効果的にトレーニングすることができる。すなわち、導電性の下半球面４を絶縁性の放射状区分部７で区分してできる四つの導電性セグメントを時計回りに４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄとした場合、本図における上側に配置される導電性セグメント４Ａおよび４Ｂを電気刺激装置１の内部で導通して同電位の第１電極４１とし、本図における下側に配置される導電性セグメント４Ｃおよび４Ｄを電気刺激装置１の内部で導通して同電位の第２電極４２とする。

【0029】

このように、第１電極４１および第２電極４２は、少なくとも手のひらとの接触面において、一方（上側）から他方（下側）に向かって対向して配置される。そして、後述する制御部により第１電極４１と第２電極４２の間に手のひらを介して対向方向（上下方向）に沿った電流を流し、手首側（下側）から指先側（上側）に向かって延在する手のひらの筋肉に効果的に電気刺激を付与できる。また、第１電極４１および第２電極４２を構成する各導電性セグメント４Ａ～４Ｄを、電極の対向方向と直交する左右方向にも延在する幅広形状とすることで、手のひらの一部が下半球面４に適切に接触していない場合も、それ以外の接触部分を介して電流を流すことができる。なお、上記の説明と上下を逆にして電気刺激装置１を把持しても同様の効果が得られる。つまり、上記とは逆に、本図における上側が手首側、本図における下側が指先側となるように電気刺激装置１を把持してもよい。

【0030】

ここで、導電性セグメントあるいは第１電極／第２電極の構成の方法は様々なものが考えられる。例えば、放射状区分部７の本数は図示される４本に限らず、２本以上の任意の本数でよい。例えば、放射状区分部７が２本の場合は、図２において左右に延びる２本の放射状区分部７のみを残し、上下に延びる２本の放射状区分部７を除くことができる。この場合、図２の上下に２つの導電性セグメントができるが、図２の例と同様に上側の導電性セグメントを第１電極４１とし、下側の導電性セグメントを第２電極４２とする。

【0031】

また、放射状区分部７が４本より多い場合も、基本的には上記と同様に、上側の導電性セグメントと下側の導電性セグメントをグループ分けし、前者で第１電極４１を構成し、後者で第２電極４２を構成すればよい。このように導電性セグメントの数を増やせば、下半球面４における手のひらの各部の接触状態（接触抵抗）に応じて流れる電流量をきめ細かく変えることができる。

【0032】

なお、このように導電性セグメントの数が多い場合は、第１電極４１または第２電極４２を構成する導電性セグメントをさらにサブグループに分けてもよい。例えば、放射状区分部７が８本の場合で、第１電極４１が上側の四つの導電性セグメントで構成される場合、その導電性セグメントを左から奇数番目（１、３）のサブグループと、偶数番目（２、４）のサブグループに分けて、各サブグループに異なる電位を印加してもよい。同様に下側の第２電極４２でも奇数番目と偶数番目の導電性セグメントをサブグループ化すれば、奇数番目の導電性セグメントに対応する第１電極／第２電極の組と、偶数番目の導電性セグメントに対応する第１電極／第２電極の組を形成して、より複雑なパターンの電気刺激を付与することができる。このとき、奇数番目の導電性セグメントに対応する第１電極／第２電極の間で流れる電流の向きと、偶数番目の導電性セグメントに対応する第１電極／第２電極の間で流れる電流の向きを、互いに逆向きとしてもよい（前者が上向きの場合は後者が下向きとなる）。

【0033】

また、本実施形態では、放射状区分部７で下半球面４を区分して導電性セグメントを形成しているが、区分の仕方はこれに限られない。例えば、図２で、上下方向の区分部は設けずに、左右方向の複数の区分部のみで導電性セグメントを形成してもよい。例えば、図２の中央において下半球面４を上部領域と下部領域に二分割する主区分部に加え、さらに上部領域と下部領域をそれぞれ上下に分割する副区分部を設けてもよい。このとき、副区分部によって上部領域と下部領域にはそれぞれ複数の導電性セグメントが形成されるが、図２の例と同様に上部領域の複数の導電性セグメントで第１電極４１を構成し、下部領域の複数の導電性セグメントで第２電極４２を構成することができる。また、区分部は直線状に限らず、曲線状でもよい。例えば、波線状の区分部としてもよい。

【0034】

以上の例では、線状の区分部で区分された全ての導電性セグメントに通電していたが、一部の導電性セグメントに通電するようにしてもよい。例えば、図２の例で、導電性セグメント４Ａと４Ｂの一方のみに通電して第１電極４１とし、導電性セグメント４Ｃと４Ｄの一方のみに通電して第２電極４２としてもよい。このとき、導電性セグメント４Ａと４Ｄに通電する場合、図の左側において上下方向に電流が流れ、導電性セグメント４Ｂと４Ｃに通電する場合、図の右側において上下方向に電流が流れ、導電性セグメント４Ａと４Ｃに通電する場合、図の左上（４Ａ）と右下（４Ｃ）を結ぶ斜め方向に電流が流れ、導電性セグメント４Ｂと４Ｄに通電する場合、図の右上（４Ｂ）と左下（４Ｄ）を結ぶ斜め方向に電流が流れる。このような通電パターンにより、手のひらの対応部位の筋肉を集中的にトレーニングすることができる。また、このような様々な通電パターンを取り入れてトレーニングプログラムを構成することで、手のひらの全体および各部位の筋肉を効果的にトレーニングすることができる。

【0035】

また、上記のように、導電性の下半球面４を線状の区分部で導電性セグメントに区分する手法は、手のひらと導電性セグメントの接触面積を最大化するという観点で好適であるが、これ以外の手法で導電性セグメントを形成してもよい。例えば、下半球面４を絶縁性の材料で構成した上で、そこに第１電極４１および第２電極４２を構成する任意の形状の導電性セグメントを後から配置してもよい。

