本发明涉及一种肌肉电刺激装置。
背景技术
作为用于训练肌肉的装置的一例,存在肌肉电刺激装置。肌肉电刺激装置使电流流向肌肉纤维而使肌肉收缩和松弛。由此,期待肌肉增大。提出了例如专利文献1中记载的肌肉电刺激装置。专利文献1中记载的肌肉电刺激装置被安装于腹部等而刺激此处的肌肉。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2017-6644号公报
本本发明的发明人对于肌肉电刺激装置得到以下的认识。
为了确保训练时的上肢或下肢的自由度,优选肌肉电刺激装置能够无线使用。因此,考虑在肌肉电刺激装置中内置有一次电池或二次电池,通过该电池对肌肉电刺激装置进行驱动。认为在消耗电池容量的时间较短的情况下,电池的更换或充电的周期变短,用户的使用便利性变差。
为了加长电池的更换或充电的周期,考虑增大所内置的电池的容量。但是,从佩戴于身体这样的观点出发,肌肉电刺激装置优选小型/轻量化,若增大所内置的电池的容量,则电池的大小或重量增加,有可能违反小型/轻量化。
由此,本本发明的发明人从有效地对肌肉施加电刺激的观点出发,认识到在肌肉电刺激装置中存在应该改善的课题。
技术实现要素:
本发明是鉴于这样的状况而完成的,其目的在于,提供如下的肌肉电刺激装置:能够有效地对肌肉施加电刺激。
为了解决上述问题,本发明的某方式的肌肉电刺激装置具备主体部,该主体部具有沿着下肢或上肢的被佩戴部的周围佩戴的佩戴面。佩戴面在环绕被佩戴部的x方向和与x方向垂直的y方向上延伸,在主体部设置有在y方向上分开配置的一对电极,一对电极分别是x方向的范围比y方向的范围大的带状,并以使电流沿着该被佩戴部的肌肉纤维的延伸方向流向被佩戴部的方式配置。
根据该方式,通过x方向的范围比y方向的范围大的带状的电极,能够使电流沿着肌肉纤维的延伸方向流向被佩戴部。
另外,以上的结构要素的任意组合及在方向、装置、系统等之间相互置换本发明的结构要素和表现的方案,作为本发明的方式也是有效的。
发明效果
根据本发明,可以提供能够有效地对肌肉施加电刺激的肌肉电刺激装置。
附图说明
图1是示出佩戴在被佩戴部上的一对电极的周边的示意图。
图2是示出使用第一实施方式的肌肉电刺激装置的训练系统的示意图。
图3是示出图2的训练系统的功能结构的框图。
图4是图2的肌肉电刺激装置的主视图。
图5是图2的肌肉电刺激装置的俯视图。
图6是图2的肌肉电刺激装置的后视图。
图7是示出图2的肌肉电刺激装置的引线部的配置的一例的后视图。
图8是示出将图2的肌肉电刺激装置佩戴于上腿部的里侧的状态的示意图。
图9是示出图2的肌肉电刺激装置的带部件的一例的俯视图。
图10是示出图2的肌肉电刺激装置的动作的流程图。
图11是第二实施方式的肌肉电刺激装置的主视图。
图12是示出图11的肌肉电刺激装置的结构的框图。
图13是示意性地示出图11的肌肉电刺激装置的安装机构的周边的侧视图。
图14是示出在图11的肌肉电刺激装置上粘贴了衬纸的状态的后视图。
图15是对第四变形例的带部件进行说明的示意图。
符号说明
6··下肢,6a··上腿部,10··肌肉电刺激装置,10b··佩戴面,14··第一基材,15··第二基材,16··覆盖部件,16c··边缘罩部,20··主体部,23g··通气孔,24h··厚壁部,2··接触力降低部,30··控制单元,30a··控制部,32··电极,37··引线部,42··带连结部,50··带部件,64··安装机构。
具体实施方式
本本发明的发明人对于佩戴于上肢或下肢的肌肉电刺激装置,从有效地刺激肌肉的观点出发进行考察,得到以下的见解。
多数情况下,上肢和下肢能够视为朝向前端稍稍变细的圆筒形。图1是示出佩戴在圆筒状的被佩戴部41上的一对电极43的周边的示意图。被佩戴部41的主要的肌肉44m具有:沿着圆筒形的周向(以下,称为x方向。)的肌肉宽度44w以及沿着圆筒形的延伸方向(以下,称为y方向。)的肌肉长度44d。肌肉44m的肌肉纤维在2个关节部41n之间沿着中心附近的骨骼的正面侧和背面侧在y方向上延伸。认为肌肉44m的肌肉宽度44w比被佩戴部41的半周的宽度41w稍窄,肌肉长度44d比2个关节部41n之间的距离稍短。支配肌肉的神经44s穿过这样的肌肉44m,要想锻炼肌肉44m,对在肌肉宽度44w与肌肉长度44d的范围内分布的神经44s施加电流刺激是有效的。由此,考虑使电极43的配置区域的x方向的宽度(以下,称为区域宽度43w。)比肌肉宽度44w大,例如与上肢或下肢的半周的宽度41w对应地设定。
接着,对电极43的配置区域的y方向长度(以下,称为区域长度43d。)进行考察。考虑将区域长度43d设定在肌肉长度44d的范围中。但是,若电极43过度接近被佩戴部附近的关节部41n,则在使该关节部41n弯曲时电极43有可能强力地压迫关节部41n。因此,优选将区域长度43d设定在比肌肉长度44d短一定程度的范围中。一对电极43也可以形成为处于由这些条件确定的区域宽度43w和区域长度43d的矩形范围内。
根据本本发明的发明人的研究,在电极43的y方向的长度(以下,称为电极长度43p。)过长时有身体感受到的刺激较弱的情况。认为这是因为当加长电极长度43p时,对支配肌肉44m的神经44s进行刺激的电流几乎不会增加。并且,认为若加长电极长度43p,则流向身体的电流增加而使电池的可通电时间变短。即,电极长度43p优选设定在能够罩住支配肌肉的神经44s的范围内。
