JP2022093449A - 筋肉鍛錬装置および治療器 - Google Patents

Abstract

【課題】身体を暖める機能を備えつつ、軽量化された筋肉鍛錬装置および治療器を提供する。
【解決手段】筋肉鍛錬装置１は、身体にパルス電流を流すことにより筋肉に電気的刺激を与えて筋肉を収縮させる。筋肉鍛錬装置１は、装置本体１１と、装置本体１１に設けられた６つの電極部１３と、６つの電極部１３間に電流を出力する電力変換回路を有するコントローラ１２と、膨張黒鉛から形成され装置本体１１内において電極部１３に対向して配置される黒鉛シート１４１と、黒鉛シート１４１の一部を加熱するヒータ２１と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、筋肉鍛錬装置および治療器に関する。

電気的刺激を利用した筋肉鍛錬装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載された筋肉鍛錬装置は、電極部が設けられた装具と、電極部に電圧を印加する制御回路と、を備える。この筋肉鍛錬装置は、装具が身体の一部に装着された状態で電極部に電圧を印加することにより、身体のうち装具が装着された部分の筋肉に電気刺激を与えるというものである。

特許第３０２６００７号公報

ところで、例えば冬場の寒い時期に筋肉鍛錬を行う場合、特に筋肉鍛錬の開始時において、身体を暖めたほうがスムーズに筋肉鍛錬を開始することができる。また、身体を温めながら筋肉鍛錬を行うことにより、身体の基礎代謝が促進されダイエット効果が期待できる。そこで、筋肉鍛錬装置の装具にヒータを取り付けて、筋肉鍛錬装置に筋肉鍛錬の対象となる身体の一部を暖める機能を設けることが検討されつつある。この場合、装着された部分全体をなるべく早く暖めることができるようにしようとすると、その分、ヒータの数が増加し、装具が重くなってしまう。そうすると、装具の身体への装着が困難になる虞がある。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、身体を暖める機能を備えつつ、軽量化された筋肉鍛錬装置および治療器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る筋肉鍛錬装置は、
身体に電流を流すことにより筋肉に電気的刺激を与えて筋肉を収縮させる筋肉鍛錬装置であって、
装置本体と、
装置本体に設けられた複数の電極部と、
前記複数の電極部間に電流を出力する電流出力部と、
シート状に加圧成形された膨張黒鉛からなり前記装置本体内において前記電極部に対向して配置される黒鉛シートと、
ヒータと、を備え、
前記装置本体は、主部と、前記主部に対して旋回自在に取り付けられた複数のパッド部と、を有し、
前記複数の電極部は、前記複数のパッド部それぞれに設けられ、
前記黒鉛シートは、前記複数のパッド部それぞれの内側において前記複数の電極部それぞれに対向して配置され、
前記ヒータは、前記複数のパッド部それぞれに１つずつ設けられ、前記黒鉛シートの少なくとも一部を加熱する。

本発明によれば、膨張黒鉛から形成され装置本体内において電極部に対向して配置される黒鉛シートと、黒鉛シートの一部を加熱するヒータと、を備える。これにより、黒鉛シートの一部を加熱すると、黒鉛シートの一部に加えられた熱が黒鉛シート全体に拡散する。従って、筋肉鍛錬装置が身体に装着された状態で、身体における筋肉鍛錬装置が装着された部分全体を効率的に暖めることができる。また、黒鉛シートの一部だけを加熱する構成であることにより、ヒータを小型化して軽量化することができるので、筋肉鍛錬装置の軽量化が図られる。

本発明の実施の形態１に係る筋肉鍛錬装置の使用状態を示す図である。 実施の形態１に係る筋肉鍛錬装置について、（Ａ）は裏面の平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＡ－Ａ線における断面図である。 本発明の実施の形態２に係る筋肉鍛錬装置の一部破断した斜視図である。 実施の形態２に係る筋肉鍛錬装置を示し、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は側面図である。 実施の形態２に係る筋肉鍛錬装置の動作を説明するための平面図である。 変形例に係る筋肉鍛錬装置を示し、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は側面図である。 変形例に係る筋肉鍛錬装置の動作を説明するための平面図である。

以下、本発明の各実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
本実施の形態に係る筋肉鍛錬装置は、身体の一部（例えば腹部）に装着した状態で身体の一部に存在する筋肉（例えば腹筋）に電気的刺激を与えて筋肉を収縮させることによりその筋肉を鍛錬することができるものである。