【0036】

以上のように、導電性セグメントあるいは第１電極／第２電極の構成の方法は様々なものがあるが、どのような方法を採用したとしても、第１電極と第２電極を図２における上下方向に沿って対向して配置し、その対向方向（上下方向）に流れる電流が、それに直交する左右方向に流れる電流に比べて大きくなるように構成すれば、上下方向に延在する手のひらの筋肉を効果的にトレーニングするという本実施形態の効果を奏する。

【0037】

図３は、電気刺激装置１の機能を表すブロック図である。演算処理装置である制御部９は、操作部６、接触検知部１０、指センサ１１、通信部１２、電源１３、第１電極４１、第２電極４２、振動部１４、第１発光部１５、第２発光部１６等の各機能ブロックと接続されて電気刺激装置１の制御を行う。

【0038】

操作部６は、図１にも示されるように、電気刺激装置１の頂部に設けられ、電気刺激装置１の操作を行う。ユーザが操作部６を操作すると、その操作に応じた操作信号が生成され、制御部９はそれに基づく制御を実行する。

【0039】

接触検知部１０は、電気刺激装置１による電気刺激付与を行う前に、電気刺激付与対象である手のひらが電気刺激装置１の下半球面４に接触していることを検知する。本実施形態では、接触検知部１０は、第１電極４１および第２電極４２の間を流れる電流を検知する電流検知部として構成される。すなわち、手のひらが電気刺激装置１の下半球面４に適切に接触している場合、手のひらを介して第１電極４１と第２電極４２の間に電流が流れるため、その電流を検知することで手のひらの接触を検知できる。

【0040】

後述するように、手のひらの接触検知を行うための検知電流は、電気刺激の付与に使用される刺激電流よりも弱くすることが好ましい。接触検知のためには最低限の微弱電流で足りる上、接触が確立されていない状態で刺激電流と同程度の検知電流を無理に流そうとすると電気刺激装置１に過大な負荷がかかる恐れがあるためである。なお、接触検知部１０は、上記の電流検知に限らず、その他の検知手法を用いたものでもよい。例えば、下半球面４に圧力センサを設け、そこで測定された圧力に基づいて手のひらの接触検知を行う構成としてもよいし、下半球面４に光学センサを設け、そこで測定された光量等の変化により手のひらが下半球面４を覆ったことを検知する構成としてもよいし、下半球面４に静電容量センサを設け、そこで測定された静電容量の変化に基づいて手のひらの接触検知を行う構成としてもよい。

【0041】

指センサ１１は、指の各種状態の測定を行うセンサであり、手のひらとの接触面の反対側の表面である上半球面３に設けられる。電気刺激装置１を手で把持して電気刺激を付与する際は、下半球面４が手のひらとの接触面となり、上半球面３には指先が載置される。したがって、上半球面３に指センサ１１を設けることにより、手のひらに電気刺激を付与するのと同時に指の状態を測定できる。なお、指センサ１１は上半球面３に露出して設けられる必要はなく、上半球面３に載置された指の状態を直接的または間接的に測定できるものであればよい。したがって、指センサ１１は上半球面３に埋設してもよく、電気刺激装置１の外観を保つことができる。

【0042】

また、電気刺激装置１の下半球側は電気刺激付与のための構成を設ける必要があり装置内のスペースに余裕がないが、上半球側は比較的余裕がある。このような余裕スペースに指センサ１１を設けることにより、装置内のスペース活用効率を向上させることができる。

【0043】

指センサ１１としては様々な種類のセンサを使用できるが、例えば、指の押圧から電気刺激装置１の把持の状態を測定する圧力センサ、指の温度を測定する温度センサ、指の湿度を測定する湿度センサ、指の脈拍を測定する脈拍センサ、人体から発せられる赤外線を検知する焦電センサ等の光学センサ、静電容量の変化により指の接触を検知する静電容量センサ等を目的に応じて適宜使用できる。また、これらのセンサで取得可能なデータに基づいて、電気刺激装置１が手で把持されたことを検知できるので、接触検知部１０に加えて、または接触検知部１０に代えて、これらの指センサ１１で接触検知を行ってもよい。

【0044】

指センサ１１で測定された指の状態データは様々な用途に活用できるが、例えば、測定された指の状態に応じて電気刺激や後述する振動のレベル、パターン、持続時間等を変えることができる。また、電気刺激装置１によるトレーニング履歴をアプリケーションソフトウェア等で管理する際に、各トレーニング時の指の状態、および指の状態から推測される身体全体の状態を併せて記録することもできる。

【0045】

通信部１２は、電気刺激装置１外の通信装置との間で通信を行い、有線通信部として構成することもできるし、無線通信部として構成することもできる。通信の目的は特に限定されないが、電気刺激装置１に格納されたデータや電気刺激装置１によるトレーニング履歴を通信装置に送信したり、電気刺激装置１の操作や設定情報の変更に関する指令を受信したりすることができる。

【0046】

通信部１２を有線通信部として構成する場合、図２で説明したＵＳＢポート８２を介してＵＳＢケーブルで接続されたスマートフォン、タブレット、パーソナルコンピュータ等の通信装置と通信させることができる。また、通信部１２を無線通信部として構成する場合は、上半球面３を介して無線通信を行う構成とすることが好ましい。下半球面４は導電部材で構成されているため電波を通しにくく無線通信には不向きであるが、上半球面３は絶縁部材で構成されているため無線通信に好適である。また、上述の通り、装置内部のスペースは下半球側よりも上半球側に余裕があるため、そのような余裕スペースを活用して無線通信用のアンテナを配置できる。なお、目的に応じて最適な無線通信規格を選択できるが、例えば、Bluetooth（登録商標）、Wi-Fi（登録商標）を利用できる。