从使电流流向y方向上较宽范围的神经44s的观点出发,缩短电极长度43p而对应地加长一对电极43的对置边缘之间的距离43e是有利的。但是,若电极长度过短则与身体的接触变得不稳定,因此电极长度43p优选在接触不会变得不稳定的范围中设定得小。由此,考虑使一对电极43分别采用x方向的范围比y方向的范围大的带状。即,也可以配置为一对电极43使y方向的电流流向被佩戴部41且一对电极43各自的长度方向沿着x方向。通过像这样配置电极,能够使电流沿着该肌肉纤维的延伸方向流向被佩戴部41。另外,一对电极43各自的形状只要实质上是带状即可,例如,也可以是葫芦形等在周围包含凹凸或弯曲部的形状、锥形或梯形等包含非平行的对边的形状、椭圆或长圆等包含椭圆弧或圆弧的形状等各种形状。
接着,对一对矩形的电极43的配置角度进行考察。从扩大可以对神经44s施加电流刺激的范围的观点出发,如图1所示,一对电极43各自的长度方向优选实质上与x方向平行配置。但是,为了沿着肌肉44m或关节部41n的立体形状,还考虑使一对电极43倾斜地配置。作为该情况的一例,也可以将一对电极43之间的距离设定为从y方向的一端朝向另一端逐渐减小。即,考虑配置成使一对电极43的一方的端之间接近而使中央的前端部缺口的v字状。认为若一对电极43的长度方向所呈的角度过大,则由于一对电极43的一方的端过度接近而使电流分布出现偏差,能够对神经44s进行刺激的范围变窄。在一对电极43的长度方向所呈的角度为90度以下的范围中,在这些观点中确认出能够得到实用范围的特性。
对电极的x方向的宽度即电极宽度43v进一步进行考察。现实中,一对电极被固定在具有绝缘性的片材上,并环绕于被佩戴部41的例如半周。为了将该片材稳定地固定于被佩戴部41,考虑使带等与该片材连结。因此,电极宽度43v优选缩短与用于将带连结的部件对应的量。即,电极宽度43v也可以采用从被佩戴部41的半周的宽度41w去除将带连结的部件的宽度而得到的长度。电极宽度43v也可以设定为与区域宽度43w相同。
根据上述的观点来设定一对电极43的形状,由此能够在宽范围中有效地锻炼大腿的大腿四头肌等多个肌肉44m。通过使用这样的电极,能够分别锻炼被佩戴部41的表侧的肌肉和里侧的肌肉。
各实施方式是根据这样的思路而提出的,以下对其具体的结构进行说明。
以下,根据优选的实施方式一边参照各附图一边对本发明进行说明。在实施方式和变形例中,对相同或同等的结构要素、部件标注相同的符号,适当省略重复的说明。并且,各附图中的部件的尺寸为了易于理解而适当放大、缩小地示出。并且,在各附图中省略地显示对实施方式进行说明时不重要的部件的一部分。
并且,包含第一、第二等序数的用语是为了对多种结构要素进行说明而使用的,但该用语仅以使一个结构要素与其他的结构要素区别为目的而使用,并没有通过该用语来限定结构要素。
[第一实施方式]
关于第一实施方式的肌肉电刺激装置10,参照图2至图10进行说明。肌肉电刺激装置10是用于训练上臂二头肌、上臂三头肌等上肢的肌肉和大腿四头肌、胭旁肌、下腿三头肌等下肢的肌肉的装置。以下,对训练下肢肌肉的例子进行说明。
图2是示出使用了第一实施方式的肌肉电刺激装置10的训练系统100的示意图。在图2中,(a)示出从正面观察下肢6的状态,(b)示出从背面观察下肢6的状态。特别是肌肉电刺激装置10能够用于上腿部6a的大腿四头肌等前侧肌肉7b、上腿部6a的胭旁肌等后侧肌肉7c以及下腿部6b的下腿三头肌等肌肉7e。在图2的例子中对如下的例子进行说明:肌肉电刺激装置10被佩戴于用户的上腿部6a,对肌肉7b施加电刺激。第一实施方式的肌肉电刺激装置10也能够同样地用于下腿部6b的肌肉7e。
图3是示出使用了肌肉电刺激装置10的训练系统100的功能结构的框图。训练系统100具有肌肉电刺激装置10和远程控制装置12。
远程控制装置12是由用户操作的各种终端。远程控制装置12例如也可以是pc、平板终端、智能手机。远程控制装置12根据用户的操作对肌肉电刺激装置10的动作进行控制。远程控制装置12从肌肉电刺激装置10接收动作状况的检测结果。作为一例,肌肉电刺激装置10也可以通过bluetooth(注册商标)、wi-fi(注册商标)等无线通信而向远程控制装置12发送装置信息,并从远程控制装置12接收操作信息。
肌肉电刺激装置10对肌肉电刺激装置10的动作状况进行检测,通过无线或有线将该检测结果输出给远程控制装置12。
远程控制装置12根据从肌肉电刺激装置10取得的动作状况而在该触摸面板上进行规定的显示。用户能够通过观察远程控制装置12的触摸面板的显示而识别肌肉电刺激装置10的动作状况。远程控制装置12能够通过该触摸面板对用户的操作进行检测。用户能够通过在触摸面板上用手指轻按1次的点击操作、一边用手指按压触摸面板一边向固定方向移动的滑动操作等来输入规定的触摸操作。远程控制装置12能够根据用户的触摸操作而生成操作信息并发送给肌肉电刺激装置10。
如图2所示,第一实施方式的肌肉电刺激装置10在沿着下肢6的上腿部6a的周围佩戴的状态下被使用。肌肉电刺激装置10具有作为在佩戴时被沿着上腿部6a的周围佩戴的佩戴面10b。在佩戴面10b沿着平面展开的状态下,佩戴面10b在x方向和与x方向垂直的y方向上延伸。另外,x方向和y方向仅仅定义了佩戴面10b的面方向,佩戴面10b也可以包含在相对于y方向倾斜的方向上延伸的部分。并且,虽然在图2中未记述,但将与x方向和y方向垂直的方向设为z方向。z方向与佩戴面10b垂直。
在图2的例子中,肌肉电刺激装置10被佩戴为佩戴面10b的y方向沿着下肢6的延伸方向(上下方向),佩戴面10b的x方向沿着围绕上腿部6a的方向。以下,有时将y方向记述为上方向或者下方向,将z方向记述为厚度方向。这样的方向的记述并没有限制肌肉电刺激装置10的使用姿势,肌肉电刺激装置10可以在任意的姿势下使用。
