CN107715295A - 肌力训练装置 - Google Patents

Abstract

提供一种无须准备用以进行肌肉的活动状态评估的其他装置，按照肌肉的活动状态，以最适方法，将肌肉进行电刺激的肌力训练装置。具备有：绝缘片材，其在密接于肌肉的体表面的内面露出设有多个电极；刺激信号输出单元，其将多个电极的至少任一电极设为刺激电极，对刺激电极输出电刺激信号；肌电信号检测单元，其在停止电刺激信号的输出的期间，将多个电极的至少任一电极设为肌电检测电极，检测在肌电检测电极所呈现的肌肉活动电位；及肌肉状态判别单元，其由肌电检测电极的肌肉活动电位判别肌肉的活动状态，由肌肉状态判别单元所判别出的肌肉的活动状态，调整输出电刺激信号的刺激电极或电刺激信号的输出方法。

Description

肌力训练装置

技术领域

本发明关于利用对肌肉的体表面施加电刺激信号而使肌肉伸缩的肌肉电刺激EMS(Electrical Muscle Stimulation)的肌力训练装置，更详细地说，关于根据肌肉的状态施加最适的电刺激信号，有效地训练肌肉的肌力训练装置。

背景技术

以肌力提升或减肥为目的，自以往已知一种对肌肉施加电刺激信号，藉由使肌肉伸缩来进行训练的肌力训练装置(专利文献1)。图8及图9显示专利文献1所记载的肌力训练装置100，为了训练腹肌，使4个刺激电极101a、101b、101c、101d密接于腹部的体表面。

电刺激输出部102根据控制部103的指示，生成输出至4个刺激电极101a、101b、101c、101d的电刺激信号。例如，电刺激输出部102对4个刺激电极101a、101b、101c、101d之中被配置在对角线的刺激电极101a与刺激电极101c间输出1000Hz的电刺激信号，并且对被配置在剩余对角线的刺激电极101b与刺激电极101d间输出900Hz的电刺激信号，藉此在相邻的刺激电极101间发生10Hz的干涉波，该部位的腹肌进行伸缩而被锻练。

在与控制部103相连接的记忆部104记忆有电刺激信号的频率与电流值的相关数据，控制部103指示在电刺激输出部102生成藉由被记忆在该记忆部104的相关数据所得之电刺激信号。此外，显示部105显示藉由被输出至刺激电极101a、101b、101c、101d的电刺激信号所致的刺激的大小，使用者一边观看该显示，一边若因电刺激而感到疼痛时，即操作操作部106而使透过控制部103而在电刺激输出部102所生成的电刺激信号的电流值等的输出位准降低。

此外，亦已知一种对肌肉施加电刺激信号来进行训练，并且客观取得该肌肉的组成的肌力训练装置110(专利文献2)。该肌力训练装置110如图10所示，在进行训练的肌肉的体表面配置一对刺激电极111a、111b、及在其间密接配置光电传感器112。光电传感器112可测定密接的体表面内的肌肉的氧浓度，且肌肉的氧浓度与由一对刺激电极111a、111b被施加至肌肉的电刺激起反应而产生变化，因此由电刺激的强度与所被测定的氧浓度的关系，取得关于肌肉的组成(慢肌与快肌的比率等)的信息。

因此，该肌力训练装置110可以下列二种模式进行动作：由装置本体113输出电刺激信号至一对刺激电极111a、111b间，对体表面内的肌肉供予藉由电刺激所致的负荷来进行训练的训练模式；及一边使由一对刺激电极111a、111b对肌肉进行电刺激的强度改变，一边以光电传感器112测定肌肉的氧浓度，在装置本体113中取得关于肌肉的组成的信息的测定模式，例如按照在测定模式所得的肌肉的快肌与慢肌的比率，调整在训练模式供予至该肌肉的电刺激的强度。

[先前技术文献]

[专利文献]

专利文献1：日本特开2005-348859号公报

专利文献2：日本特开2016-49241号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在利用肌肉电刺激EMS的习知之肌力训练装置100中，使刺激电极101密接于进行训练的肌肉的体表面，但是无法正确判别覆盖在体表面的肌肉的位置，因此在肌肉与电刺激位置产生位置偏移而无法有效地对肌肉施加电刺激。尤其，在由阳极与阴极所成的一组刺激电极间输出电刺激信号而使肌肉有效伸缩时，必须使阳极与阴极密接于沿着肌肉长边方向的体表面，该密接位置不得不仰赖处理装置之熟练者的经验。

此外，由于无法客观判别进行训练的肌肉的疲劳度等活动状态，因此无法按照肌肉的活动状态，将电刺激的强度或刺激时间调整为最适。

藉由肌力训练装置110，可按照进行训练的肌肉的组成，将肌肉进行电刺激的强度设定为最适，但是为了评估肌肉的组成，必须另外准备光电传感器12而使其密接于体表面，并且光电传感器12与一对刺激电极111a、111b对体表面的密接位置不同，因此由光电传感器12所得的关于肌肉的组成的信息与实际进行电刺激的肌肉的组成的信息不同，有无法以最适强度施加电刺激之虞。

此外，在光电传感器12中仅由电刺激强度与肌肉的氧浓度的关系，取得关于肌肉的组成的信息，因此无法判别因电刺激所致的肌肉的疲劳度、或因刺激电极所致的电刺激位置与肌肉的位置偏移等，无法以考虑到该等情形的最适方法，对肌肉施加电刺激。

