(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有する外皮内に磁気粘性流体が封入されている施療子と、施療子内の磁気粘性流体に及ぼす磁気量を可変としている磁場発生手段と、上記施療子にマッサージ動作を行わせる駆動手段と、上記施療子の外皮にかかる力を検出する力検知部と、力検知部で検出された力に応じて磁場発生手段で発生させる磁気量を制御する制御手段とを備え、上記制御手段は、力検出部で検出された力の値と予め設定された閾値とを比較して該比較結果に応じて磁場発生手段で発生させる磁気量をフィードバック制御するものであるとともに、上記力検出部で検出される力から施療子が人体から離れたと判断する時、それまでの磁気量を持続させるものであることを特徴とするマッサージ機。
【請求項２】
可撓性を有する外皮内に磁気粘性流体が封入されている施療子と、施療子内の磁気粘性流体に及ぼす磁気量を可変としている磁場発生手段と、上記施療子にマッサージ動作を行わせる駆動手段と、上記施療子の外皮にかかる力を検出する力検知部と、力検知部で検出された力に応じて磁場発生手段で発生させる磁気量を制御する制御手段とを備え、上記制御手段は、力検出部で検出された力の変動値と予め設定された変動値についての閾値とを比較して該比較結果に応じて磁場発生手段で発生させる磁気量をフィードバック制御するものであるとともに、上記力検出部で検出される力から施療子が人体から離れたと判断する時、それまでの磁気量を持続させるものであることを特徴とするマッサージ機。
【請求項３】
磁場発生手段は、永久磁石と電磁石との組み合わせからなることを特徴とする請求項１または２記載のマッサージ機。
【請求項４】
駆動手段は、施療子内の磁気粘性流体を拡散乃至対流させる動作モードを備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のマッサージ機。
【請求項５】
施療子は柔軟性を有する鉄心が外皮内面に沿って配設されたものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のマッサージ機。
【請求項６】
施療子はその外皮内に二層以上で構成された柔軟性を有する鉄心を備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のマッサージ機。
【請求項７】
施療子はその外皮内にウール状磁性材で形成された柔軟性を有する鉄心を備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のマッサージ機。
【請求項８】
施療子はその外皮内に外皮を外面に向けて付勢するばね材を備えていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のマッサージ機。
【請求項９】
施療子はその外皮内に外皮を外面に向けて付勢する形状記憶が施された形状記憶合金を備えていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のマッサージ機。
【請求項１０】
施療子は円盤状であって駆動手段で駆動される出力軸軸回りの回転が自在な状態で取り付けられているとともに、施療子内に配された磁場発生手段としての電磁石への回転自在な給電部を出力軸における施療子用軸受部に備えていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のマッサージ機。
【請求項１１】
施療子は円盤状であって駆動手段で駆動される出力軸に軸回りの回転が自在な状態で取り付けられているとともに、磁場発生手段としての電磁石のコイルが出力軸側に設けられていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のマッサージ機。
【請求項１２】
閾値の変更手段を備えていることを特徴とする請求項１または２記載のマッサージ機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマッサージ機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