肌肉电刺激装置10包含主体部20以及在y方向上分开地设置的2个带部件50。主体部20沿周向围绕上腿部6a的正面侧或背面侧。带部件50从主体部20的一端沿周向围绕上腿部6a的背面侧或正面侧而与主体部20的另一端连结。关于带部件50后述。
在主体部20中设置有控制单元30、带连结部42以及在y方向上分开配置的一对电极32。控制单元30是向一对电极32提供肌肉刺激用的电压的电子单元。带连结部42是使2个带部件50与主体部20连结的部件。一对电极32是向身体提供肌肉刺激用的电压的片状的电极。一对电极32包含在y方向上分开地设置的第一电极32b和第二电极32c。在本例中,第一电极32b和第二电极32c以其长度方向与x方向平行的方式设置。
主体部20的在x方向上延伸的2个带状体20b、20c在y方向上排列,主体部20在整体上形成为大致矩形。主体部20也可以形成为大致正方形状。2个带状体20b、20c也可以一部分连结而剩余的部分分离。带连结部42也可以在2个带状体20b、20c各自的x方向上的两端部各设置一对。
控制单元30也可以在主体部20的y方向的中央位置靠近x方向的一方的端部侧地设置。控制单元30也可以被配置为其中心位于使主体部20在y方向上二等分且沿x方向延伸的直线m1上。控制单元30也可以设置在从主体部20的端部沿x方向伸出的伸出部20e。主体部20也可以通过包含2个带状体20b、20c而相对于控制单元30对称地形成。特别是主体部20也可以相对于直线m1线对称地形成。一对电极32也可以相对于控制单元30对称地配置。特别是一对电极32也可以相对于直线m1线对称地配置。通过具有这样的对称形状,在将肌肉电刺激装置10用于上肢或下肢时,仅通过使装置的朝向反转就能够配合各个部位使用。
在本例中,主体部20被佩戴于上腿部6a。一对电极32构成为使肌肉刺激用的电流沿着y方向流向上腿部6a的肌肉7b。即,一对电极32被配置为使电流沿着肌肉纤维的延伸方向流向上腿部6a的肌肉7b。
图4是肌肉电刺激装置10的主视图。图5是肌肉电刺激装置10的俯视图。图6是肌肉电刺激装置10的后视图。图7是示出肌肉电刺激装置10的引线部37的配置的一例的后视图。图4至图7是将肌肉电刺激装置10展开而对各部分的佩戴面10b进行正面观察得到的图。如图4至图7所示,在展开的状态下,与下肢6的环绕方向对应的x方向和与下肢6的上下方向对应的y方向像箭头x、y那样被表示为直线状。
(主体部)
主体部20也可以具有层结构。作为一例,主体部20包含第一基材14、第二基材15以及覆盖部件16。第一基材14是佩戴于下肢6的部件,在展开时呈平坦的片状。在第一基材14的背面设置有与上腿部6a接触的佩戴面10b。第一基材14具有使一对电极32露出到佩戴面10b侧的开口14b。第一基材14也可以组合多个部件而构成。本例的肌肉电刺激装置10与不具有第一基材14的情况相比能够提高引线部37的耐久性。
第二基材15是支承一对电极32和引线部37的部件,在展开时呈平坦的片状。第二基材15也可以组合多个部件而构成。本例的第二基材15的与主体部20对应的部分一体地构成。在第二基材15的背面设置有一对电极32。一对电极32例如能够通过印刷银胶等导电材料而形成。一对电极32也可以通过蚀刻而形成。在第二基材15中设置有与一对电极32电连接的引线部37。引线部37例如能够通过印刷银胶等导电材料而形成。引线部37也可以通过蚀刻而形成。引线部37有时被称为配线图案。
覆盖部件16是层叠在第二基材15的与第一基材14相反的一侧的部件。覆盖部件16包含:在展开时平坦的片状的片部16b;以及从片部16b的外缘沿厚度方向(z方向)向第二基材15侧延伸的边缘罩部16c。在覆盖部件16的片部16b的外表面部10c设置有控制单元30。覆盖部件16也可以组合多个部件而构成。本例的覆盖部件16构成为一体地覆盖主体部20。
若将第一基材14和第二基材15形成得薄,则其外周边缘14e、15e也变薄。考虑在将肌肉电刺激装置10佩戴于下肢6的状态下,外周边缘14e、15e与下肢6接触,而给用户带来不舒适的触感。因此,本例的覆盖部件16具有覆盖第一基材14和第二基材15的外周边缘14e、15e的边缘罩部16c。根据该结构,由于边缘罩部16c覆盖外周边缘14e、15e,因此能够增大主体部20与下肢6的接触面积,能够提高佩戴的触感。本例的边缘罩部16c形成为包围外周边缘14e、15e的带状。本例的覆盖部件16与不具有边缘罩部16c的情况相比能够提高刚性。并且,若将肌肉电刺激装置10佩戴于身体,则外周边缘14e、15e有可能陷入皮肤。通过设置边缘罩部16c,能够抑制此时对皮肤的刺激或疼痛。
第一基材14和第二基材15的原材料只要是具有绝缘性和能够卷绕在下肢6上的程度的挠性的材料,就没有特别的限制。本例的第一基材14和第二基材15由聚对苯二甲酸乙二酯系的树脂等弹性体形成。覆盖部件16的原材料只要是具有绝缘性和能够卷绕在下肢6上的程度的挠性的材料,就没有特别的限制。作为一例,覆盖部件16能够由比第一基材14和第二基材15硬的树脂材料形成。本例的覆盖部件16由硅树脂等弹性体形成。在该情况下,覆盖部件16能够保护第一基材14和第二基材15,抑制因操作带来的损伤,并对主体部20施加适当的刚性。通过使用肌肉电刺激装置10,而将体温传递给硅树脂,在该硅树脂中蓄热。因此,期待在使用中感到温暖并通过温热效果来改善血流。