本发明考虑到如上所示的现有的问题点而完成的，目的是提供一种无须使光电传感器另外密接于肌肉的体表面，而按照肌肉的活动状态，以最适方法，将肌肉进行电刺激的肌力训练装置。

此外，目的在提供一种可正确地使刺激电极密接于对肌肉有效施加电刺激的体表面的位置的肌力训练装置。

此外，目的在提供一种按照肌肉的疲劳度，以最适强度与时间，将肌肉进行电刺激的肌力训练装置。

解决技术问题所采用的技术方案

为达成上述目的，技术方案1所记载的肌力训练装置对肌肉的体表面施加训练用的第1电刺激信号，藉由第1电刺激信号，使肌肉伸缩的肌力训练装置，其特征为：具备有：绝缘片材，其在密接于肌肉的体表面的内面露出设有多个电极；第1刺激信号输出单元，其将多个电极的至少任一电极设为刺激电极，对刺激电极输出第1电刺激信号；肌电信号检测单元，其在停止第1电刺激信号的输出的期间，将多个电极的至少任一电极设为肌电检测电极，检测在肌电检测电极所呈现的肌肉活动电位；及肌肉状态判别单元，其由肌电检测电极的肌肉活动电位判别肌肉的活动状态。

可将设在绝缘片材的多个电极，并用在与训练用的刺激电极及判别肌肉活动状态的肌电检测电极。

技术方案2所记载的肌力训练装置之特征为：由肌肉状态判别单元所判别出的肌肉的活动状态，调整输出第1电刺激信号的刺激电极及/或第1电刺激信号的输出方法。

除了训练用的刺激电极之外，无须另外设置肌电检测电极，由肌肉的活动状态，调整输出第1电刺激信号的刺激电极及/或第1电刺激信号的输出方法。

技术方案3所记载的肌力训练装置的特征为：将分散露出于沿着绝缘片材的内面的二次元平面的多个电极设为肌电检测电极，在多个肌电检测电极之中，由检测到相对高的肌肉活动电位的肌电检测电极，选择输出第1电刺激信号的刺激电极。

肌电检测电极分散露出于沿着绝缘片材的内面的二次元平面，因此任何肌电检测电极密接于肌肉的近傍的体表面。肌肉伴随该伸缩动作而使肌肉活动电位发生，因此由密接于肌肉的近傍的体表面的肌电检测电极，被检测相对高的肌肉活动电位，将该肌电检测电极设为刺激电极，藉此无关于绝缘片材对体表面的黏贴位置，第1电刺激信号被输出至肌肉的近傍的体表面。

肌肉活动电位将在多个肌纤维产生的活动电位重迭的电位，沿着由多个肌纤维所成的肌肉的长边方向，以3至5m/sec传播，该传播速度是肌肉愈疲劳愈慢。被检测到相对高的肌肉活动电位的多个肌电检测电极均密接于沿着肌肉的体表面，由各肌电检测电极检测到肌肉活动电位的时间差与已知的该肌电检测电极间的距离，取得肌肉活动电位的传播速度，肌肉状态判别单元是定量上判别肌肉的疲劳度。

技术方案4所记载的肌力训练装置之特征为：将分别露出于绝缘片材的内面以格子状分散的各位置的多个电极设为肌电检测电极。

由于面向多个肌电检测电极以格子状分散的各位置，因此任何肌电检测电极确实地密接于沿着肌肉的长边方向的体表面，成为检测相对高的肌肉活动电位的肌电检测电极。

技术方案5所记载的肌力训练装置之特征为：将分别露出于绝缘片材的内面以同心圆状分散的各位置的多个电极设为肌电检测电极。

即使进行训练的肌肉的近傍的体表面呈弯曲，多个电极亦分散露出于底面的二次元平面，因此至少任何电极密接于肌肉的近傍的体表面。

技术方案6所记载的肌力训练装置的特征为：在沿着绝缘片材所密接的体表面的近傍的肌肉的体表面，密接由至少一个电极所成的次刺激电极，第1电刺激信号输出单元将绝缘片材的刺激电极与次刺激电极的其中一方设为阳电极、及将另一方设为阴电极，在阳电极与阴电极间输出第1电刺激信号。

可使绝缘片材的刺激电极与次刺激电极，密接于沿着肌肉的体表面的彼此远离的位置，在刺激电极与次刺激电极之间，沿着肌肉的肌纤维的方向流通第1电刺激信号。

技术方案7所记载的肌力训练装置之特征为：将一组绝缘片材密接于沿着肌肉的2处的体表面的部位，将露出于一组其中一方绝缘片材的内面的多个电极的任一者的电极设为次刺激电极。

可将露出于一组各绝缘片材的内面的电极设为肌电检测电极，判别在使绝缘片材密接的体表面的各位置的肌肉的活动状态。

藉由将露出于一组其中一方绝缘片材的内面的多个电极的任一者的电极设为次刺激电极，在沿着肌肉的体表面的彼此远离的刺激电极与次电极之间，沿着肌肉的肌纤维的方向流通第1电刺激信号。