図１に示すように、本実施の形態に係る筋肉鍛錬装置１は、例えば身体Ｐの腹部に装着された状態で使用される。筋肉鍛錬装置１は、装置本体１１と、コントローラ１２と、複数（図１では６つ）の電極部１３と、黒鉛シート１４１と、ヒータ２１と、を備える。コントローラ１２は、装置本体１１の略中央部に配置され、電極部１３は、装置本体１１におけるコントローラ１２の周囲に配置されている。この筋肉鍛錬装置１が身体Ｐの腹部に装着された状態では、コントローラ１２の調節部１２２が装置本体１１の身体Ｐ側とは反対側に位置し、電極部１３と黒鉛シート１４１とが装置本体１１の身体Ｐ側に位置する。また、図２（Ａ）および（Ｂ）に示すように、筋肉鍛錬装置１は、他に、保護シート１４２を備える。黒鉛シート１４１と保護シート１４２とは、略同じ外形寸法であり、互いに重なりあっている。そして、筋肉鍛錬装置１は、図２（Ａ）に示すような複数（図２（Ａ）では６つ）の粘着部材１５により身体Ｐに装着される。装置本体１１は、可撓性を有する樹脂材料から板状に形成されたものである。

複数の電極部１３は、装置本体１１を身体Ｐに装着した状態において、身体Ｐに対向する側の６箇所に設けられている。各電極部１３は、シート状であり、装置本体１１の身体Ｐ側の面に沿って広がるように配置されている。

コントローラ１２は、複数の電極部１３の一部の電極部１３とその他の電極部１３との間にパルス幅が数１０乃至数１００μｓｅｃのパルス電圧を低周波数（数Ｈｚ）で印加することにより、電極部１３間に低周波数のパルス電流を流す。パルス電圧の振幅値は、例えば数１０Ｖ乃至１００Ｖ程度に設定される。コントローラ１２は、図２（Ｂ）に示すように、本体部１２１と、電極部１３に印加する電圧を調節するための調節部１２２と、を有する。電極部１３は、配線１３ａを介して本体部１２１に接続されている。本体部１２１は、蓄電部（図示せず）と、蓄電部から直流電力の供給を受けて複数の電極部１３へパルス電圧を印加する電力変換回路（電流出力部）１２１１と、ヒータ２１を駆動するヒータ駆動回路１２１２と、電力変換回路およびヒータ駆動回路を制御する制御部１２１３と、を有する。制御部１２１３は、マイコンであり、ユーザによる調節部１２２の回転操作に応じて電極部１３間に印加されるパルス電圧の振幅を制御する。

黒鉛シート１４１は、図２（Ａ）に示すように、装置本体１１内において電極部１３に対向して配置されている。なお、図２（Ａ）中のドットで示した部分が、黒鉛シート１４１が配置されている部分に相当する。この黒鉛シート１４１は、原料の天然黒鉛などの黒鉛を膨張させて膨張黒鉛の形態にしてから加圧してシート状に成形することにより作製される。この黒鉛シート１４１としては、例えば黒鉛成分（炭素成分）の比率が９９％以上のものを用いることができる。

黒鉛シート１４１の厚さは、例えば０．１乃至０．２ｍｍに設定される。この黒鉛シート１４１の熱拡散率は、厚さが０．１３ｍｍの場合、２１２×１０^－６（ｍ^２／ｓ）であり、これは厚さが０．１０ｍｍのアルミニウムシートの熱拡散率（９８×１０^－６（ｍ^２／ｓ））の約２．２倍に相当する。即ち、黒鉛シート１４１は、厚さが同程度のアルミニウムシートに比べて高い熱拡散率を有する。保護シート１４２は、図２（Ｂ）に示すように、黒鉛シート１４１に積層され黒鉛シート１４１を保護する。保護シート１４２は、絶縁性のエポキシ樹脂等から形成される。

ヒータ２１は、図２（Ａ）に示すように、黒鉛シート１４１における複数の電極部１３それぞれと重なる部位（第１部位）以外の部位（第２部位）に接触している。そして、ヒータ２１は、黒鉛シート１４１におけるその接触部位を加熱する。ヒータ２１は、黒鉛シート１４１と装置本体１１との間の領域における２箇所に配置されている。ヒータ２１は、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスタのような自動温度調節機能を有する定温度発熱体から構成され、黒鉛シート１４１に接触している。

粘着部材１５は、例えばシート状の導電性ジェルから構成され、図２（Ａ）に示すように、保護シート１４２における複数の電極部１３と重なる部分それぞれを覆うように保護シート１４２に貼り付けられている。