主体部20例如佩戴在与下肢6的上腿部6a的肌肉7b对应的位置。主体部20在x方向和y方向上延伸且在z方向上形成得薄。在主体部20中设置有在y方向上分开配置的一对电极32。如上所述,一对电极32构成为使电流沿与周向垂直的方向流向上腿部6a的肌肉7b。主体部20具有在正面观察时长度方向沿着x方向配置的实质上可视为矩形的形状。以下,在本说明书中,实质上可视为矩形的形状包含具有一对对边的形状,该一对对边具有全长的30%以上的长度。
认为由于训练中的发汗而在肌肉电刺激装置10与上腿部6a之间闷热。因此,在本例的主体部20中设置有1个或多个通气孔23g,该1个或多个通气孔23g形成在避开一对电极32的位置。如图4所示,通气孔23g被设置在避开电极和引线部的位置。在该情况下,与不具有通气孔的结构相比,能够减轻肌肉电刺激装置10与上腿部6a之间的闷热。并且,通过设置通气孔23g,能够提高主体部20的挠性。通过改变通气孔23g的个数、配置,能够对主体部20的挠性进行调整。
多数情况下,上腿部6a的周面具有曲率半径随着向根部侧行进而变大的圆錐面这样的形状。因此,若不具有分支部的主体部20被佩戴于上腿部6a,则以在一部分形成有褶皱褶皱部的状态被佩戴于上腿部6a。认为在形成了褶皱褶皱部的状态下,一对电极32相对于上腿部6a的周面倾斜,其一部分浮起而使接触变得不稳定。因此,主体部20的x方向的一部分也能够在y方向上分支成多个,以与不同的曲率半径对应。作为一例,主体部20具有通过间隙24g使x方向上的一部分在y方向上隔开的双叉形状。即,主体部20包含由间隙24g隔开的2个带状体20b、20c。带状体20b的缘部20m与间隙24g相接。带状体20c的缘部20n与间隙24g相接。即,间隙24g是由缘部20m、20n在y方向上夹持的区域。带状体20b、20c的一部分连结,剩余的部分分离。本例的带状体20b、20c分别形成为x方向尺寸比y方向尺寸大的带状。间隙24g形成为从主体部20的x方向的端部20a朝向x方向内侧。
本例的主体部20相对于穿过间隙24g的y方向的中心且沿x方向延伸的直线线对称地形成。在本例中,一对电极32设置在由主体部20的间隙24g隔开的各个区域。由于主体部20的由间隙24g隔开的带状体20b、20c独立地卷绕在上腿部6a的周围,因此不容易产生褶皱,能够使与身体的接触稳定。由于具有双叉形状,因此即使在像上腿部6a那样粗度变化的情况下,双叉形状的带状体20b、20c也分别独立地弯曲,因此能够减少褶皱的产生。作为双叉形状的切入深度的间隙24g的y方向尺寸也可以在将下肢的上腿部设为佩戴对象的情况下较深,在将上肢设为佩戴对象的情况下较浅。
若控制单元30被配置在身体的外侧,则在移动时与书桌的桌脚等碰撞而损坏的可能性较高。因此,本例的肌肉电刺激装置10构成为在佩戴于上腿部6a的表侧和里侧中的任意侧的情况下,控制单元30都能够配置在身体的内侧。具体而言,主体部20形成为相对于控制单元30对称的形状。图8是示出将肌肉电刺激装置10佩戴于上腿部6a的里侧的状态的示意图。肌肉电刺激装置10在图8的状态下能够锻炼上腿部6a的里侧的肌肉7c。在本例中,主体部20与图2的例子上下相反地佩戴。通过像这样佩戴,将控制单元30配置在身体的内侧,因此能够减小因使控制单元30与书桌的桌脚等碰撞而损坏的可能性。
返回到图2至图7。在具有由间隙24g隔开的双叉形状的情况下,应力集中于主体部20的与间隙24g的最里部相接的部分,有可能在该部分产生裂缝等不良情况。因此,在本例中,在主体部20的与间隙24g相接的部分设置有形成为厚壁的厚壁部24h。特别是厚壁部24h也可以设置在主体部20的与间隙24g的最里部相接的部分的周边。厚壁部24h的形状能够根据期望的耐久性而通过仿真来设定。
(引线部)
如图7所示,本例的引线部37被设置于第二基材15的背面15b。引线部37包含配线37b和配线37c。配线37b将端子38b和第一电极32b电连接。配线37c将端子38c和第二电极32c电连接。
(一对电极)
如上所述,一对电极32包含在y方向上分开配置的第一电极32b和第二电极32c。一对电极32被配置为各自的长度方向与x方向平行。一对电极32分别形成为x方向的范围比y方向的范围大的带状。一对电极32各自的形状只要实质上是带状即可,例如也可以是葫芦形等在周围包含凹凸或弯曲部的形状、锥形或梯形等包含非平行的对边的形状以及椭圆或长圆等包含椭圆弧或圆弧的形状等各种形状。在本例中,一对电极32分别形成为大致矩形。一对电极32分别配置在上腿部6a的作为周向的x方向上,使y方向的电流流向上腿部6a的肌肉7b。一对电极32被设置在第二基材15上,从设置在第一基材14中的开口14b露出到佩戴面10b。第一电极32b通过配线37b而与端子38b电连接,第二电极32c通过配线37c而与端子38c电连接。
在将肌肉电刺激装置10佩戴于身体而使用时,在各电极与身体之间配置有凝胶垫82(参照图6)。凝胶垫82具有粘着性。凝胶垫82通过该粘着力而实现确保身体与各电极之间导通的作用。凝胶垫82被粘贴于肌肉电刺激装置10的各电极。肌肉电刺激装置10在粘贴了凝胶垫82的状态下被佩戴于身体。肌肉电刺激装置10通过凝胶垫82的粘着性而被支承于身体。在本例中,如图6所示,凝胶垫82分别一一对应地粘贴于一对电极32而使用。
(控制部)
接着,对控制单元30进行说明。图3所示的控制单元30和后述的控制单元70的各块在硬件上能够由以计算机的cpu(centralprocessingunit,中央处理单元)为首的元件、机械装置来实现,在软件上由计算机程序等来实现,但在这里描述通过它们的协作而实现的功能块。因此,对于接触到本说明书的本领域技术人员来说可以理解,这些功能块能够通过硬件、软件的组合而以各种形式实现。