技术方案8所记载的肌力训练装置的特征为：具备有：第2刺激信号输出单元，其在停止第1电刺激信号的输出的期间，在沿着绝缘片材所密接的体表面的近傍的肌肉的体表面，施加使肌肉发生诱发肌肉活动电位的第2电刺激信号，肌电信号检测单元藉由施加第2电刺激信号，检测肌电检测电极所呈现的诱发肌肉活动电位。

藉由第2电刺激信号被诱发的诱发肌肉活动电位的M波由已施加第2电刺激信号的体表面，沿着肌肉的肌纤维的方向传播，以密接于沿着肌肉的体表面的不同位置的多个肌电检测电极，分别予以检测。

由到达各肌电检测电极的M波的到达时刻，可得可定量评估肌肉疲劳度的诱发肌肉活动电位的传播速度。

发明效果

藉由技术方案1的发明，无须将光电传感器等其他装置黏贴在体表面，即可判别进行训练的肌肉的活动状态。

藉由技术方案2的发明，可按照肌肉状态判别单元所判别出的肌肉的活动状态，以最适方法训练肌肉的方式，调整藉由第1电刺激信号所致的刺激强度或刺激时间。

藉由技术方案3的发明，不会有使刺激电极密接于沿着肌肉的体表面的费事，可对肌肉的体表面施加第1电刺激信号。

此外，检测到相对高的肌肉活动电位的肌电检测电极密接于肌肉近傍，因此由该肌电检测电极检测到肌肉活动电位的时间差，获得表示肌肉疲劳度的肌肉活动电位的相对传播速度，可按照肌肉状态判别单元所判别出的肌肉的疲劳度，调整第1电刺激信号的强度或输出时间。

藉由技术方案4的发明，无关于黏贴在体表面的绝缘片材的方向，可确实地对密接于肌肉的近傍的体表面的刺激电极输出第1电刺激信号。

藉由技术方案5的发明，即使进行训练的肌肉的近傍的体表面呈弯曲，至少任何电极亦密接于肌肉近傍的体表面，因此可由密接的电极，检测相对高的肌肉活动电位，此外，可有效地对肌肉施加训练刺激信号。

藉由技术方案6的发明，即使为以绝缘片材未被覆盖的大小的肌肉，亦可以肌肉的肌纤维方向流通第1电刺激信号而使其伸缩。

藉由技术方案7的发明，可判别在密接一组绝缘片材的各位置的肌肉的活动状态，并且可对以一片绝缘片材未被覆盖的大小的肌肉，以肌肉的肌纤维方向流通第1电刺激信号而使其伸缩。

藉由技术方案8的发明，藉由第2电刺激信号，使肌肉发生诱发肌肉活动电位，因此识别为藉由来自脑的指令所致之电信号或运动负荷时的肌肉所发生的电信号的噪声，可以肌电检测电极正确地检测肌肉活动电位。

此外，藉由第2电刺激被诱发的诱发肌肉活动电位的传播速度仅反映抹消性的状态变化，因肌肉疲劳而延迟，因此可正确地按照可定量评估的肌肉疲劳，以最适方法输出第1电刺激信号且训练肌肉。

附图说明

图1是本案发明的第1实施形态的肌力训练装置1的使用状态参考图。

图2是肌力训练装置1的区块图。

图3是第2实施形态的肌力训练装置20的使用状态参考图。

图4是第3实施形态的肌力训练装置30的使用状态参考图。

图5是第4实施形态的肌力训练装置40的区块图。

图6是肌力训练装置40的使用状态参考图。

图7是绝缘片材5的底面图。

图8是现有的肌力训练装置100的区块图。

图9是肌力训练装置100的使用状态图。

图10是现有的肌力训练装置110的构成图。

(符号说明)

1、20、30、40、100：肌力训练装置

2：电极

4、6、22、32A、32B：绝缘片材

10：训练装置本体

14：电刺激输出部(第1刺激信号输出单元、第2刺激信号输出单元)

21：电极(m,n)

31A、31B：电极(m,n)

50：肌肉

50C：肌肉的肌纤维方向

具体实施方式

以下使用图1及图2，说明本发明的第1实施形态的肌力训练装置1。如图1所示，肌力训练装置1对肌肉50施加电刺激信号而使肌肉50伸缩，且训练肌肉50的装置。在本说明书中，肌肉50的训练是指不论其目的，对肌肉50的体表面施加电刺激信号，亦即后述的训练刺激信号，而使肌肉50伸缩的肌肉电刺激EMS(Electrical Muscle Stimulation)，因此，肌力训练装置1亦可为在使肌肉50伸缩而使附近的脂肪燃烧的减肥目的的肌力训练装置、以肌力提升为目的的肌力训练装置、使损伤的肌肉50再生的医疗用的肌力训练装置等各种目的下，使肌肉50伸缩的任何肌力训练装置。

训练装置1由以下构成：彼此绝缘地安装有用以对体表面下的肌肉50施加电刺激的4个电极2a、2b、2c、2d的绝缘片材4；及对4个电极2a、2b、2c、2d的任一者，透过连接电缆7，输出作为训练用的电刺激信号的训练刺激信号的训练装置本体10。