マッサージ機として、駆動部で駆動されて人体に対してモミ動作や指圧動作といったマッサージ動作を加える施療子（モミ玉）を備えたものがある。このマッサージ機において、人体に接触してマッサージ動作を加える施療子の硬さに関しては、利用者によって好みがあることから、硬さ調節を行うことができるようにしておくことが望ましいが、このような要望に応えるものとして、特開平１０−１５５８５４号公報には、中空物として形成した施療子の内圧を空気圧によって可変とすることで硬さを変更するものが示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、空気圧による硬さ調節では、剛体に近いような硬さに設定することはできなくて硬さ調節可能な範囲が狭い上に、微妙な硬さ調節も困難なものであり、しかも調節に関して高速な応答が得られないほか、ポンプ等の付属機器が多く必要であってコスト的にもスペース的にも問題があるとともにポンプの稼働音等も問題となる。
【０００４】
本発明はこのような点に鑑みなされたものであって、その目的とするところは施療子の硬さ調節に関しての調節範囲を広くとることができる上に応答性も良いマッサージ機を提供するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
しかして本発明に係るマッサージ機は、可撓性を有する外皮内に磁気粘性流体が封入されている施療子と、施療子内の磁気粘性流体に及ぼす磁気量を可変としている磁場発生手段と、上記施療子にマッサージ動作を行わせる駆動手段と、上記施療子の外皮にかかる力を検出する力検知部と、力検知部で検出された力に応じて磁場発生手段で発生させる磁気量を制御する制御手段とを備え、上記制御手段は、力検出部で検出された力の値もしくは力検出部で検出された力の変動値と予め設定された閾値とを比較して該比較結果に応じて磁場発生手段で発生させる磁気量をフィードバック制御するものであるとともに、上記力検出部で検出される力から施療子が人体から離れたと判断する時、それまでの磁気量を持続させるものであることに特徴を有しており、可撓性を有する外皮内に磁気粘性流体が封入されている施療子と、施療子内の磁気粘性流体に及ぼす磁気量を可変としている磁場発生手段と、上記施療子にマッサージ動作を行わせる駆動手段と、上記施療子の外皮にかかる力を検出する力検知部と、力検知部で検出された力に応じて磁場発生手段で発生させる磁気量を制御する制御手段とを備え、上記制御手段は、力検出部で検出された力の変動値と予め設定された変動値についての閾値とを比較して該比較結果に応じて磁場発生手段で発生させる磁気量をフィードバック制御するものであるとともに、上記力検出部で検出される力から施療子が人体から離れたと判断する時、それまでの磁気量を持続させるものであることに他の特徴を有している。磁性流体のなかでも磁場の強さに対する粘性変化が大きい磁気粘性流体（Magnet-Rheological Fluid／ＭＲ流体）の粘性変化を利用して施療子の硬さを調節するようにしたものであり、またこの硬さ調節が施療子の外皮にかかる力に応じて適切に制御されるようにしたものである。
【０００６】
上記磁場発生手段には、永久磁石と電磁石とを組み合わせたものを好適に用いることができる。
【０００７】
また、上記駆動手段には、施療子内の磁気粘性流体を拡散乃至対流させる動作モードを備えたものを好適に用いることができる。
【０００８】
また、施療子には柔軟性を有する鉄心が外皮内面に沿って配設されたものや、その外皮内に二層以上で構成された柔軟性を有する鉄心を備えているもの、外皮内にウール状磁性材で形成された柔軟性を有する鉄心を備えているもの、外皮内に外皮を外面に向けて付勢するばね材を備えているもの、外皮内に外皮を外面に向けて付勢する形状記憶が施された形状記憶合金を備えているもの等を好適に用いることができる。
【０００９】
施療子が円盤状であって駆動手段で駆動される出力軸軸回りの回転が自在な状態で取り付けられているものにおいては、施療子内に配された磁場発生手段としての電磁石への回転自在な給電部を出力軸における施療子用軸受部に備えたものとしたり、磁場発生手段としての電磁石のコイルを出力軸側に設けたものとすればよい。
【００１０】
また、予め設定された閾値を変更するの変更手段を備えたものとしてもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施の形態の一例に基づいて詳述すると、図２は本発明に係るマッサージ機の全体を示しており、椅子の背もたれ７内に上下に自走自在に配されたマッサージ機構９は左右一対の施療子１，１を備えている。なお、上記マッサージ機構９は、施療子１，１にもみマッサージ動作やたたきマッサージ動作、人体背面を上下にさするさすりマッサージ動作等を行わせることができるものであるが、その構成は特公平１−４９４９６号公報などに示されたものと同じである上に、本発明はこのような構成のものに限定されるものではないことから、ここでは説明を省略する。