【0047】

電源１３は、電気刺激装置１の動作に必要な電力を供給する。電源１３は、リチウムイオン電池等の二次電池で構成され、ＵＳＢポート８２を介して電気刺激装置１を充電できる。電気刺激装置１による電気刺激付与時には、制御部９による制御の下、電源１３は第１電極４１および第２電極４２の間に指定された電圧を印加し、第１電極４１および第２電極４２の間にある手のひらの筋肉に電気刺激を付与する。

【0048】

振動部１４は、制御部９によって振動を発生させる振動モータである。後述するように、本実施形態の電気刺激装置１では、第１電極４１および第２電極４２による電気刺激付与を通じた手の筋肉のトレーニングに加え、振動部１４で発生される振動を通じた手の筋肉のストレッチも行うことができる。振動部１４は、第１電極４１および第２電極４２による電気刺激付与と同時に振動を付与してもよいし、第１電極４１および第２電極４２による電気刺激モードとは別の振動モードにおいて振動を付与してもよい。

【0049】

第１発光部１５は、図１の赤道部にある環状区分部２の全周に亘って設けられ、環状に発光するＬＥＤ等の発光素子である。第１発光部１５の動作は後述するが、電気刺激装置１の動作状態に応じて異なる色やパターンで発光することにより、ユーザが視認可能な態様で動作状態を表示する。また、第１発光部１５または環状区分部２は、導電部材で構成されている下半球面４と絶縁部材で構成されている上半球面３を確実に隔離する。

【0050】

第２発光部１６は、電気刺激装置１による電気刺激のレベルを発光により表示する電気刺激レベル表示部であり、複数のＬＥＤ等の発光素子により構成される。後述するように、第２発光部１６は、手のひらとの接触面の反対側の表面である上半球面３の頂部、すなわち操作部６と一体化した形で設けられる。本実施形態の電気刺激装置１は６段階で電気刺激のレベルを調整することが可能であり、第２発光部１６はその調整段階数と等しい６個の発光素子で構成される。

【0051】

図４は、電気刺激装置１の上半球面３を頂部（北極方向）から見た平面図である。頂部には、円形の操作部６が設けられる。操作部６は、円環状領域に操作ボタンが設けられた操作ボタン部６１と、操作ボタン部６１の内側の円形領域に第２発光部１６が設けられた電気刺激レベル表示部６２とを備える。

【0052】

操作ボタン部６１には、電気刺激モードボタン６１１と、電気刺激レベル増加ボタン６１２と、電気刺激レベル減少ボタン６１３と、振動モードボタン６１４が設けられる。

【0053】

電気刺激モードボタン６１１は、ユーザの押下操作に応じて電気刺激モードを実行する。電気刺激モードの詳細は後述するが、制御部９による制御の下、第１電極４１および第２電極４２の間に電流を流し、第１電極４１および第２電極４２の間にある手のひらの筋肉に電気刺激を付与する。なお、ユーザの誤操作を防止するため、電気刺激モードボタン６１１が１秒程度長押しされた場合に電気刺激モードが実行される。また、ユーザは電気刺激モード実行中に電気刺激モードボタン６１１を長押しすることで、電気刺激モードを中断または中止できる。

【0054】

電気刺激レベル増加ボタン６１２および電気刺激レベル減少ボタン６１３は、ユーザの押下操作に応じて電気刺激モード実行中の電気刺激レベルを調整する電気刺激レベル調整部を構成する。本実施形態の電気刺激装置１では６段階で電気刺激レベルを調整可能であるが、電気刺激レベル増加ボタン６１２を１回押下すると電気刺激レベルが一段階上がり、電気刺激レベル減少ボタン６１３を１回押下すると電気刺激レベルが一段階下がる。なお、電気刺激レベルが最大のときに電気刺激レベル増加ボタン６１２を押下した場合と、電気刺激レベルが最低のときに電気刺激レベル減少ボタン６１３を押下した場合は、電気刺激レベルは変化しない。

【0055】

振動モードボタン６１４は、ユーザの押下操作に応じて振動モードを実行する。振動モードの詳細は後述するが、制御部９による制御の下、振動部１４を駆動して、電気刺激装置１を把持している手に振動を付与する。なお、ユーザの誤操作を防止するため、振動モードボタン６１４が１秒程度長押しされた場合に振動モードが実行される。また、ユーザは振動モード実行中に振動モードボタン６１４を長押しすることで、振動モードを中断または中止できる。

【0056】

電気刺激レベル表示部６２には、６段階の電気刺激レベルを表す６個の発光素子からなる第２発光部１６が設けられる。第２発光部１６は、点灯している発光素子の数で電気刺激のレベルを示す。すなわち、電気刺激レベルが１のときは１個の発光素子が点灯し、電気刺激レベルが６のときは６個の発光素子が点灯する。そして、電気刺激レベル増加ボタン６１２および電気刺激レベル減少ボタン６１３によって電気刺激レベルが変化した場合、それに伴って点灯する発光素子の数が増減する。なお、電気刺激レベル表示部６２は、電気刺激モード時以外は他の用途に利用できる。例えば、電気刺激装置１をＵＳＢポート８２を介して充電する際に、その充電の状態を６個の発光素子で表示できる。また、充電時に異常が生じた場合、全ての発光素子を一斉に点滅させて、ユーザに異常を知らせることができる。