控制单元30包含收纳在壳体30m中的控制部30a、开关部20j、20k、充电端子20g以及电池20h。壳体30m被设置于主体部20的中央,成为控制单元30的外壳。壳体30m能够由各种树脂材料形成。开关部20j、20k被设置于控制单元30的正面。有时将开关部记述为sw部。开关部20j、20k对按下操作的情况进行检测并将检测结果输出给控制部30a。开关部20j、20k例如也可以包含电气接点,该电气接点在非操作时关闭,在被进行按下操作时变化成打开。在本例的开关部20j的表面上显示正的记号,在本例的开关部20k的表面上显示负的记号。
电池20h与控制部30a电连接,向控制部30a提供电力。电池20h可以是一次电池,但在本例中采用能够重复充电的锂离子电池。电池20h也可以能够更换,但在本例中采用内置型。充电端子20g接受用于对电池20h进行充电的电力并输出给控制部30a。充电端子20g可以使用各种连接器,但在本例中采用usb(注册商标)规格的连接器。充电端子20g例如被设置于控制单元30的底面。电池20h通过由充电端子20g接受到的电力而被充电。电池20h也可以构成为通过无线充电等非接触式的充电系统充电。
控制部30a包含:通信部30b、皮肤检测部30c、操作取得部30d、电刺激控制部30e以及充电控制部30g。通信部30b能够将肌肉电刺激装置10的动作状况发送给远程控制装置12。远程控制装置12显示从通信部30b取得的动作状况。通信部30b接收基于输入到远程控制装置12的触摸操作的操作信息。控制部30a根据经由通信部30b取得的操作信息而对肌肉电刺激装置10的动作进行控制。
操作取得部30d从开关部20j、20k取得操作的检测结果。操作取得部30d检测与各开关部的电阻值对应的电压,在检测电压为阈值以上时判定为开关部被进行按下操作,在检测电压小于阈值时判定为开关部未被操作。控制部30a根据各开关部的按下状况的组合、按下时间的长度等来确定肌肉电刺激装置10的控制方法。
在由远程控制装置12进行操作的情况下,也可以禁止开关部20j、20k的操作。本例的肌肉电刺激装置10在由远程控制装置12进行操作的状态下,也允许开关部20j、20k的操作。在该情况下,即使因用户位于远离远程控制装置12的位置而无法对远程控制装置12进行操作的情况下,也能够通过开关部20j、20k对肌肉电刺激装置10进行操作。
皮肤检测部30c对电极是否与皮肤接触进行检测。皮肤检测部30c对一对电极32之间的电阻值进行检测,在检测出的电阻值不足阈值时判定为电极与皮肤接触,在检测出的电阻值为阈值以上时判定为电极未与皮肤接触。
若通过皮肤检测部30c检测出电极与皮肤接触,则电刺激控制部30e在规定的动作时间(例如20分钟)中按照规定的周期向一对电极32提供与所设定的输出电压对应的电力。即,在该动作时间中对用户的上腿部6a施加电刺激。能够通过对远程控制装置12或开关部20j、20k进行操作而对输出电压进行变更。在本例的电刺激控制部30e中,每次开关部20j被按下时输出电压上升,每次开关部20k被按下时输出电压降低。
充电控制部30g控制由充电端子20g接受到的充电用的电力并提供给电池20h。充电控制部30g根据电池20h的充电率对提供给电池20h的电流的大小进行控制。例如,在充电率较低的情况下增大提供给电池20h的电流,在充电率较高的情况下减小提供给电池20h的电流。在相对于充电的电荷量的充电率的增加幅度较小的情况下,作为电池的故障,充电控制部30g中止充电。
(带连结部)
在主体部20中设置有用于将带部件50分别安装于2个带状体20b、20c的一对带连结部42。图9是示出与肌肉电刺激装置10连结的2个带部件50的一例的俯视图。在图9中,为了易于理解,使主体部20处于在x方向上延伸的状态,并使上腿部6a显示为比实际的比例小。使带部件50的一端部50b与一对带连结部42中的一方连结,而将主体部20卷绕在作为被佩戴部的上腿部6a上,在该状态下使带部件50的另一端部与一对带连结部42中的另一方连结。具体而言,将环绕在上腿部6a的一部分的带部件50的两端安装于主体部20的一对带连结部42。
肌肉电刺激装置10优选能够容易地佩戴于身体。因此,在本例中,使带部件50的一端部50b与一对带连结部42中的一方连结而将主体部20卷绕在被佩戴部,在该状态下,一对带连结部42中的另一方位于带部件50的另一端部能够环绕的范围。具体而言,一对带连结部42在x方向上分离,且在2个带状体20b、20c各设置一对带连结部42。在使主体部20沿x方向卷绕的状态下,一对带连结部42在x方向上排列。因此,与一对带连结部42中的一方连结的带部件50的另一端部自然地位于一对带连结部42的另一方,因此能够将它们容易地连结。
带连结部42包含一对方管部件42k。方管部件42k是包围供带部件50穿过的孔部42h的方管状的部件。方管部件42k在正面观察时呈长度方向在y方向上延伸的大致矩形,在中央设置有在y轴方向上较长的大致矩形的孔部42h。方管部件42k例如也可以由树脂材料形成。一对方管部件42k在x方向上分离,且在2个带状体20b、20c各设置一对方管部件42k。通过使用方管部件42k,而由方管部件42k承受从带部件50接受的力,因此与不使用方管部件42k的情况相比,施加给第一基材14、第二基材15以及覆盖部件16的荷重被分散,能够抑制带部件50的裂纹、外观的变形等产生。并且,还能够抑制第一基材14、第二基材15以及覆盖部件16的层结构的偏移。