本実施の形態に係る筋肉鍛錬装置１によれば、膨張黒鉛から形成され電極部１３に対向して配置された黒鉛シート１４１と、黒鉛シート１４１の一部を加熱するヒータ２１と、を備える。ここで、黒鉛シート１４１は、身体Ｐの腹部に装着された状態で、身体Ｐの腹部全体を覆う。これにより、黒鉛シート１４１の一部を加熱すると、黒鉛シート１４１の一部に加えられた熱が黒鉛シート１４１全体に拡散するので、身体Ｐの腹部全体を効率的に暖めることができる。また、黒鉛シート１４１の一部だけを加熱する構成であることにより、ヒータ２１を小型化して軽量化することができるので、筋肉鍛錬装置１の軽量化が図られる。更に、黒鉛シート１４１が、電極部１３に対向して配置されていることにより、身体Ｐにおける電極部１３が装着された部位も暖めることができる。

また、本実施の形態に係るヒータ２１は、黒鉛シート１４１における複数の電極部１３それぞれと重なる部位以外の部位に接触し、その接触部分を加熱する。これにより、例えばヒータ２１と電極部１３とが黒鉛シート１４１の厚さ方向に重ねて配置された構成に比べて、電極部１３が配置された部分において筋肉鍛錬装置１の厚さを薄くすることができる。

（実施の形態２）
本実施の形態に係る筋肉鍛錬装置は、装置本体が、主部と、主部に対して旋回自在に取り付けられた２つのパッド部と、を有し、身体における筋肉鍛錬装置を取り付ける箇所に応じて２つのパッドの姿勢を変更することができる点が、実施の形態１と相違する。各パッドには、電極部と、黒鉛シートと、ヒータとが設けられている。

図３に示すように、本実施の形態に係る筋肉鍛錬装置２は、装置本体２１１と、コントローラ２１２と、を備える。装置本体２１１は、主部２１１２と、主部２１１２に対して旋回自在に取り付けられた２つのパッド部２１１１と、を有する。主部２１１２およびパッド部２１１１は、いずれも樹脂材料から形成されている。各パッド部２１１１には、電極部２１３と、黒鉛シート２１４１と、ヒータ２２１と、が設けられている。電極部２１３は、パッド部２１１１の外側に露出する形でパッド部２１１１に固定されている。ヒータ２２１は、絶縁体シートに金属から形成された線状の抵抗体２２１ａが印刷されたいわゆるシート状ヒータである。電極部２１３とヒータ２２１との間には、黒鉛シート２１４１が介在している。黒鉛シート２１４１としては、実施の形態１と同様に、例えば黒鉛成分（炭素成分）の比率が９９％以上の黒鉛シートが採用される。また、筋肉鍛錬装置２は、パッド部２１１１における電極部２１３が露出する面に設けられた粘着部材２１５を介してユーザの身体に装着される。粘着部材２１５は、例えばシート状の導電性ジェルである。

図４（Ａ）および（Ｂ）に示すように、主部２１１２には、２つのパッド部２１１１それぞれを軸支する軸部２１１２ａが設けられている。そして、２つのパッド部２１１１は、図５の矢印ＡＲ１に示すように、それぞれ軸部２１１２ａを中心に旋回可能となっている。

また、主部２１１２には、２つのパッド部２１１１それぞれに設けられた電極部２１３間に低周波のパルス電圧を印加する電力変換回路（電流出力回路）２１１３と、ヒータ２２１へ電力を供給してヒータ２２１を駆動するヒータ駆動回路２１１４と、が設けられている。更に、主部２１１２には、電力変換回路２１１３およびヒータ駆動回路２１１４を制御する制御部２１１５も設けられている。電力変換回路２１１３は、例えばコントローラ２１２から供給される直流を昇圧する昇圧回路（図示せず）と、昇圧回路から入力される直流電圧をパルス電圧に変換する電力変換回路（図示せず）と、を有する。また、ヒータ駆動回路２１１４は、コントローラ２１２から供給される直流を降圧して出力する降圧回路（図示せず）を有する。

図３に戻って、コントローラ２１２は、主部２１１２とケーブルＬ１を介して接続されている。コントローラ２１２には、電源釦２１２２ａと、モード変更釦２１２２ｂと、ボリューム釦２１２２ｃと、ディスプレイ２１２２ｄと、が設けられている。また、コントローラ２１２は、主部２１１２が有する電力変換回路２１１３、ヒータ駆動回路２１１４へ電力を供給するバッテリ２１２１と、バッテリ２１２１を充電するための充電回路２１２３と、が設けられている。ユーザが、電源釦２１２２ａを押下すると、電力変換回路２１１３から２つのパッド部２１１１それぞれの電極部２１３間へのパルス電圧の印加が開始される。また、ユーザが、モード変更釦２１２２ｂを押下する毎に、筋肉鍛錬装置２の動作モードが変更される。ここで、電極部２１３間に印加されるパルス電圧の波形が、筋肉鍛錬装置２の動作モードに応じて変更される。更に、ユーザがボリューム釦２１２２ｃを操作すると、その操作内容に応じて電極部２１３間に印加されるパルス電圧の振幅が変更される。ディスプレイ２１２２ｄには、筋肉鍛錬装置２の動作モード、バッテリ２１２１の残量等が表示される。