【0057】

続いて、図５および図６の断面図を参照して、電気刺激装置１の内部におけるいくつかの特徴について説明する。なお、説明の簡素化のため、全ての構成については説明しない。

【0058】

図５は、図２および図４のＡ－Ａ断面図である。図２および図４に示されるように、Ａ－Ａ断面は電気刺激装置１の頂部（北極）と底部（南極）を結ぶ中心軸を含み、かつ図２および図４の左右方向に延びる放射状区分部７を含む平面である。この図に示されるように、電気刺激装置１は、上半球に設けられる上基板１７および下半球に設けられる下基板１８の二つの基板を有する。この二つの基板は図示されないワイヤーハーネスにより接続され、全体として図３に示される電気刺激装置１の機能が実現される。

【0059】

上基板１７には、主に操作部６に関連する素子が実装される。本断面図で示されるように、操作部６の電気刺激レベル増加ボタン６１２と電気刺激レベル減少ボタン６１３が上基板１７に接続され、各ボタンでの操作信号が上基板１７に入力される。また、電気刺激レベル表示部６２を構成する第２発光部１６における６個の発光素子のうち、本断面図では３個の発光素子に対応する構成が示される。発光素子自体は上基板１７に実装され、そこで発せられた光を電気刺激レベル表示部６２の表面まで導く導光構造が形成される。この導光構造は、６個の発光素子からそれぞれ上方に延びる６本の柱状の透明樹脂１６１と、上基板１７の近傍で各透明樹脂１６１を囲んで遮光する遮光部材１６２を備える。遮光部材１６２によって上基板１７上の６個の発光素子で発せられた光が互いに混ざることを防止できるので、電気刺激レベル表示部６２で適切な表示を行うことができる。

【0060】

下基板１８には、電源に関連する素子や、電気刺激や振動の付与に関連する素子が実装される。本断面図で示されるように、電気刺激装置１の充電等を行うＵＳＢポート８２が下基板１８に接続される。また、図６に関して後述する電気刺激付与のための導電ピン１９が下半球に設けられ、下基板１８を介して電圧が印加される。さらに、振動を付与するための振動モータ（振動部１４）が下基板１８の直上に設けられ、下基板１８を介して駆動される。

【0061】

以上のように、電気刺激装置１の上半球と下半球にそれぞれ実装される機能に応じた素子を上基板１７と下基板１８に効果的に実装できる。また、手で把持できるサイズとするため電気刺激装置１の内部のスペースは限られており、一つの基板に全ての素子を実装することは現実的に困難であるが、以上のように基板を分割することにより対応できる。また、上半球側に比べて下半球側に密に部品を設け、また重量のある振動部１４等を下半球側に配置することで、電気刺激装置１の重心が下半球側に来るので、電気刺激付与時に下半球面４を手のひらに接触させる際の密着性を向上できる。

【0062】

図６は、図２および図４のＢ－Ｂ断面図である。図２および図４に示されるように、Ｂ－Ｂ断面はＡ－Ａ断面と平行で各図の上側にずれた位置にある平面である。上半球面３の表面は絶縁性シリコーン３１で構成され、樹脂製の筐体３２を被覆する。絶縁性シリコーン３１は、筐体３２の表面を被覆するだけでなく、筐体３２の端部に回り込んで保護する構造を有する（図の右上の絶縁性シリコーン３１における回り込み部３３として示す）。また、筐体３２の裏面に切欠が設けられ、そこに絶縁性シリコーン３１を充填することで、筐体３２と絶縁性シリコーン３１の間の密着性を高める（図の右上の絶縁性シリコーン３１における充填部３４として示す）。

【0063】

下半球面４の表面は導電性シリコーン４３で構成されており、樹脂製の筐体４４を被覆する。導電性シリコーン４３は、筐体４４の表面を被覆するだけでなく、筐体４４の端部に回り込んで保護する構造を有する（図の右下の導電性シリコーン４３における回り込み部４５として示す）。また、筐体４４の裏面に切欠が設けられ、そこに導電性シリコーン４３を充填することで、筐体４４と導電性シリコーン４３の間の密着性を高める（図の右下の導電性シリコーン４３における充填部４６として示す）。

【0064】

さらに導電性シリコーン４３は、筐体４４の裏面において電気刺激装置１の内部に向かって延在部４７を有する。筐体４４の裏面側には、本図の最下部で表面に露出している放射状区分部７と一体的に成形された樹脂部材が存在するが、導電性シリコーン４３の延在部４７を設けるために、その部分だけが切り欠かれる。導電性シリコーン４３の延在部４７には図の上下方向に穴が設けられ、そこに導電性の導電ピン１９が差し込まれる。このように、筐体４４の両面に亘って設けられる導電性シリコーン４３によって、導電ピン１９が下半球面４と導通する。そして、制御部９が導電ピン１９に電圧を印加することで、下半球面４の各導電性セグメント（導電性シリコーン４３）を第１電極４１または第２電極４２として機能させることができる。

【0065】

なお、図２で説明したように、四つの導電性セグメント４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄが形成される本実施形態では、４Ａと４Ｂが接続されて同電位の第１電極４１となり、４Ｃと４Ｄが接続されて同電位の第２電極４２となる。ここで、図６で示される二つの導電ピン１９は、それぞれ導電性セグメント４Ａと４Ｂに対応するので、互いに接続されて同電位となる。図示は省略するが、導電性セグメント４Ｃと４Ｄに対応する二つの導電ピン１９も互いに接続されて同電位となる。

【0066】

続いて、以上のような構成の電気刺激装置１の使用方法を説明する。電気刺激装置１には主に次の三通りの使用方法がある。
（１）ストレッチ（振動なし）
（２）ストレッチ（振動あり）
（３）トレーニング（電気刺激あり）
以降、それぞれの使用方法について順次説明する。