绝缘片材4以被定位在沿着进行训练的肌肉50的肌纤维方向的体表面的方式，由外形为细长带状的可挠性印刷配线板(FPC)所形成，4个电极2a、2b、2c、2d彼此绝缘而一体形成在由PET等所成的可挠性的绝缘片材4。4个电极2a、2b、2c、2d以一定间隔露出在成为绝缘片材4之与体表面相对向的内面的底面，分别透过FPC的引出图案及连接电缆7而与后述的切换器13所对应的共享端子相连接。在除了4个电极2a、2b、2c、2d露出的部分之外的绝缘片材4的底面的大致全面，黏贴有未图示的双面胶带，在进行训练的肌肉50上的体表面黏着将双面胶带的剥离纸剥离而显现的黏着层，且将绝缘片材4定位。藉此4个电极2a、2b、2c、2d密接在相对向的体表面。

训练装置本体10如图2所示，具备有：切换器13，其将连接于4个电极2a、2b、2c、2d的各共享端子，藉由由控制部3被输出的模式切换信号，分别在连接于电刺激输出部14的输出的第1选择端子13a、与连接于多任务器15的输入的第2选择端子13b之间进行切换。切换器13若接受指定特定的电极2而设为训练模式的模式切换信号时，将连接于该电极2的共享端子切换连接于第1选择端子13a，将被指定的电极2设为由电刺激输出部14被输出训练刺激信号的刺激电极。例如，假设以设为训练模式的模式切换信号被指定出电极2a、2b时，分别连接于电极2a、2b的共享端子被切换至第1选择端子13a侧，训练刺激信号被输出至电极2a、2b。此外，若由控制部3指定特定的电极2而设为肌肉状态判别模式的模式切换信号被输出至切换器13时，连接于被指定的电极2的共享端子被切换至第2选择端子13b侧，且将该电极2设为检测肌肉活动电位的肌电检测电极。

多任务器15接受由控制部3被输入的控制信号，将与以由4种类的第2选择端子13b设为肌肉状态判别模式的模式切换信号被指定的电极(肌电检测电极)2相连接的第2选择端子13b，交替连接至与其后段相连接的放大部11，将在肌电检测电极2检测到的肌电信号的肌肉活动电位，透过放大部11及A/D转换部16而输出至肌肉状态判别部12。亦即，由密接于体表面的肌电检测电极2被检测的肌电信号的肌肉活动电位为微小值，因此在放大部11放大后，在A/D转换部16转换成数字值，形成为可在肌肉状态判别部12进行判别的值。

肌肉状态判别部12由各肌电检测电极2所检测出的肌电信号的位准(肌肉活动电位)或振幅，判别进行训练的肌肉50的体表面内的位置或因进行训练所致之肌肉50的疲劳状态。

进行训练的肌肉50的位置由检测出相对高的肌肉活动电位的肌电检测电极2所密接的体表面的位置来进行推定。亦即，在肌肉之中受到脑髓神经的支配而可随意活动的骨骼肌接受来自运动神经的刺激而在构成肌肉的多个肌纤维发生肌肉活动电位，且收缩而发生张力。因此，若进行训练的肌肉50为骨骼肌，由密接于肌肉50的近傍的体表面的肌电检测电极2被检测较高的肌肉活动电位，肌肉状态判别部12由多数的肌电检测电极2，推定在检测到相对高的肌肉活动电位的肌电检测电极2的近傍存在有肌肉50。

此外，若训练肌肉50而其疲劳亢进时，用以弥补肌肉50的收缩性的运动单位的动员数及发火频度增加，肌电信号的振幅会变大，因此监视由以上述方法推定出密接于肌肉50的近傍的肌电检测电极2被检测的肌电信号的振幅的变化，由于该振幅扩大，因此判别肌肉50的疲劳度。

沿着肌肉50的长边方向(肌纤维的方向)传播的肌肉活动电位的传播速度是肌肉50愈疲劳即愈慢，因此亦可由密接于肌肉50的近傍的多个肌电检测电极2检测同一波形的肌电信号的时间差，检测沿着肌肉50的传播速度，来判别肌肉50的疲劳度。

肌肉状态判别部12与控制部3相连接，且将藉由肌肉状态判别部12所得的肌肉50的判别结果输出至控制部3，并且由控制部3被输入密接于供肌肉状态判别部12判别肌肉50的疲劳度之用的肌肉50的近傍的肌电检测电极2的位置信息。

控制部3以训练模式与肌肉状态判别模式的任一者进行动作，连接有：记忆肌肉状态判别部16的判别结果或控制部3的一连串动作程序的记忆部17；用户输入操作肌力训练装置1的起动或动作停止的操作部18；显示训练的进行状况或肌肉状态判别部16所判别出的肌肉疲劳度等的显示部19；及电刺激输出部14。控制部3若由操作部18接受起动命令，以由肌肉状态判别模式，肌力训练装置1执行训练模式的一连串动作的方式，将肌力训练装置1的各部进行顺序控制。

电刺激输出部14接受在训练模式下来自控制部3的控制，生成训练刺激信号，且对切换器13的各第1选择端子13a输出所生成的训练刺激信号。训练刺激信号以例如用户未感到电刺激的10至80mA左右的电流值，10至30Hz的频率的交流信号波形。训练刺激信号的波形或频率亦可以获得最适训练效果的方式，按照训练模式的进行状况而作各种变化。

以下连同肌力训练装置1的作用一起说明使用该肌力训练装置1来训练骨骼肌50的方法。若使用者训练骨骼肌50，在欲训练的肌肉50附近的体表面黏着将绝缘片材4的底面的剥离纸剥离而显现的黏着层，使4个电极2a、2b、2c、2d密接于体表面，之后，对操作部18进行使肌力训练装置1起动的输入操作。