【００１２】
施療子１，１は、上記マッサージ機構における出力部である左右一対のアーム２，２の各先端に軸回りの回転が自在となるように取り付けられたローラ状（円盤状）のもので、図１に示すように、その外皮１０は柔軟性材で形成されたリング状のものであるとともに内部が中空となっており、この外皮１０内にはさらに柔軟性及び弾性を有する中空リング状の鉄心１１が外皮１０の内壁に添う形で配設され、外皮１０の内部空間における内周側にはコイル１２及びコイルボビン１３が配設され、さらに外皮１０内の閉じられた環状空間には磁気粘性流体３が充填されている。
【００１３】
また、施療子１の内周側にはアーム２に対して施療子１を回転自在とするための軸受（図示せず）のほかに、上記コイル１２への給電のためのスリップリング１４が設けられている。
【００１４】
ここにおいて、上記磁気粘性流体３は、磁性流体のなかでも磁場の強さに対する粘性変化が大きく、通常時は液状であるものの、上記コイル１２に電流を流して励磁することで強い磁場内におけば、剛体とみなすことができるほどの硬さとなる。このために、コイル１２の未励磁に施療子１外面に加重Ｆを加えたならば、施療子１は図３(b)に示すように大きく変形するものの、コイル１２の励磁時には施療子１外面に加重Ｆを加えても図３(a) に示すように施療子１は殆ど変形しない。これは施療子１によってマッサージ動作を得る人にとって、施療子１の硬さが大きく変化していることを意味する。しかも、コイル１２の励磁量によって、硬さは細かく調節することができる上に、磁場変化に対する磁気粘性流体３の粘性変化の応答性は数ｍｓ〜数十ｍｓであることから、硬さ調節に対する応答性がきわめて早いものである。
【００１５】
なお、コイル１２の励磁時には鉄心１１の存在によって外皮１０の内壁近くにおいても磁束が通るために、磁気粘性流体３はその内周側のコイル１２の近傍だけでなく、外皮１０の内壁付近においてもその粘性を大きく変化させる。また、上記鉄心１１は柔軟性に加えて弾性を有しているために、上記加重Ｆを取り除いた時に施療子１の外形状が元の初期形状に復帰することについての補助も行う。
【００１６】
また、磁場発生手段として、図４に示すようにコイル１２に加えて永久磁石１５を備えたものとするとともに、コイル１２に対して永久磁石１５の磁束を打ち消す方向の電流を流すようにすれば、コイル１２に通電することで磁気粘性流体３の粘性を低下させることができるものを得ることができる。このために、磁気粘性流体３の初期粘性を高く（施療子１の初期硬度を硬く）することができると同時に、電流の方向を切り替えることができるようにしておくならば、つまり、永久磁石１５の磁束と同方向の磁束を発生させることもできるようにしておくならば、小さなコイル１２で磁気粘性流体３の粘性変化範囲を大きくとることができる。
【００１７】
ところで、磁気粘性流体３は放置しておくと磁性体粒子の沈降が生じて部分的に粘性が増加してしまうことから、マッサージ動作の開始にあたっては、磁性体粒子を拡散させる動きを施療子１に行わせることが好ましい。つまり、上記マッサージ機構（とその制御回路）において、マッサージの開始の前に図１に矢印Ｋで示すような振動や回転を施療子１に与えることになる動きを行わせるのが好ましい。
【００１８】
また、上記沈降の防止として、磁気粘性流体３を含浸することができるスポンジのような多孔質体やゲルといった吸収体を施療子１の外皮１０内の閉じられた環状空間全域に入れておくのも好ましい。このような吸収体は、磁気粘性流体３の外部漏洩の防止にも役立つ。
【００１９】
このほか、図５に示すように、施療子１の外皮１０内に上記鉄心１１に代えて、もしくは上記鉄心１１に加えて二層以上で構成された柔軟性を有する薄鉄板等からなる鉄心１７を配しておいてもよい。単位体積当たりの粘性力向上による施療子１の硬さ変化量の増大を図ることができる。また、上記鉄心１７は外皮１０を外面に向けて付勢することになる弾性も有するために、施療子１の初期形状復帰動作の補助も行うことになる。
【００２０】
図６に示すように、施療子１の外皮１０内にウール状磁性材で形成された柔軟性を有する鉄心１８を配設してもよい。この場合においても、単位体積当たりの粘性力向上による施療子１の硬さ変化量の増大を図ることができる。
【００２１】