(带部件)
作为带部件,能够采用绳状或带状等各种结构的部件,但本例的带部件50是在两面上具有面紧固件的由布制成的带状的部件。
在本例中,在一对方管部件42k中的一方安装有紧固部件50c,带部件50从一对方管部件42k中的另一方张挂到紧固部件50c。在本例中,紧固部件50c是具有面紧固件的由布制成的带状的部件。紧固部件50c在穿过了方管部件42k的孔部42h的状态下折回,其两端部由面紧固件51b连结。紧固部件50c也可以形成为比带部件50短。
带部件50的一方的端部在穿过了另一方的方管部件42k的孔部42h的状态下折回,并通过面紧固件51c与带部件50的中间部连结。带部件50的另一方的端部形成为用于调整长度而折回的部分(以下,记述为折回部50e。)。作为带部件50的另一方的端部即折回部50e通过面紧固件51d而与带部件50的其他的中间部连结。
折回部50e能够通过面紧固件51e而与紧固部件50c连结。肌肉电刺激装置10在折回部50e与紧固部件50c分离的状态下,沿着用户的上腿部6a的周围佩戴。肌肉电刺激装置10在沿着上腿部6a的周围佩戴的状态下,通过使折回部50e与紧固部件50c连结而被佩戴到上腿部6a。通过变更折回部50e的折回位置,能够容易地调整周向的长度。
对像以上那样构成的肌肉电刺激装置10的动作进行说明。图10是示出肌肉电刺激装置10的动作的一例的流程图。图10示出在用户将肌肉电刺激装置10佩戴于上腿部6a的状态下接通电源而开始进行对上腿部6a的电刺激之后直到结束为止的处理s100。
若开始进行处理,则控制部30a判定开关部20j是否被按下(步骤s102)。在开关部20j未被按下的情况下(步骤s102的否),控制部30a使处理返回到步骤s102的起始处,重复执行步骤s102。在开关部20j被按下的情况下(步骤s102的是),控制部30a判定是否经过了规定的经过时间t1(步骤s104)。
在没有经过经过时间t1的情况下(步骤s104的否),控制部30a使处理返回到步骤s102的起始处,重复执行步骤s102至s104。在经过了经过时间t1的情况下(步骤s104的是),控制部30a转移到步骤s106。步骤s104中的经过时间t1能够根据期望的规格来设定。本例的经过时间t1被设定为2秒。即,用户能够通过将开关部20j按下2秒而使肌肉电刺激装置10的电源接通。
在步骤s106中,控制部30a判定电极是否与皮肤接触(步骤s106)。在电极不与皮肤接触的情况下(步骤s106的否),控制部30a在待机了规定的待机时间之后使处理返回到步骤s106的起始处。
在电极与皮肤接触的情况下(步骤s106的是),控制部30a开始对用户的上腿部6a施加电刺激(步骤s108)。在该步骤中,电刺激控制部30e向一对电极32提供按照规定的周期变化的电力。
执行了步骤s108的控制部30a判定是否经过了规定的经过时间t2(步骤s110)。步骤s110中的经过时间t2能够根据期望的训练时间来设定。本例的经过时间t2被设定成20分钟。即,用户能够持续训练直到经过20分钟为止。在没有经过经过时间t2的情况下(步骤s110的否),控制部30a判定电极是否与皮肤接触(步骤s112)。
在电极与皮肤接触的情况下(步骤s112的是),控制部30a使处理返回到步骤s108的起始处,并持续施加电刺激。在电极不与皮肤相接的情况下(步骤s112的否),控制部30a停止施加电刺激而结束处理s100。即,即使在没有经过经过时间t2的情况下,当电极与皮肤分离时,控制部30a也结束施加电刺激。在经过了经过时间t2的情况下(步骤s110的是),控制部30a停止施加电刺激而结束处理s100。
处理s100仅仅是一例,也可以在该处理中添加其他的处理,或者删除/变更步骤,或者替换步骤的顺序。
对如以上那样构成的第一实施方式的肌肉电刺激装置10的作用/效果进行说明。
第一实施方式的肌肉电刺激装置10具有主体部20,该主体部20具有沿着下肢或上肢的被佩戴部的周围佩戴的佩戴面10b,佩戴面10b在环绕被佩戴部的x方向和与x方向垂直的y方向上延伸,在主体部20设置有在y方向上分开配置的一对电极32,一对电极32分别是x方向的范围比y方向的范围大的带状并被配置为使电流沿着该被佩戴部的肌肉纤维的延伸方向流向被佩戴部。根据该结构,由于电极的x方向的范围相对较大,因此能够在x方向上有效地刺激宽度较大的范围的肌肉。并且,由于电极的y方向的范围相对较小,因此与该范围较大的情况相比,能够抑制流向身体的电流而加长电池的可通电的时间。由于使y方向的电流流向被佩戴部,因此能够使电流沿肌肉的延伸方向流动,能够有效地刺激支配肌肉的神经从而有效地锻炼肌肉。由此,能够有效地对肌肉施加电刺激。
在第一实施方式的肌肉电刺激装置10中,一对电极32各自的长度方向被配置为实质上平行。根据该结构,能够刺激被佩戴部的较大范围的肌肉。
在第一实施方式的肌肉电刺激装置10中,在主体部20设置有通气孔23g,该通气孔23g形成在避开一对电极32的位置上。根据该结构,与不具有通气孔的结构相比,能够减轻肌肉电刺激装置10与上腿部6a之间的闷热。
在第一实施方式的肌肉电刺激装置10中,主体部20包含第一基材14、第二基材15以及覆盖部件16,在第一基材14中设置有使一对电极32露出的开口14b,在第二基材15中设置有一对电极32,覆盖部件16层叠在第二基材15的与第一基材14相反的一侧。根据该结构,与不具有第一基材14的情况相比,能够提高引线部37的耐久性。