更に、コントローラ２１２には、ＡＣアダプタ２１６１に電源線２１６３を介して接続されたプラグ２１６２を差し込むことが可能なコネクタ２１２４が設けられている。充電回路２１２３は、コネクタ２１２４にプラグ２１６２が差し込まれた状態で、外部電源からＡＣアダプタ２１６１を介して電力供給を受けてバッテリ２１２１を充電する。

本実施の形態に係る筋肉鍛錬装置２によれば、装置本体２１１が、主部２１１２と、主部２１１２に対して旋回自在に取り付けられた２つのパッド部２１１１と、を有する。これにより、身体における筋肉鍛錬装置２を取り付ける箇所に応じて２つのパッドの姿勢を変更することができるので、筋肉鍛錬装置２の装着箇所の自由度を増やすことができるという利点がある。

（実施の形態３）
本実施の形態に係る治療器は、身体に電流を流すことにより電気的刺激を与えるものである。本実施の形態に係る治療器は、例えば実施の形態２に係る筋肉鍛錬装置２と同様の構成を備える。具体的には、治療器は、図３に示すように、２つのパッド部２１１１と主部２１１２とを有する装置本体２１１と、２つのパッド部２１１１それぞれに設けられた電極部２１３と、主部２１１２内に設けられ電極部２１３間に電流を出力する電力変換回路と、を備える。また、治療器は、膨張黒鉛から形成されパッド２１１１内において電極部２１３に対向して配置される黒鉛シート２１４１と、黒鉛シート２１４１を加熱するヒータ２２１と、を備える。

本実施の形態に係る治療器によれば、身体における治療器が装着された部分全体を効率的に暖めることができる。

（変形例）
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明は前述の各実施の形態の構成に限定されるものではない。例えば、実施の形態１では、ヒータ２１が２つである例について説明したが、ヒータ２１の数は２つに限定されない。また、ヒータ２１の配置は、図２（Ａ）に示す配置に限定されない。更に、ヒータ２１の種類は、定温度発熱体を用いたものに限定されるものではなく、ニクロムヒータやセラミックヒータ等であってもよい。

実施の形態１では、身体Ｐの腹部に装着される仕様の筋肉鍛錬装置１について説明したが、身体Ｐにおける装着位置が腹部である仕様のものに限定されるものではない。例えば身体Ｐの腕や太腿に装着される仕様の筋肉鍛錬装置であってもよい。そして、身体Ｐの腕や太腿に装着される仕様の筋肉鍛錬装置の場合、身体Ｐの腕や太腿の形状を考慮して、装置本体の形状が実施の形態で説明した形状とは異なる形状であってもよい。

実施の形態２では、装置本体２１１が、２つのパッド部２１１１を有する例について説明したが、パッド部２１１１の数は２つに限定されるものではない。例えば装置本体が、３つ以上のパッド部を有するものであってもよい。具体的には、図６（Ａ）および（Ｂ）に示すように、装置本体３１１が、４つのパッド部３１１１を有し、４つのパッド部３１１１が、主部３１１２に対して旋回自在に取り付けられている筋肉鍛錬装置３であってもよい。各パッド部３１１１には、実施の形態２と同様に、電極部３１３と、黒鉛シート３１４１と、ヒータ３２１と、が設けられている。また、筋肉鍛錬装置３は、実施の形態２と同様に、パッド部３１１１における電極部３１３が露出する面に設けられた粘着部材３１５を介してユーザの身体に装着される。

図６（Ａ）および（Ｂ）に示すように、主部３１１２には、４つのパッド部３１１１それぞれを軸支する軸部３１１２ａが設けられている。そして、４つのパッド部３１１１は、図７の矢印ＡＲ２に示すように、それぞれ軸部３１１２ａを中心に旋回可能となっている。また、主部３１１２には、実施の形態２と同様に、電極部３１３間に低周波のパルス電圧を印加する電力変換回路３１１３と、ヒータ駆動回路３１１４と、電力変換回路３１１３およびヒータ駆動回路３１１４を制御する制御部３１１５が設けられている。主部３１１２には、実施の形態２と同様に、コントローラ２１２が接続されている。