また、図７に示すように、施療子１の外皮１０内に外皮１０を外面に向けて付勢することになる形状記憶が施された形状記憶合金１９を配設してもよい。形状記憶合金１９を加熱して施療子１の外形状を初期形状に復帰させることは、形状記憶合金１９そのものへの通電加熱や、別途ヒータによって磁気粘性流体３を加熱することで行うことができる。
【００２２】
施療子１の初期形状復帰動作の補助という点においては、図８に示すように、磁気粘性流体３の充填空間の内周側領域にゴム等からなる環状の弾性体４０を配置したり、外皮１０の内面に一端を接触させるばね材を設けることで行ってもよい。
【００２３】
図９に他例を示す。これはアーム２の外周に軸受２０を介して施療子１を回転自在に配置したものにおいて、コイル１２及びコイルボビン１３をアーム２側に固定したもので、この場合、コイル１２への給電をスリップリング１４を介することなく行うことができる。
【００２４】
施療子１の硬さ（磁気粘性流体３の粘性）の調整は、使用者がスイッチ等を操作することでコイル１２に流す電流量を切り替えることで行うことができるほか、施療子１の外皮１０にかかる力を検出する力検知部を設けて、該力検知部で検出された力に応じてコイル１２に流す電流量を制御するようにしてもよい。この場合、歪みゲージ、圧電シート、感圧シート等を施療子１の外皮１０に設けて力検出部とするほか、施療子１と人体との間に介在することになるもの、たとえば前記椅子の背もたれ前面のシートに歪みゲージや圧電シート、感圧シート等を設けて、力検出部としてもよい。
【００２５】
そして、力検出部で検出される力が閾値より大であればコイル１２への電流量（コイル１２の励磁量）を少なくし、力検出部で検出される力が閾値より小であれば、コイル１２への電流量を大きくするという制御を行うことで、施療子１を常に適切な硬さに保つことができる。図１０は上記制御をＰＩＤ制御系で構成した場合を示している。
【００２６】
この時、検出される力の絶対値に応じた制御に代えて、もしくは絶対値に応じた制御に加えて、図１１に示すように、検出される力の所定時間内の変動値（微分値）が閾値より大である時、励磁量を少なくすることも好ましい。力の絶対値だけでなく、急激な力の変動があった場合も人間は痛みや違和感として感じるが、この痛みや違和感の発生を防ぐことができる。なお、検出される力が減少する方向への変動である場合には、当然ながら痛みを感じることはないために、ゲインをゼロするのが好ましい。
【００２７】
さらには、図１２に示すように、上記閾値を使用者が変更することができるようにしておけば、使用者の好みの硬さに合わせたり、痛みの限界を（許容できる硬さの最大値）を設定することができることになる。
【００２８】
また、施療子１が常に人体に接触しているとは限らないが、前記制御であると、施療子１が人体から離れた時、検出される力が小さくなって施療子１の硬さが増大し、次に施療子１が人体に接触する時、その人にとって硬すぎる状態で接触することが生じる虞があるほか、施療子１が人体から離れた時点で施療子１は機械バイアスによる形状復帰で人体との接触時から形状が変化してしまう。このために、図１３(a)に示すように、力検出値の所定時間Δｔ内の負の変動値Ｄがある閾値を越えたならば、接触子１が人体から離れたと判断して、それまでの励磁量を持続し、図１３(b)に示すように人体Ｂに接触していた時の形状を維持するようにしている。施療子１が次に人体に接触する時に不快感を与えてしまうことがないものである。
【００２９】
力検出部を設けることに代えて、予め施療子１の硬さと磁気粘性流体３に対する励磁量との関係を図１４に示すようにデータベースまたは関係式として保存しておき、閾値の入力に対して磁気粘性流体３に対する励磁量を上記データベースの参照や関係式による演算で自動的に出力させることも可能であり、この時、上記図１３に示したような制御も可能である。
【００３０】
以上の各例では、施療子１がローラ状（円盤状）であって、アーム２に対して回転自在となっているもので示したが、回転自在となっておらず、また円盤状でなくてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように本発明においては、可撓性を有する外皮内に磁気粘性流体が封入されている施療子と、施療子内の磁気粘性流体に及ぼす磁気量を可変としている磁場発生手段と、上記施療子にマッサージ動作を行わせる駆動手段とを備えて、磁気粘性流体の粘性変化を利用して施療子の硬さを調節するものであり、硬さ調節範囲を大きくすることが容易である上に、調節範囲を大きくしても高速応答を得ることができるほか、ポンプ等の付属機器を必要とせず、コスト的にもスペース的にも有利であるとともにポンプの稼働音等が問題となることもない。