若肌力训练装置1起动，首先控制部3以肌肉状态判别模式进行动作，对切换器13输出指定4个全部电极2a、2b、2c、2d而设为肌肉状态判别模式的模式切换信号。切换器13若被输入该模式切换信号，将分别连接于被指定的4个电极2a、2b、2c、2d的共享端子，切换连接至第2选择端子13b侧，将各电极2a、2b、2c、2d设为检测肌肉活动电位的肌电检测电极。

接着，若使用者使骨骼肌50随意伸缩，在构成肌肉50的多个肌纤维发生肌肉活动电位，且由密接于其近傍的肌电检测电极2被检测相对高的肌肉活动电位。控制部3对切换器13输出设为上述肌肉状态判别模式的模式切换信号，并且将与以该模式切换信号所指定出的各电极2a、2b、2c、2d相连接的第2选择端子13b依序连接至放大部11。因此，由各电极2a、2b、2c、2d被检测的肌肉活动电位在分别在放大部11被放大之后，在A/D转换部16被转换成数字值，且被输出至肌肉状态判别部12，予以相对比较。在此若假设为肌电检测电极2a、2b、2c密接于肌肉50的近傍，且肌电检测电极2d密接于由肌肉50脱落的体表面者时，由各肌电检测电极2a、2b、2c被检测的肌肉活动电位成为比肌电检测电极2d为相对高的肌肉活动电位，因此肌肉状态判别部12由该比较结果推定出肌肉50沿着电极2a、2b、2c而位于体表面内，将包含由各肌电检测电极2a、2b、2c被检测的肌电信号的振幅的判别结果输出至控制部3。由各肌电检测电极2所检测的肌肉活动电位的比较可将由多个次检测出的肌肉活动电位将异常值除外的值进行比较，此外，亦可将被检测到预定电位以上的肌肉活动电位的肌电检测电极2设为被检测到相对高的肌肉活动电位的肌电检测电极2。

控制部3在对切换器13输出设为肌肉状态判别模式的模式切换信号之后，若由肌肉状态判别部12被输入关于上述肌肉50的位置的判别结果时，将该判别结果一次记忆在记忆部17，并且将由判别结果被推定出密接于肌肉50的近傍的电极2a、2b、2c选择为刺激电极，且将指定所选择出的刺激电极2a、2b、2c而设为训练模式的模式切换信号输出至切换器13。此外，在其前后，以对电刺激输出部14生成训练刺激信号，且输出的方式进行控制。

接受到上述模式切换信号的切换器13将与被指定出的电极2a、2b、2c相连接的共享端子切换连接至第1选择端子13a侧，且将电极2a、2b、2c设为由电刺激输出部14输出训练刺激信号的刺激电极2a、2b、2c。因此，无须以各电极2密接于进行训练的肌肉50的近傍的方式考虑绝缘片材4的黏着位置或方向，对密接于肌肉50的近傍的电极2输出训练刺激信号，可有效地对肌肉50施加电刺激。

其中，并不需要将在肌肉状态判别模式下被检测到相对高的肌肉活动电位的肌电检测电极2的全部，设为输出训练刺激信号的刺激电极2，亦可例如将被检测到高的肌肉活动电位的肌电检测电极2a、2b、2c之中密接于互相远离的位置的一组肌电检测电极2a、2c的其中一方设为阳极、另一方设为阴极，在其间输出训练刺激信号。

控制部3亦可在经过预定的训练时间之后，使训练模式结束，但是在本实施形态中，在训练模式进行中，暂时由训练模式切换成肌肉状态判别模式，来确认藉由训练所致的肌肉50的疲劳状态。该模式切换对显示部19显示移至肌肉状态判别模式的情形，并且读出由被记忆在记忆部17的判别结果被推定出密接于肌肉50的近傍的电极2a、2b、2c的信息，将指定该电极2a、2b、2c而设为肌肉状态判别模式的模式切换信号输出至切换器13来进行。

确认出显示部19之显示的用户若使肌肉50随意伸缩，由该近傍的各肌电检测电极2a、2b、2c被检测肌肉活动电位，该值分别在放大部11被放大后，在A/D转换部16被转换成数字值，且被输入至肌肉状态判别部12。肌肉状态判别部12是将由任一者或多个肌电检测电极2a、2b、2c进行检测的肌肉活动电位呈连续的肌电信号的振幅，与在训练模式前检测到的肌电信号的振幅进行比较，由该振幅的扩大状况判别肌肉50的疲劳度，对控制部3输出该判别结果。其中，密接于肌肉50的近傍的肌电检测电极2a、2b、2c的相对位置为已知，因此可由该等相对位置与各肌电检测电极2a、2b、2c所呈现的肌电信号的振幅的变化，更加正确地判别肌肉50的各部的疲劳度。

控制部3对显示部19显示表示肌肉50的疲劳度的判别结果而传达至使用者，并且由判别结果，肌肉50至达至训练目标为止尚未疲劳时，另外由肌肉状态判别模式切换成训练模式，反复上述对肌肉50电刺激，若肌肉50的疲劳度达至训练的目标时，在显示部19显示该要旨，且使肌力训练装置1的动作结束。