【0067】

（１）ストレッチ（振動なし）
本使用方法は、電気刺激装置１に通電せずに、表面に設けられる凹凸構造５を疲労した手の部位に押し当てることでストレッチ効果を得るものである。電気刺激装置１の持ち方、押し当てる部位や押し当て方に特に限定はないが、例えば、手の甲に押し当ててもよいし、握りしめて手のひらに押し当ててもよいし、指の間に挟んで指に押し当ててもよい。

【0068】

（２）ストレッチ（振動あり）
本使用方法は、上記の「（１）ストレッチ（振動なし）」において、振動部１４による振動を付与して、より高いストレッチ効果を得るものである。上記（１）と同様、電気刺激装置１の持ち方、押し当てる部位や押し当て方は特に限定はないが、例えば、握りしめて手のひらに押し当てる場合には、手のひらの接触面全体に亘って振動によるストレッチを行うことができる。

【0069】

図４で述べたように、振動部１４による振動付与を行う振動モードを開始するためには、操作部６の振動モードボタン６１４を長押しする。振動モードは通常約２分間継続し、その間に振動部１４は予めプログラムされた振動パターンで振動する。例えば、短時間（例えば0.1秒から0.5秒、より好ましくは0.3秒）の振動を小刻みに繰り返すパターンや、長時間（例えば1秒から５秒、より好ましくは3秒）の振動を一回または複数回付与するパターンを組み合わせて所望のプログラムを構成できる。また、振動モード中、振動部１４の振動パターンに合わせて環状区分部２に設けられた第１発光部１５が所定の色（例えば青）で発光しで、ユーザに対して振動パターンを視覚的に伝達する。

【0070】

なお、本実施形態では、振動部１４を構成する振動モータの回転数は、振動パターンによらず、例えば１分当たり5000回転から10000回転、より好ましくは7500回転としているが、振動モードにおけるプログラムに応じて振動部１４の回転数すなわち振動周波数を可変としてもよい。また、本実施形態では、振動の強さも一定としているが、それを可変としてもよい。この場合、電気刺激レベル調整用に設けられた電気刺激レベル増加ボタン６１２および電気刺激レベル減少ボタン６１３を、振動モードにおける振動レベル調整に使用できる。同様に、電気刺激レベル表示用に設けられた電気刺激レベル表示部６２を、振動モードにおける振動レベル表示に使用できる。

【0071】

（３）トレーニング（電気刺激あり）
本使用方法は、第１電極４１および第２電極４２による電気刺激を付与して、手のひらの筋肉をトレーニングするものである。図４で述べたように、第１電極４１および第２電極４２による電気刺激付与を行う電気刺激モードを開始するためには、操作部６の電気刺激モードボタン６１１を長押しする。

【0072】

図７および図８は、このような電気刺激モードにおいて推奨される電気刺激装置１の把持の仕方を示す。電気刺激装置１のＵＳＢ接続部８が設けられる底部（南極）が手のひらの略中央に来るように把持し、手のひらの筋肉が通電面である下半球面４に密着するようにする。

【0073】

このとき、図８で示されるように、手首側（下側）から指先側（上側）に向かう方向と、操作部６の上下方向が略一致するように把持することが推奨される。このように把持することで、下半球面４において、指先側に配置される導電性セグメント４Ａ（図８の裏側にあるため図示されないが、対応する位置を点線で示す。以下同様。）と手首側に配置される導電性セグメント４Ｄを結ぶ上下方向に沿って手のひらの筋肉に電流を流すことができる。同様に、指先側に配置される導電性セグメント４Ｂと手首側に配置される導電性セグメント４Ｃを結ぶ上下方向に沿って手のひらの筋肉に電流を流すことができる。したがって、本実施形態によれば、手首側から指先側に向かって延在する手のひらの筋肉、特に起始と停止が手の中にある内在筋を効果的にトレーニングすることができ、握力の低下を防止できる。

【0074】

また、図７に示されるように、電気刺激装置１において上半球面３と下半球面４を区分する環状区分部２が人差し指、中指、薬指、小指の第二関節より下の位置に来るように把持することが推奨される。手でトレーニングが必要な筋肉は指の第二関節より下側（手首側）に集中しており、第二関節より先の指先部分を通電面である下半球面４に接触させる必要がないためである。また、略球形の電気刺激装置１の上半球面３を指先部分で押さえることにより、下半球面４と手のひらの密着性を向上できる。さらに、上半球面３に設けられる指センサ１１により、指の各種状態の測定を行うことができる。

【0075】

図９は、電気刺激モードの処理を示すフローチャートである。この図の説明において「Ｓ」は「ステップ」を意味する。Ｓ１では、制御部９が、電気刺激モードボタン６１１の長押し操作がされたか否かを判定する。本図の例では、ユーザによって電気刺激モードボタン６１１が０．８秒以上継続して押下された場合に長押し操作があったと判定される。

【0076】

Ｓ１において電気刺激モードボタン６１１の長押し操作があった場合、肌検知ステップＳ２に進む。最初に、Ｓ２１において、制御部９が、環状区分部２に設けられる第１発光部１５を所定の色とパターンで点灯させ、肌検知ステップが実行中であることをユーザに知らせる。ここで、第１発光部１５の発光の色とパターンは任意に設定できるが、本実施形態では、肌検知ステップＳ２実行時に第１発光部１５がオレンジ色で素早く点滅する。

【0077】

続くＳ２２では、制御部９が、第１電極４１および第２電極４２の間に電気刺激の付与に使用される刺激電流よりも弱い微弱な肌検知用の検知電流を流し、接触検知部１０がその検知電流を検知することで、肌との接触を検知する。図７の推奨把持例にあるように、電気刺激装置１の下半球面４が手のひらに適切に接触している場合、手のひらを介して第１電極４１と第２電極４２の間に検知電流が流れるので、接触検知部１０で接触を検知できる。