【００３２】
しかも施療子の外皮にかかる力を検出する力検知部と、力検知部で検出された力に応じて磁場発生手段で発生させる磁気量を制御する制御手段とを備えているために、硬さの自動調整が可能である上に、力検出部で検出された力の値と予め設定された閾値とを比較して該比較結果に応じて磁場発生手段で発生させる磁気量をフィードバック制御するために、あるいは力検出部で検出された力の変動値と予め設定された変動値についての閾値とを比較して該比較結果に応じて磁場発生手段で発生させる磁気量をフィードバック制御するために、適切な硬さの保持を確実に行ったり、力が急に大きく変動する場合に生じる痛みや違和感を無くすことができるものであり、加えるに力検出部で検出される力から施療子が人体から離れたと判断する時、それまでの磁気量を持続させる制御を行うために、施療子が次に人体に接触する時の違和感や痛みの発生を抑制することができる。
【００３３】
そして、上記磁場発生手段には、永久磁石と電磁石とを組み合わせたものを用いれば、電源オフ時において所要の硬さを備えたものとすることができるほか、小さな電磁石で硬さ調節範囲を大きくとることが可能となる。
【００３４】
また、上記駆動手段には、施療子内の磁気粘性流体を拡散乃至対流させる動作モードを備えたものを用いることで、磁気粘性流体中の磁性粒子の沈降に起因する問題を避けることができる。
【００３５】
また、柔軟性を有する鉄心を外皮内面に沿って配設したり、外皮内に二層以上で構成された柔軟性を有する鉄心を外皮内に配設したり、ウール状磁性材で形成された柔軟性を有する鉄心を外皮内に配設しておけば、硬さ調節をより確実に行うことができる。
【００３６】
また、外皮内に外皮を外面に向けて付勢するばね材を配したり、外皮内に外皮を外面に向けて付勢する形状記憶が施された形状記憶合金を配しておけば、施療子の外皮が初期形状に復帰する動作を確実に行わせることができる。
【００３７】
施療子が円盤状であって駆動手段で駆動される出力軸軸回りの回転が自在な状態で取り付けられているものにおいては、施療子内に配された磁場発生手段としての電磁石への回転自在な給電部を出力軸における施療子用軸受部に備えたものとしたり、磁場発生手段としての電磁石のコイルを出力軸側に設けたものとすることで、コイルへの給電に関する問題を解決することができ、特に後者においては回転自在な給電部が不要となるためにコスト的に有利である。
【００３８】
また、上記閾値の変更手段を備えたものとすることで、使用者の好みに合わせた硬さとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の破断斜視図である。
【図２】同上の全体構成を示す斜視図である。
【図３】(a)(b)は同上の動作を示す部分断面図である。
【図４】磁場発生手段の他例を示すもので、(a)は斜視図、(b)はブロック図である。
【図５】(a)(b)は他例における動作を示す部分断面図である。
【図６】(a)(b)はさらに他例における動作を示す部分断面図である。
【図７】(a)(b)は別の例における動作を示す部分断面図である。
【図８】さらに別の例の断面図である。
【図９】異なる例の断面図である。
【図１０】制御系の一例のブロック図である。
【図１１】制御系の他例のブロック図である。
【図１２】制御系のさらに他例のブロック図である。
【図１３】制御系の別の例を示すもので、(a)はタイムチャート、(b)は動作説明図である。
【図１４】制御系の更に別の例のブロック図である。
【符号の説明】
１  施療子
３  磁気粘性流体
１０  外皮
１２  コイル
【図１】
0004061861.tif 000002
【図２】
0004061861.tif 000003
【図３】
0004061861.tif 000004
【図４】
0004061861.tif 000005
【図５】
0004061861.tif 000006
【図６】
0004061861.tif 000007
【図７】
0004061861.tif 000008
【図８】
0004061861.tif 000009
【図９】
0004061861.tif 000010
【図１０】
0004061861.tif 000011
【図１１】
0004061861.tif 000012
【図１２】
0004061861.tif 000013
【図１３】
0004061861.tif 000014
【図１４】
0004061861.tif 000015