本发明之第2实施形态的肌力训练装置20使多个电极21分散在绝缘片材22的底面的二次元平面上而露出者，以下使用图3，说明该肌力训练装置20。关于肌力训练装置20的各部，对于与上述肌力训练装置1相同或同样地发挥作用的构成，使用相同编号且省略其详细说明。

使用在肌力训练装置20的绝缘片材22以图中横长长方形的轮廓，以多个电极21(m,n)露出于以该底面的4行6列的行列呈分散的各位置的方式被安装在绝缘片材22。在训练装置本体10侧的切换器13，配置与被安装在绝缘片材22的电极21(m,n)为同数的24组共享端子与切换连接在共享端子的第1选择端子13a及第2选择端子13b，各组的共享端子透过连接电缆7而连接在相对应的电极21(m,n)。

若藉由肌力训练装置20训练肌肉50，首先在肌肉50的近傍的体表面黏着绝缘片材22之后，使用者操作操作部18而使装置20起动，并且使进行训练的肌肉50随意伸缩。肌力训练装置20起动瞬后，控制部3以肌肉状态判别模式进行动作，对切换器13输出指定全部电极21(m,n)而设为肌肉状态判别模式的模式切换信号。结果，全部电极21(m,n)成为肌电检测电极21，在肌肉状态判别部12被依序输入由全部电极21(m,n)被检测的肌肉活动电位。

假设由在图3中以×显示的电极21(m,n)被检测的肌肉活动电位与其他电极21(m,n)相比，为相对较高的肌肉活动电位时，肌肉状态判别部12推定以×显示的电极21(m,n)密接于肌肉50的近傍的体表面，判别出以图示之肌肉方向50C的方向存在肌肉50，且将该判别结果输出至控制部3。

由肌肉状态判别部12接受到关于肌肉50的位置的判别结果的控制部3移至训练模式，以训练刺激信号沿着判别结果所示的肌肉方向50C流动的方式，将图中以21A的虚线包围的各电极21(m,n)(m＝1～2、n＝4～6)指定为阳极的刺激电极、及将图中以21B的虚线包围的各电极21(m,n)(m＝3～4、n＝1～3)指定为阴极的刺激电极而设为训练模式的模式切换信号输出至切换器13。藉此，由电刺激输出部14，在图中以21A的虚线包围的6个阳极的刺激电极21(m,n)与以21B的虚线包围的6个阴极的刺激电极21(m,n)间，流通使肌肉50伸缩的训练刺激信号。

与第1实施形态同样地，若确认训练模式进行中因训练所致的肌肉50的疲劳状态，将控制部3暂时切换成肌肉状态判别模式，检测作为肌电检测电极的电极21(m,n)的肌肉活动电位，且在肌肉状态判别部12，将肌肉活动电位呈连续的肌电信号的振幅与起动瞬后的振幅相比较，来判别肌肉50的疲劳状态。在此，将切换器13的连接切换连接至第2选择端子13b侧，设为肌电检测电极的电极21(m,n)可由图中以21A与21B的虚线包围的电极21(m,n)或以×显示的电极21(m,n)等24个全部电极21(m,n)中任意选择。

如上所示，肌电检测电极及刺激电极并非必须为共通的电极21(m,n)，可分别按照其用途或目的而由全部电极21(m,n)中任意选择。

若以一片绝缘片材22无法覆盖进行训练的肌肉50的全部时，将多个片绝缘片材黏着在肌肉50的体表面的不同位置，亦可大范围地流通训练刺激信号来训练肌肉50，以下使用图4，说明使用2片绝缘片材32A、32B之第3实施形态之肌力训练装置30。其中，关于肌力训练装置30的各部，对于与上述肌力训练装置1、20为相同或同样地发挥作用的构成，使用同一符号且省略其详细说明。

如图4所示，肌力训练装置30具备有：9个电极31A(m,n)分散露出在底面的3行3列的行列的各位置的绝缘片材32A、与同样地9个电极31B(m,n)分散露出在底面的3行3列的行列的各位置的绝缘片材32B的2片绝缘片材32A、32B。全部的各电极31A(m,n)、31B(m,n)分别透过连接电缆7而与切换器13的共享端子相连接，且亦可选择性地连接在第1选择端子13a与第2选择端子13b的任一者，亦可藉由由控制部3被输出至切换器13的模式切换信号，形成为肌电检测电极与刺激电极的任一者。

在此在起动肌力训练装置30后，立即使控制部3在训练模式下进行动作，以训练刺激信号大范围流至肌肉50的方式，将露出于绝缘片材32A的全部电极31A(m,n)指定为阳极的刺激电极、及将露出于绝缘片材32B的全部电极31B(m,n)指定为阴极的刺激电极而设为训练模式的模式切换信号输出至切换器13。藉此，由电刺激输出部14，在露出于绝缘片材32A的9个阳极的刺激电极31A(m,n)、与露出于绝缘片材32B的9个阴极的刺激电极31B(m,n)之间，流通使肌肉50伸缩的训练刺激信号，可对以一片绝缘片材32未覆盖的大范围的肌肉50施加电刺激来进行训练。

在训练模式进行中，亦可将控制部3设为肌肉状态判别模式，且将刺激电极31A(m,n)、31B(m,n)的一部分的电极31作为肌电检测电极，监视由该肌电检测电极被检测的肌电信号的振幅，由肌电信号的振幅变化来判别肌肉50的疲劳状态。