在第一实施方式的肌肉电刺激装置10中,主体部20具有通过间隙24g使x方向的一部分在y方向上隔开的双叉形状,在主体部20的与间隙24g相接的部分设置有形成为厚壁的厚壁部24h。根据该结构,能够提高与间隙24g相接的部分的强度,能够减少在该部分产生裂缝等不良情况,从而提高耐久性。
在第一实施方式的肌肉电刺激装置10中,在主体部20设置有用于安装带部件50的一对带连结部42。使带部件50的一端部50b与一对带连结部42中的一方连结,而使主体部20卷绕在被佩戴部上,在该状态下,一对带连结部42中的另一方位于带部件50的折回部50e能够环绕的范围中。根据该结构,与一对带连结部42中的一方连结的带部件的折回部50e自然位于一对带连结部42中的另一方的附近,因此能够容易地佩戴于身体。
在第一实施方式的肌肉电刺激装置10中,在主体部20设置有向一对电极32提供电压的控制单元30,一对电极32分别相对于控制单元30对称地配置。根据该结构,不仅在锻炼被佩戴部的表侧的肌肉时,而且在锻炼里侧的肌肉时,都能够以将控制单元30配置在身体的内侧的状态佩戴主体部20。并且,通过将控制单元30配置在身体的内侧,能够降低因与书桌的桌脚等碰撞而损坏的可能性。并且,通过将控制单元30配置在身体的内侧,用户能够意识到控制单元30总是存在于身体的内侧,减轻寻找控制单元30的烦杂。
[第二实施方式]
关于第二实施方式的肌肉电刺激装置60,参照图11至图13进行说明。在第二实施方式的附图和说明中,对与第一实施方式相同或同等的结构要素、部件标注相同的符号。适当省略与第一实施方式重复的说明,对与第一实施方式不同的结构重点地进行说明。
在第一实施方式的肌肉电刺激装置10中,对控制单元30与主体部20一体连结的例子进行了说明,但本发明不限于该结构。例如,主体部也可以不具有控制单元,控制单元构成为分体的装置。控制单元也可以构成为通过设置于主体部的拆装用的机构进行拆装。
图11是第二实施方式的肌肉电刺激装置60的主体部62的主视图。肌肉电刺激装置60与第一实施方式的肌肉电刺激装置10相比是小型的,能够优选用于上臂二头肌、上臂三头肌等上肢肌肉和细长的下肢肌肉。图12是示出肌肉电刺激装置60的结构的框图。图13是示意性地示出肌肉电刺激装置60的安装机构64的周边的侧视图。图13示出能够安装于肌肉电刺激装置60的控制单元70的一例。
第二实施方式的肌肉电刺激装置60在主体部62中不具有控制单元,而具有安装机构64和受电端子部38。控制单元70构成为与主体部62分体的装置,通过安装机构64而安装于主体部62。控制单元70具有供电端子部72。在控制单元70被安装于主体部62时,供电端子部72与受电端子部38接触,而向受电端子部38提供电刺激用的电力。
第二实施方式的主体部62与第一实施方式的主体部20对应,具有除了控制单元30以外的所有的结构和特征。控制单元70向一对电极32提供电压。控制单元70与第一实施方式的控制单元30对应,具有控制单元30所有的结构和特征。
(接触力降低部)
若在将肌肉电刺激装置60佩戴于上肢或下肢的状态下使关节弯曲,则认为主体部的y方向的外缘部的中央附近强力地抵住关节部,给用户带来不舒适的触感。特别是在像佩戴于上肢时那样从主体部62的外缘部到肘关节为止的距离较短的情况下,认为使肘关节弯曲时外缘部20d强力地接触肘关节。因此,在第二实施方式的肌肉电刺激装置60中设置有接触力降低部26,该接触力降低部26设置在主体部62的外缘部中的在被佩戴部附近的关节部弯曲时与该关节部接触的区域,使与该关节部的接触力降低。
接触力降低部26例如也可以在外缘部的与关节的中心相对的区域中包含向远离该关节的方向后退的后退部。在本例的主体部62中,接触力降低部26包含呈弧状后退的形状的弧状后退部26b、26c。通过具有弧状后退部26b、26c,而使外缘部20d、20f呈图11所示的弯曲形状。弧状后退部26b、26c设置在主体部62的y方向上的双方的外缘部20d、20f。因此,在主体部62上下相反地佩戴的情况下也能够降低接触力。
(安装机构)
主体部62具有安装机构64和受电端子部38。安装机构64是用于将控制单元70以能够拆装的方式安装于主体部62的机构。安装机构64也可以是使用工具来进行拆装的结构,但优选能够不使用工具而通过人手对控制单元70进行拆装。作为主体部62的安装机构64,可以采用通用的紧固件等基于各种原理的安装机构。作为能够采用的安装机构64的一例,列举出使用磁吸引力的机构、包含钩和与钩卡合的凹部的机构、包含外螺纹和内螺纹的机构、包含面紧固件的机构、包含子母扣的机构等。
在本例的安装机构64中,控制单元70具有磁铁76,主体部62具有与磁铁76的磁极相互磁吸引的磁性部件68。通过磁铁76的磁极与磁性部件68的磁吸引力而将控制单元70保持于主体部62。在使超过磁铁76的吸引力的力作用于控制单元70时,控制单元70从主体部62脱落。图13的(a)示出未装配控制单元70的状态的肌肉电刺激装置60。图13的(b)示出装配有控制单元70的状态的肌肉电刺激装置60。
(受电端子部)
受电端子部38包含按照主体部62的规定的间隔排列的2个端子38b、38c。与第一实施方式同样,端子38b、38c与一对电极32的第一电极32b、第二电极32c连接。为了电极面的防锈,也可以对端子38b、38c实施贵金属电镀等表面处理。为了使与供电端子部72的接触压稳定化,受电端子部38也可以具有弹性。
(供电端子部)