【0078】

Ｓ２２において肌との接触が検知されない場合、Ｓ２３に進み、所定時間が経過したか否かを制御部９が判定する。ここで、所定時間は任意に設定できるが、例えば１２０秒とすることができる。所定時間が経過するまでに肌との接触が検知されない場合、Ｓ２４に進み、制御部９が第１発光部１５を消灯し、肌検知ステップＳ２を終了する。

【0079】

Ｓ２２において肌との接触が検知された場合、電気刺激付与ステップＳ３に進む。最初に、Ｓ３１において、制御部９が、環状区分部２に設けられる第１発光部１５を所定の色とパターンで点灯させ、電気刺激付与ステップが実行中であることをユーザに知らせる。ここで、第１発光部１５の発光の色とパターンは任意に設定できるが、本実施形態では、電気刺激付与ステップＳ３実行時に第１発光部１５が、肌検知ステップＳ２実行時よりも低頻度でゆっくりとオレンジ色で点滅する。

【0080】

続くＳ３２では、制御部９が、第１電極４１および第２電極４２の間にＳ２２における検知電流よりも強い刺激電流を流し、電気刺激装置１の下半球面４と接触する手のひらの筋肉に電気刺激を付与する。ここで、６段階の電気刺激レベルのうち、最弱のレベルを初期レベルとするのが好ましい。そして、Ｓ３３において、ユーザによる電気刺激レベル増加ボタン６１２または電気刺激レベル減少ボタン６１３の押下操作があった場合や、予め用意された電気刺激付与プログラムにおいて電気刺激レベルの調整指示があった場合は、Ｓ３４に進み、制御部９が第１電極４１と第２電極の間に印加する電圧を変更することで電気刺激レベルを変更する。

【0081】

また、電気刺激付与ステップＳ３中も、Ｓ２２と同様の肌との接触検知ステップＳ３５を実行し、電気刺激付与中に手のひらが電気刺激装置１から離れたことを検知して電気刺激付与を安全に停止できる。この再検知ステップＳ３５は所定時間継続し（Ｓ３６）、その間に肌の接触が検知されなかった場合、電気刺激付与ステップＳ３を終了する。なお、Ｓ２２では微弱な検知電流で接触検知を行ったが、Ｓ３５ではＳ３２で既に流している刺激電流を用いてもよいし、Ｓ２２と同様に検知電流を用いてもよい。また、図示は省略するが、Ｓ３５で肌との接触が検知されなかった場合、第１発光部１５の発光の色とパターンをＳ２１のものに切り替えることで、ユーザに肌との接触が検知されなかったことを報知できる。

【0082】

最後にＳ３７において、予め設定された電気刺激付与のプログラム時間が経過した場合、電気刺激付与ステップＳ３を終了する。

【0083】

図１０は、電気刺激付与ステップＳ３における、電気刺激付与プログラムの構成例を示す。この例はプログラムの継続時間を１０分（６００秒）とし、それを五つのフェーズＰＨ１～ＰＨ５に分割して構成したものである。各フェーズの長さは適宜設定することができるが、本例においては以下のように設定している。
・ウォームアップフェーズＰＨ１：約５０秒
・トレーニング１フェーズＰＨ２：約２００秒
・コンディショニングフェーズＰＨ３：約５０秒
・トレーニング２フェーズＰＨ４：約２００秒
・クールダウンフェーズＰＨ５：約１００秒

【0084】

ウォームアップフェーズＰＨ１は、電気刺激付与プログラムの最初のフェーズであり、電気刺激のレベルや周波数を徐々に増加させながら、次のトレーニング１フェーズＰＨ２への円滑な移行を図る。電気刺激の周波数については後述するが、ウォームアップフェーズＰＨ１では、４Ｈｚで開始し、６Ｈｚの中間段階を経て、最後に８Ｈｚまで増加させる。また、本実施形態では、電気刺激レベルも徐々に増加させているが、ウォームアップフェーズＰＨ１を通じて一定としてもよい。

【0085】

トレーニング１フェーズＰＨ２は、手のひらの筋肉のトレーニングを行う主要フェーズである。このフェーズでは、筋肉に不完全強縮を促して持続的な負荷をかける２０Ｈｚの周波数と、筋肉に単収縮を促して瞬間的な負荷をかける４Ｈｚの周波数を適宜組み合わせて筋肉のトレーニングを行う。また、周波数だけでなく、電気刺激付与のパターンを目的に合わせて最適に構成することにより、効果的なトレーニングを行える。電気刺激付与のパターンは様々なものが考えられるが、振動部１４の振動パターンとして先に例示したようなもの、つまり、短時間（例えば0.1秒から0.5秒、より好ましくは0.3秒）の電気刺激を小刻みに繰り返すパターンや、長時間（例えば1秒から5秒、より好ましくは3秒）の電気刺激を一回または複数回付与するパターン等を使用できる。

【0086】

コンディショニングフェーズＰＨ３は、二つのトレーニングフェーズＰＨ２とＰＨ４の間に設けられるインターバルフェーズであり、ウォームアップフェーズＰＨ１と同様に４～８Ｈｚの周波数の電気刺激付与によって筋肉の状態を調整する。

【0087】

トレーニング２フェーズＰＨ４は、トレーニング１フェーズＰＨ２と同様に、手のひらの筋肉のトレーニングを行う主要フェーズである。トレーニング１フェーズＰＨ２とは異なるパターンの電気刺激を付与してトレーニングを行えるため、トレーニングが単調になるのを防止できるとともに、フェーズ毎に異なるトレーニング効果が得られる。