上述各实施形态在肌肉状态判别模式中，用户使骨骼肌50随意伸缩，由发生在该肌肉50的肌肉活动电位的位准或肌肉活动电位呈连续的肌电信号的振幅，判别肌肉50的位置或肌肉50的疲劳度，因此进行训练的肌肉50局限于骨骼肌，此外，使用者必须在每次评估肌肉50的活动状态时，使该肌肉50随意伸缩。因此，亦可在肌电检测电极所密接的体表面的近傍，输出不同于训练刺激信号的诱发肌肉刺激信号，以肌电检测电极检测藉由诱发肌肉刺激信号的电刺激而在肌肉50发生的诱发肌肉活动电位，由诱发肌肉活动电位的波形(M波)，评估肌肉50的活动状态。

以下使用图5及图6，说明在该肌肉状态判别模式下输出诱发肌肉刺激信号的本发明的第4实施形态的肌力训练装置40。关于肌力训练装置40的各部，对于与上述肌力训练装置1、20、30相同或同样地发挥作用的构成，使用相同符号且省略其详细说明。

肌力训练装置40的电刺激输出部41生成训练刺激信号与诱发肌肉刺激信号的2种类的电刺激信号，当控制部3在训练模式下进行动作时，对切换器13的第1选择端子13a输出训练刺激信号，在肌肉状态判别模式下进行动作时，则对切换器13的第1选择端子13a输出诱发肌肉刺激信号。在电刺激输出部41所生成的训练刺激信号与由电刺激输出部14被输出的训练刺激信号为相同的10至80mA左右的电流值，10至30Hz的频率的交流信号波形的电刺激信号。此外，为了使其发生诱发肌肉活动电位，在电刺激输出部41所生成的诱发肌肉刺激信号例如电流值为5mA以上、电压为100V、脉冲宽幅为0.5msec的矩形波的电刺激信号。

肌力训练装置40在起动后，首先控制部3以训练模式进行动作，由电刺激输出部41输出控制训练刺激信号，并且以该训练刺激信号沿着肌肉50流动的方式，将露出于绝缘片材32A的全部电极31A(m,n)指定为阳极的刺激电极、且将露出于绝缘片材32B的全部电极31B(m,n)指定为阴极的刺激电极而设为训练模式的模式切换信号输出至切换器13。藉此，由电刺激输出部14，在露出于绝缘片材32A的阳极的刺激电极31A(m,n)、与露出于绝缘片材32B的阴极的刺激电极31B(m,n)之间，流通使肌肉50伸缩而进行训练的训练刺激信号。

接着，按训练模式进行的每个一定周期，将控制部3设为肌肉状态判别模式，以对电刺激输出部41停止训练刺激信号的输出，且生成诱发肌肉刺激信号而输出的方式进行控制。此外，由控制部3，将露出于绝缘片材32A的3列的位置的图6以42A的虚线包围的3个电极31A(m,3)指定为阳极的次刺激电极42a、及将露出于绝缘片材32A的1列的位置的图中以42B的虚线包围的3个电极31A(m,1)指定为阴极的次刺激电极42b、及将露出于绝缘片材32B的9个全部电极31B(m,n)指定为肌电检测电极而设为肌肉状态判别模式的模式切换信号被输出至切换器13。藉此，分别与以42A的虚线包围的电极31A(m,3)相连接的共享端子被切换连接至被输出训练刺激信号(+)的第1选择端子13a，与以42B的虚线包围的电极31A(m,1)相连接的共享端子被切换连接至被输出训练刺激信号(-)的第1选择端子13a，露出于绝缘片材32B的全部电极31B(m,n)被切换连接至与多任务器15的输入相连接的第2选择端子13b。

一组次刺激电极的阳极42a与阴极42b分开露出于细长带状的绝缘片材32A的左右，相对于露出于绝缘片材32B的肌电检测电极31B(m,n)，阳极42a密接于外侧，阴极42b密接于其内侧的体表面。若在密接于肌肉50的体表面的阳极42a与阴极42b间流通诱发肌肉刺激信号，诱发肌肉刺激信号通电中将阳极42a朝内、将神经纤维以长边方向、将阴极42b朝外地流通诱发肌肉刺激信号，由于朝外的电流引起兴奋，因此一般在通电开始时被认为在阴极42b附近会发生诱发肌肉活动电位。在之后的阳极42a附近亦会发生诱发肌肉活动电位，但是诱发肌肉刺激信号如前所述为0.5msec的短刺激，因此仅有通电开始时的阴极42b具有刺激效果，之后，诱发肌肉活动电位由阴极42b的密接位置，沿着肌肉50的肌纤维的方向而传播至露出于绝缘片材32B的肌电检测电极31B(m,n)。

该诱发肌肉活动电位的波形被称为M波，进行评估的肌肉50的多数肌纤维的电性活动的集合波的波形。肌肉状态判别部12监视以肌电检测电极31B(m,n)被检测的M波，且在训练模式进行中每逢控制部3移至肌肉状态判别模式时，即求出对一组次刺激电极42a、42b施加诱发肌肉刺激信号之后，在肌电检测电极31B(m,n)至检测M波上升为止的时间(潜时)。潜时可针对任何肌电检测电极31B(m,n)求出，亦可由针对多个肌电检测电极31B(m,n)的平均求出。