供电端子部72包含配置在与受电端子部38的端子38b、38c对应的位置的端子72b、72c。端子72b、72c例如也可以具有弹性。端子72b、72c向端子38b、38c提供用于电刺激的电力。
与第一实施方式中说明的情况同样,主体部62也可以相对于控制单元70对称地配置。特别是主体部62也可以相对于直线m1线对称地形成。一对电极32也可以相对于控制单元70对称地配置。特别是一对电极32也可以相对于直线m1线对称地配置。
(保管方法)
接着,参照图14对肌肉电刺激装置60的保管方法的一例进行说明。图14是示出在肌肉电刺激装置60上粘贴了片状的衬纸80的状态的后视图。在使用了肌肉电刺激装置60之后,有时以在背面侧粘贴了凝胶垫82的状态进行保管。因此,也可以在凝胶垫82的背面侧粘贴具有规定刚性的片状的衬纸80。
衬纸80也可以比主体部62大一圈,例如形成为矩形。优选能够在安装了带部件50的状态下进行保管。因此,在衬纸80中,在与方管部件42k和带部件50相接的区域中设置有切口部80b。通过设置切口部80b,衬纸80能够避开方管部件42k和带部件50而与凝胶垫82紧密接触。衬纸80的除了四角的切口部80b之外的部分构成在x方向上向两侧延伸的延出部80c、80d。也可以对衬纸80的表面施加用于平滑化的表面涂布。
肌肉电刺激装置60能够以粘贴在衬纸80上的状态收纳在收纳袋中而进行保管。收纳袋例如能够由布或树脂制成的片材等形成。通过像这样保管,能够在安装着凝胶垫82的状态下进行保管,并且能够降低在凝胶垫82上粘贴异物或袋的可能性。
像以上那样构成的第二实施方式的肌肉电刺激装置60在装配了控制单元70时,与第一实施方式的肌肉电刺激装置10同样地进行动作。
第二实施方式的肌肉电刺激装置60实现与第一实施方式的肌肉电刺激装置10相同的作用/效果。除此之外,第二实施方式的肌肉电刺激装置60实现以下的作用/效果。
在第二实施方式的肌肉电刺激装置60中设置有接触力降低部26,该接触力降低部26设置在主体部62的外缘部中的在被佩戴部附近的关节部屈曲时与该关节部接触的区域,使与该关节部的接触力降低。根据该结构,与不具有接触力降低部的情况相比,能够减小关节部屈曲的状态下的与关节部的接触力。能够减轻因接触力引起的被佩戴部的不舒适的触感。
在第二实施方式的肌肉电刺激装置60中,在主体部62中设置有安装机构64,该安装机构64用于能够拆装的安装向一对电极32提供电压的控制单元70。根据该结构,能够通过1个控制单元而切换使用不同种类的主体部。并且,在主体部发生故障的情况下,能够只更换主体部。因此,与无法更换控制单元的情况相比,是经济的,有助于节省资源。
以上,根据各实施方式进行了说明。本领域技术人员可以理解,这些实施方式是例示,在本发明的技术方案的范围内可进行各种变形和变更,所有这样的变形例和变更都包含在本发明的技术方案的范围内。因此,本说明书中的描述和附图不是限制性的,而而应视为例证。
以下,对变形例进行说明。在变形例的附图和说明中,对与实施方式相同或同等的结构要素、部件标注相同的符号。适当省略与实施方式重复的说明,关于与实施方式不同的结构重点地进行说明。
(第一变形例)
在各实施方式中,对使用带部件50将肌肉电刺激装置佩戴于身体的例子进行了说明,但不限于此。肌肉电刺激装置也可以使用凝胶垫的粘着力而佩戴于身体。
(第二变形例)
在各实施方式中,对将控制单元30靠近x方向的端部侧设置的例子进行了说明,但不限于此。控制单元30也可以配置在主体部20的x方向的中间区域。特别是控制单元30的中心也可以配置于使主体部20在x方向上二等分的位置。
(第三变形例)
在各实施方式中,对一对电极32各自的长度方向被配置为实质上平行的例子进行了说明,但不限于此。一对电极也可以相互倾斜地配置。作为一例,一对电极之间的距离也可以被设定为从y方向的一端朝向另一端逐渐减小。通过像这样构成,很容易将一对电极分别配置成沿着被佩戴部的肌肉或关节的立体形状。例如,也可以配置成使一对电极的一方的端之间接近而中央的前端部缺口的v字状。
在该情况下,认为若一对电极的长度方向所呈的角度过大,则由于一对电极的一方的端之间过度地接近而使电流分布出现偏差,使能够对神经进行刺激的范围变窄。因此,一对电极的长度方向所呈的角度可以设定在90度以下。在该范围中,确认出能够得到实用范围的特性。
(第四变形例)
在各实施方式中,对在2个带状体20b、20c中分别设置有带部件50且2个带部件50独立地卷绕于被佩戴部的例子进行了说明,但不限于此。关于带部件,也可以相对于2个带状体20b、20c设置1个带部件。图15是对第四变形例的带部件150进行说明的示意图。在图15中,(a)示出正面观察的示意图,(b)示出背面观察的示意图。如图15所示,在第四变形例中,带部件150具有双叉的y字部分,带部件150的y字部分分别与2个带状体20b、20c连结,通过1个带部件150将2个带状体20b、20c佩戴于被佩戴部。像该例那样,通过使用具有y字部分的带部件150,能够一次性地对身体跟随性高的双叉构造的主体部进行佩戴。
(第五变形例)
在各实施方式中,对远程控制装置12具有能够显示和能够进行触摸操作的触摸面板的例子进行了说明,但不限于此。远程控制装置12也可以基于在触摸面板以外的显示设备上显示的图像,通过触摸面板以外的操作设备来进行操作输入。作为这样的显示设备列举出液晶显示装置,作为操作设备列举出键盘等键开关。
根据上述的各变形例,实现与各实施方式相同的作用/效果。
上述的各实施方式之间以及各实施方式与变形例的任意的组合作为本发明的实施方式是有用的。组合产生的新实施方式组合具有所组合的实施方式和变形例各自的效果。