【0088】

クールダウンフェーズＰＨ５は、ウォームアップフェーズＰＨ１とは逆に電気刺激のレベルと周波数を徐々に減少させながら、トレーニング後のクールダウンを行うフェーズである。十分なクールダウンを行うため、クールダウンフェーズＰＨ５の継続時間はウォームアップフェーズＰＨ１の約２倍としている。周波数に関しては、ウォームアップフェーズＰＨ１とは逆に、８Ｈｚで開始し、６Ｈｚの中間段階を経て、最後に４Ｈｚまで減少させて、プログラムが終了する。

【0089】

図１１は、上記のような電気刺激付与プログラムにおいて、異なる周波数の電気刺激を発生させる手法を示す。本図には、制御部９が第１電極４１と第２電極４２の間に印加する交流電圧の波形が示されている。この波形は時間幅ｔ１（０．１ｍｓ）の正負の基本パルスの組合せにより構成される。正の基本パルスは第１電極４１から第２電極４２に向かう正方向の電流を流し、負の基本パルスは第２電極４２から第１電極４１に向かう負方向の電流を流す。また、この図において基本パルスの高さは一定であるが、ユーザによる電気刺激レベル増加ボタン６１２または電気刺激レベル減少ボタン６１３の押下操作等により調整可能である。

【0090】

正負の基本パルス間には時間幅ｔ２（０．１ｍｓ）の停止期間が設けられる。この停止期間において印加電圧は０である。本図の波形においては、５個の基本パルスと５個の停止期間を含む時間幅ｔ３（＝５×ｔ１＋５×ｔ２＝１ｍｓ）の基本パルス群が構成される。そして、この基本パルス群は、その後に設けられる時間幅ｔ４（可変）の停止期間と合わせて、時間幅ｔ５（＝ｔ３＋ｔ４）の基本波形を構成する。

【0091】

以上のような波形の構成手法において、電気刺激装置１は、基本波形の周期ｔ５（より具体的には停止期間ｔ４）を適宜変更することにより、所望の周波数の電気刺激を発生させる。例えば、２０Ｈｚの電気刺激を発生させたい場合、基本波形の周期ｔ５はその逆数の５０ｍｓとする必要がある。そして、周期ｔ５は、基本パルス群の時間幅ｔ３（１ｍｓ）と停止期間ｔ４の和であるため、ｔ４を４９ｍｓ（＝５０ｍｓ－１ｍｓ）と設定すればよい。同様に、４Ｈｚの電気刺激を発生させたい場合、基本波形の周期ｔ５はその逆数の２５０ｍｓとする必要がある。したがって、停止期間ｔ４を２４９ｍｓ（＝２５０ｍｓ－１ｍｓ）と設定すればよい。

【0092】

図１２は、以上のような構成の電気刺激装置１の電気刺激モードの使用前後における手指先の血流変化を測定した結果を示す。７０歳台の男性８名、女性８名の合計１６名が利き手と反対側の手で電気刺激装置１を把持した際の、電気刺激モードを実行した前後での手指先の血流を測定した。図示されるように、電気刺激モード実行前の血流値を１００とした場合に、電気刺激モード実行後の血流値が１１４．４まで増加した。このように、本実施形態の電気刺激装置１が手指先の血流の改善に効果を有することが確認された。手指先の血流は、手の筋肉の運動量に応じて変わるため、本実施形態の電気刺激装置１が手の筋肉への優れたトレーニング効果を有することが分かる。

【0093】

図１３は、７０歳台の男性８名、女性８名の合計１６名を二つのグループに分け、「使用側」として図示される一方のグループが電気刺激装置１を使用し、「未使用側」として図示される他方のグループが電気刺激装置１を使用しなかった場合の、握力およびピンチ力の変化を相対値として示す。本図における握力とは、物を握りつぶす力であり、クラッシュ力とも呼ばれる。ピンチ力とは、指先で物をつまむ力であり、広義の握力に含まれる。初めに両グループについて握力およびピンチ力を測定し、その後「使用側」グループのみが電気刺激装置１を使用し、８週間後に再度両グループの握力およびピンチ力を測定した。

【0094】

両グループともに初回の測定結果を１００とした場合、８週間後に以下の測定結果が得られた。
握力：「未使用側」１０１．４、「使用側」１０５．０
ピンチ力：「未使用側」１０３．４、「使用側」１１４．６
ここから明らかなように、電気刺激装置１を使用した「使用側」グループの握力およびピンチ力が顕著に改善しており、「未使用側」グループとの有意な差異が確認された。したがって、本実施形態の電気刺激装置１は、握力およびピンチ力の改善に大きな効果を有することが分かる。

【0095】

図１４は第２実施形態に係る電気刺激装置１００の構成を示す図である。電気刺激装置１００は、手で把持可能な形状の手のひら電気刺激装置１０１と、前腕に取付可能な前腕電気刺激装置１０２と、手のひら電気刺激装置１０１と前腕電気刺激装置１０２を接続する接続ケーブル１０３を備える。

【0096】

手のひら電気刺激装置１０１は、以下で説明する内容を除いて、第１実施形態に係る電気刺激装置１と同一の構成を有する。前腕電気刺激装置１０２は、前腕の全周に亘って巻き付けて取り付け可能なシート状の装置であり、前腕との接触面において全周に亘って電気刺激付与可能な導電性の前腕電極としての第３電極４８を備える。接続ケーブル１０３は、手のひら電気刺激装置１０１と前腕電気刺激装置１０２とを電気的に接続し、特に前腕電気刺激装置１０２における第３電極４８を、手のひら電気刺激装置１０１内の制御部９に接続して、制御部９が第３電極４８に電圧を印加できるように構成される。