藉由电刺激被诱发的肌肉活动电位的M波的传播速度随着肌肉50因训练而疲劳而降低，另一方面，M波的传播速度由于由电刺激位置(次刺激电极42b)至肌电检测电极31B(m,n)的距离为一定，因此与上述潜时成反比，肌肉状态判别部12可比较在每逢控制部3移至肌肉状态判别模式时即求出的潜时，来评估肌肉50的疲劳度。

控制部3将每逢移至肌肉状态判别模式时即由肌肉状态判别部12被输入的肌肉50的疲劳度的评估结果显示在显示部19，并且若肌肉50的疲劳度达到一定值，即停止之后在训练模式下的动作，且使藉由肌力训练装置40所为之训练结束。

藉由该肌力训练装置40，由一组次刺激电极42a、42b对训练中的肌肉50以一定周期施加电刺激，藉此即使在训练中，亦识别为因来自脑的神经刺激所发生的不安定的肌肉活动电位，可检测以电刺激被诱发的诱发肌肉活动电位。此外，不需要每逢判别肌肉50的活动状态时，即有意识地使肌肉50伸缩，甚至即使肌肉50为骨骼肌以外的肌肉，亦可由肌电检测电极31B(m,n)所呈现的诱发肌肉活动电位，判别肌肉50的活动状态。

在上述各实施形态中，使多个电极分散露出于绝缘片材的底面的直线上的各位置或行列上的各位置，但是绝缘片材的轮廓或多个电极的露出位置可任意设定。例如，若使多个电极分散露出于绝缘片材的底面的二次元平面时，如图7所示，将绝缘片材5形成为圆板状，将多个电极6、6…，在绝缘片材5的底面，以同心圆状分散面向针对圆板状的中心形成为同心圆的多个圆上的各位置。

藉由上述绝缘片材5，进行训练的肌肉50的近傍的体表面即使弯曲，多个电极6亦分散露出于底面的二次元平面，因此任何电极6密接于肌肉50的近傍，由该电极6被检测相对高的肌肉活动电位，可有效地对肌肉50施加训练刺激信号。

在上述实施形态中，以连接电缆7连接被安装在绝缘片材的电极及训练装置本体10，但是亦可在绝缘片材侧与训练装置本体10侧分别设置可以双向进行无线通信的通讯接口，将多个电极与切换器13的共享端子进行无线连接。

此外，藉由黏着层，使绝缘片材的底面黏着在肌肉50的体表面，但是若可定位在体表面的预定位置，亦可以条带(band)等卷绕在体表面来进行定位。

此外，训练装置本体10的一部分或全部构成亦可为配置在以条带等安装在身体的装置内，且穿戴在身上者。

[产业上可利用性]

本发明适于施加电刺激来对训练肌肉的肌力训练装置。

Claims (8)

1.一种肌力训练装置，其对肌肉的体表面施加训练用的第1电刺激信号，藉由第1电刺激信号，使所述肌肉伸缩，其特征为：

具备有：

绝缘片材，其在密接于所述肌肉的体表面的内面露出设有多个电极；

第1刺激信号输出单元，其将所述多个电极的至少任一电极设为刺激电极，对刺激电极输出第1电刺激信号；

肌电信号检测单元，其在停止第1电刺激信号的输出的期间，将所述多个电极的至少任一电极设为肌电检测电极，检测在肌电检测电极所呈现的肌肉活动电位；及

肌肉状态判别单元，其由肌电检测电极的肌肉活动电位判别肌肉的活动状态。

2.如权利要求1所述的肌力训练装置，其特征为：由所述肌肉状态判别单元所判别出的肌肉的活动状态，调整输出第1电刺激信号的刺激电极及/或第1电刺激信号的输出方法。

3.如权利要求1所述的肌力训练装置，其特征为：将分散露出于沿着所述绝缘片材的内面的二次元平面的多个电极设为肌电检测电极，

在所述多个肌电检测电极之中，由检测到相对高的肌肉活动电位的肌电检测电极，选择输出第1电刺激信号的刺激电极。

4.如权利要求3所述的肌力训练装置，其特征为：将分别露出于所述绝缘片材的内面以格子状分散的各位置的多个电极设为肌电检测电极。

5.如权利要求3所述的肌力训练装置，其特征为：将分别露出于所述绝缘片材的内面以同心圆状分散的各位置的多个电极设为肌电检测电极。

6.如权利要求1至5中任一项所述的肌力训练装置，其特征为：在沿着所述绝缘片材所密接的体表面的近傍的所述肌肉的体表面，密接由至少一个电极所成的次刺激电极，

第1电刺激信号输出单元将绝缘片材的刺激电极与所述次刺激电极的其中一方设为阳电极、及将另一方设为阴电极，在阳电极与阴电极间输出第1电刺激信号。

7.如权利要求6所述的肌力训练装置，其特征为：将一组绝缘片材密接于沿着肌肉的2处的体表面的部位，

将露出于一组其中一方绝缘片材的内面的多个电极的任一者的电极设为次刺激电极。

8.如权利要求1至5中任一项所述的肌力训练装置，其特征为：具备有：第2刺激信号输出单元，其在停止第1电刺激信号的输出的期间，在沿着所述绝缘片材所密接的体表面的近傍的所述肌肉的体表面，施加使所述肌肉发生诱发肌肉活动电位的第2电刺激信号，

肌电信号检测单元藉由施加第2电刺激信号，检测肌电检测电极所呈现的诱发肌肉活动电位。