本構成によれば、実施の形態２に係る筋肉鍛錬装置２に比べて、身体のより広い部位に装着することができる。

実施の形態２では、ヒータ２２１が黒鉛シート２１４１全体を加熱する構成について説明したが、これに限らず、例えばヒータが黒鉛シート２１４１における主部２１１２側の一部だけを加熱する構成であってもよい。

以上、本発明の各実施の形態および変形例（なお書きに記載したものを含む。以下、同
様。）について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。本発明は、実施
の形態及び変形例が適宜組み合わされたもの、それに適宜変更が加えられたものを含む。

１，２，３：筋肉鍛錬装置、１１，２１１，３１１：装置本体、１２，２１２：コントローラ、１３，２１３，３１３：電極部、１３ａ：配線、１５，２１５，３１５：粘着部材、２１，２２１，３２１：ヒータ、１２１：本体部、１２２：調節部、１４１，２１４１，３１４１：黒鉛シート、１４２：保護シート、２２１ａ：抵抗体、１２１１，２１１３，３１１３：電力変換回路、１２１２，２１１４，３１１４：ヒータ駆動回路、１２１３，２１１５，３１１５：制御部、２１１１，３１１１：パッド部，２１１２，３１１２：主部、２１１２ａ，３１１２ａ：軸部、２１２１：バッテリ、２１２２ａ：電源釦、２１２２ｂ：モード変更釦、２１２２ｃ：ボリューム釦、２１２２ｄ：ディスプレイ、２１２３：充電回路、２１２４：コネクタ、２１６１：ＡＣアダプタ、２１６２：プラグ、２１６３：電源線、Ｌ１：ケーブル

上記目的を達成するために、本発明に係る筋肉鍛錬装置は、
身体に電流を流すことにより筋肉に電気的刺激を与えて筋肉を収縮させる筋肉鍛錬装置であって、
装置本体と、
装置本体に設けられた複数の電極部と、
前記複数の電極部間に電流を出力する電流出力部と、
シート状に加圧成形された膨張黒鉛からなり前記装置本体内において前記複数の電極部に対向して配置される黒鉛シートと、
ヒータと、を備え、
前記装置本体は、主部と、前記主部に対して旋回自在に取り付けられた複数のパッド部と、を有し、
前記複数の電極部は、前記複数のパッド部それぞれに設けられ、
前記黒鉛シートは、前記複数のパッド部それぞれの内側において前記複数の電極部それぞれに対向して配置され、
前記ヒータは、前記複数のパッド部それぞれに１つずつ設けられ、前記黒鉛シートの少なくとも一部を加熱する。

Claims (4)

1. 身体に電流を流すことにより筋肉に電気的刺激を与えて筋肉を収縮させる筋肉鍛錬装置であって、
   装置本体と、
   装置本体に設けられた複数の電極部と、
   前記複数の電極部間に電流を出力する電流出力部と、
   シート状に加圧成形された膨張黒鉛からなり前記装置本体内において前記電極部に対向して配置される黒鉛シートと、
   ヒータと、を備え、
   前記装置本体は、主部と、前記主部に対して旋回自在に取り付けられた複数のパッド部と、を有し、
   前記複数の電極部は、前記複数のパッド部それぞれに設けられ、
   前記黒鉛シートは、前記複数のパッド部それぞれの内側において前記複数の電極部それぞれに対向して配置され、
   前記ヒータは、前記複数のパッド部それぞれに１つずつ設けられ、前記黒鉛シートの少なくとも一部を加熱する、
   筋肉鍛錬装置。
2. 前記黒鉛シートの厚さは、０．１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下である、
   筋肉鍛錬装置。
3. 前記ヒータは、前記黒鉛シートにおける前記電極部と重なる第１部位以外の第２部位に接触し、前記第２部位を加熱する、
   請求項１または２に記載の筋肉鍛錬装置。
4. 身体に電流を流すことにより電気的刺激を与える治療器であって、
   装置本体と、
   装置本体に設けられた複数の電極部と、
   前記複数の電極部間に電流を出力する電流出力部と、
   膨張黒鉛から形成され前記装置本体内において前記電極部に対向して配置される黒鉛シートと、
   ヒータと、を備え、
   前記装置本体は、主部と、前記主部に対して旋回自在に取り付けられた複数のパッド部と、を有し、
   前記複数の電極部は、前記複数のパッド部それぞれに設けられ、
   前記黒鉛シートは、前記複数のパッド部それぞれの内側において前記複数の電極部それぞれに対向して配置され、
   前記ヒータは、前記複数のパッド部それぞれに１つずつ設けられ、前記黒鉛シートの少なくとも一部を加熱する、
   治療器。

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