【0097】

図１５は、第２実施形態に係る電気刺激装置１００の機能を表すブロック図である。図３で示した第１実施形態に係る電気刺激装置１と大部分が共通なので、適宜説明を省略する。操作部６は、電気刺激装置１００の操作を行う。操作部６は、第１実施形態と同様に手のひら電気刺激装置１０１の頂部に設けてもよいし、前腕電気刺激装置１０２に設けてもよいし、電気刺激装置１００を遠隔から操作可能なリモートコントローラとして構成してもよい。

【0098】

接触検知部１０は、電気刺激装置１００による電気刺激付与を行う前に、電気刺激付与対象である手のひらと前腕が、それぞれ手のひら電気刺激装置１０１と前腕電気刺激装置１０２に接触していることを検知する。手のひらの接触検知は第１電極４１または第２電極４２を流れる電流の検知により行い、前腕の接触検知は第３電極４８を流れる電流の検知により行う。

【0099】

指／腕センサ１１は、第１実施形態において指の状態の測定を行う指センサ１１に加え、腕の状態の測定も行う。手のひら電気刺激装置１０１に設けられる指センサ１１とは別に、前腕電気刺激装置１０２に各種の腕センサ１１を設けることで、腕の各種状態の測定を行う。

【0100】

制御部９は、三つの電極４１、４２、４３の間に任意の電圧を印加して、手のひらおよび前腕に電気刺激を付与する。ここで、第１電極４１と第２電極４２は少なくとも手のひらとの接触面に配置される手のひら電極を構成するが、図２および図８の例に倣って、第１電極４１が手の指先側に設けられ、第２電極４２が手の手首側に設けられるものとする。このような電極構成によれば、第１電極４１と第２電極４２の間に印加する電圧によって第１実施形態と同様に手のひらの指先側と手首側の間に延在する筋肉（内在筋）を刺激することができ、第１電極４１と第３電極４８の間に印加する電圧によって手のひらの指先側と前腕の間に延在する筋肉（内在筋および外在筋）を刺激することができ、第２電極４２と第３電極４８の間に印加する電圧によって手のひらの手首側と前腕の間に延在する筋肉（外在筋）を刺激できる。

【0101】

特に、前腕電気刺激装置１０２に設けられる第３電極４８を介して電気刺激を付加することにより、手のひらと前腕の間に延在する外在筋を効果的にトレーニングすることができるので、握力の低下を防止できる。なお、本実施形態において、外在筋のトレーニングに焦点を当て、内在筋のトレーニングを行う必要がない場合は、手のひら電気刺激装置１０１において内在筋のトレーニングを行う二種類の電極４１、４２を設ける必要はなく、電極を構成する全ての導電性セグメントを導通して一つの手のひら電極としてもよい。この場合、手のひら電極と前腕電極としての第３電極４８の間に電圧を印加することにより、外在筋のトレーニングを行うことができる。

【0102】

振動を発生する振動部１４、電気刺激装置１００の動作状態を示す第１発光部１５、電気刺激装置１００の電気刺激レベルを示す第２発光部１６は、第１実施形態と同様に手のひら電気刺激装置１０１に設けられるが、同等の機能を前腕電気刺激装置１０２に設けてもよい。

【0103】

以上、本発明を実施形態に基づいて説明した。実施形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

【0104】

例えば、第１実施形態では、第１電極４１および第２電極４２による電気刺激を付与する電気刺激モードと、振動部１４による振動を付与する振動モードを個別に説明したが、両モードを組み合わせてもよい。例えば、電気刺激モードを実行して筋肉のトレーニングを行った後に、振動モードを実行して筋肉のストレッチを行うことで、トレーニングによる疲労を効果的に緩和できる。また、電気刺激と振動を同時に付与してトレーニング効果を高めることも可能である。電気刺激装置１が振動している場合は、手でしっかり把持するために手のひらの筋肉に負荷がかかった状態になっており、そこにさらに電気刺激を付与することで筋肉を高負荷でトレーニングすることができる。また、電気刺激に加えて振動を付与すると、人が電気刺激から感じる痛みを低減できるとする研究もあり、トレーニング中のユーザのストレスを低減しうる。

【0105】

第１実施形態の電気刺激装置１および第２実施形態の手のひら電気刺激装置１０１は、略球形であったが、電気刺激装置１および手のひら電気刺激装置１０１の形状はこれに限られない。例えば、球面よりも平らな接触面を有する略板状の装置として構成してもよい。第１実施形態および第２実施形態と同様、接触面には手のひらの筋肉の延在方向に沿って対向する第１電極と第２電極が設けられ、手のひらに電気刺激を付与する。このような略板状の装置では、接触面が上になるように載置された装置に上方から手のひらを載せて軽く把持して使用してもよいし、手のひらが上になるように載置された手に上方から装置を載せて軽く把持して使用してもよい。

【0106】

なお、実施の形態で説明した各装置の機能構成はハードウェア資源またはソフトウェア資源により、あるいはハードウェア資源とソフトウェア資源の協働により実現できる。ハードウェア資源としてプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、その他のＬＳＩを利用できる。ソフトウェア資源としてオペレーティングシステム、アプリケーション等のプログラムを利用できる。

【符号の説明】

【0107】

１ 電気刺激装置、２ 環状区分部、３ 上半球面、４ 下半球面、５ 凹凸構造、６ 操作部、７ 放射状区分部、８ ＵＳＢ接続部、９ 制御部、１０ 接触検知部、１１ 指／腕センサ、１２ 通信部、１３ 電源、１４ 振動部、１５ 第１発光部、１６ 第２発光部、１７ 上基板、１８ 下基板、１９ 導電ピン、３１ 絶縁性シリコーン、４１ 第１電極、４２ 第２電極、４３ 導電性シリコーン、４８ 第３電極、６１ 操作ボタン部、６２ 電気刺激レベル表示部、１００ 電気刺激装置、１０１ 手のひら電気刺激装置、１０２ 前腕電気刺激装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】