JP2018015435A - Electrical muscle stimulation apparatus, electrical muscle stimulation system, electrical muscle stimulation method, and program - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrical muscle stimulation apparatus realizing electrical muscle stimulation with which a user feels less pain.SOLUTION: An electrical muscle stimulation apparatus 1 comprises: a stimulation control unit 53 which causes two or more first electrodes included in a plurality of electrodes 20 to output electrical stimulation to a user; a contact state detection unit 54 which detects a change in a contact state of each of the plurality of electrodes with the user's skin, based on at least one of a contact impedance of each of the plurality of electrodes, a pressure of each of the plurality of electrodes against the user's skin, a distortion of the user's posture, and an acceleration between each of the plurality of electrodes and the user's skin while electric stimulation is output; an electrical pattern determination unit 51 which determines second electrodes based on electrodes for which a change in contact state has not been detected; and a stimulation electrode switchover unit 52 which performs switchover between first electrodes and second electrodes. The stimulation control unit 53 causes the second electrodes to output electrical stimulation to the user.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、筋電気刺激装置、筋電気刺激システム等に関するものである。   The present invention relates to an electrical muscular stimulation device, an electrical muscular stimulation system, and the like.

外部装置により生体に電気刺激を印加すると、筋肉が収縮する。このような筋収縮を誘発するための電気刺激は、筋電気刺激(Electrical Mascular Stimulation:EMS)と呼ばれる。筋電気刺激装置は、例えば、生体の表面に貼り付けた電極から生体に対して筋電気刺激を与えるものである。   When electrical stimulation is applied to the living body by an external device, the muscle contracts. Such electrical stimulation for inducing muscle contraction is called Electrical Electrical Stimulation (EMS). The electrical muscular stimulation device applies electrical muscular stimulation to a living body from, for example, an electrode attached to the surface of the living body.

筋電気刺激の目的の1つは、ユーザに筋電気刺激を与えることにより、少ない負担で運動をさせることにある。特許文献1では、大腿部に対して4−20Hzのパルス状の電気刺激を印加することで筋収縮を誘発し筋肥大をさせる技術が開示されている。筋電気刺激装置を用いることで、ユーザは、心肺や関節に負担をかけずに運動ができる。したがって筋電気刺激装置は、特に整形外科的疾患、糖尿病性合併症や心血管系合併症などの臓器障害のあるユーザに対して効果的であるとされている。   One of the purposes of electrical muscular stimulation is to give the user exercise with less burden by applying electrical muscular stimulation to the user. Patent Document 1 discloses a technique for inducing muscle contraction by applying 4-20 Hz pulsed electrical stimulation to the thigh, thereby causing muscle hypertrophy. By using the electrical muscular stimulation device, the user can exercise without burdening the cardiopulmonary and joints. Therefore, the electrical muscular stimulation device is considered to be particularly effective for users with organ disorders such as orthopedic diseases, diabetic complications and cardiovascular complications.

なお、刺激電極と皮膚の接触インピーダンスは、ユーザが筋電気刺激に対して感じる痛みと関連し、接触インピーダンスが高くなれば、痛みは増大することが知られている。   It is known that the contact impedance between the stimulation electrode and the skin is related to the pain that the user feels with respect to the electrical muscular stimulation, and the pain increases as the contact impedance increases.

国際公開第2009/072437号International Publication No. 2009/072437

しかしながら、たとえばウェアに組み込まれた電極のように、皮膚との接触状態が安定しない電極を用いて筋電気刺激を行う場合には、自発的な運動または筋電気刺激によって誘発された運動により、電極と皮膚との接触インピーダンスが変動するため、ユーザが痛みを感じる場合があるという課題があった。   However, in the case where electrical stimulation is performed using an electrode whose contact state with the skin is not stable, such as an electrode incorporated in wear, the electrode is caused by spontaneous exercise or exercise induced by electrical stimulation. Since the contact impedance between the skin and the skin fluctuates, there is a problem that the user may feel pain.

本発明は、上記課題を解決するもので、ユーザが痛みを感じにくい筋電気刺激を実現することができる筋電気刺激装置、筋電気刺激システム、筋電気刺激方法等を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described problems, and an object thereof is to provide an electrical muscular stimulation device, an electrical muscular stimulation system, an electrical muscular stimulation method, and the like that can realize electrical muscular stimulation that is difficult for a user to feel pain. .

本発明の一態様にかかる筋電気刺激装置は、前記複数の電極に含まれる2つ以上の第1の電極に、前記ユーザの所定の筋肉に対して電気刺激を出力させる刺激制御部と、前記電気刺激が出力されているときにおける、前記複数の電極のそれぞれと前記ユーザの皮膚との接触インピーダンス、前記複数の電極のそれぞれと前記ユーザの皮膚との圧力、前記ユーザの姿勢の歪みおよび前記複数の電極のそれぞれと前記ユーザの皮膚との加速度の少なくともいずれかに基づいて、前記複数の電極のそれぞれと前記ユーザの皮膚との接触状態の変化を判定する接触状態判定部と、前記接触状態の変化がない電極に基づいて、2つ以上の第2の電極を決定する電極決定部と、前記2つ以上の第1の電極を、前記2つ以上の第2の電極に切り替える刺激電極切替部とを備え、前記刺激制御部は、前記2つ以上の第2の電極に、再度前記ユーザの所定の筋肉に対して電気刺激を出力させる。   The electrical muscular stimulation device according to one aspect of the present invention includes: a stimulation control unit that outputs electrical stimulation to the predetermined muscle of the user to two or more first electrodes included in the plurality of electrodes; Contact impedance between each of the plurality of electrodes and the user's skin when electrical stimulation is output, pressure between each of the plurality of electrodes and the user's skin, distortion of the user's posture, and the plurality A contact state determination unit that determines a change in contact state between each of the plurality of electrodes and the user's skin based on at least one of acceleration between each of the electrodes and the user's skin; and An electrode determining unit that determines two or more second electrodes based on an electrode that does not change, and a stimulating electrode that switches the two or more first electrodes to the two or more second electrodes. And a switching unit, wherein the stimulation control unit, wherein the two or more second electrodes, and outputs the electrical stimulation for a given muscle of the user again.

本発明の筋電気刺激装置によれば、動的に刺激電極を切り替えて、常に接触インピーダンスが低い電極ペアから筋電気刺激を出力可能になるため、ユーザが痛みを感じにくい筋電気刺激が実現できる。   According to the electrical muscular stimulation apparatus of the present invention, it is possible to output electrical muscular stimulation from an electrode pair having a low contact impedance by dynamically switching the stimulation electrodes, so that electrical muscular stimulation that makes it difficult for the user to feel pain can be realized. .

被刺激体における電極配置と干渉波生成領域との一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of electrode arrangement | positioning and an interference wave production | generation area | region in a to-be-stimulated body. 特定の筋電気刺激を印加した際の接触インピーダンスの変化を仮想的に示す図である。It is a figure which shows virtually the change of the contact impedance at the time of applying a specific electrical muscular stimulation. 電極配置パターンを示すテーブルの一例である。It is an example of the table which shows an electrode arrangement | positioning pattern. 電極配置パターンを示すテーブルを時系列に沿って並べた一例である。It is an example which arranged the table which shows an electrode arrangement pattern along the time series. 実施の形態1にかかる筋電気刺激システムの構成を示す概略図である。1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an electrical muscular stimulation system according to a first exemplary embodiment. 実施の形態1にかかる筋電気刺激システムの構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of an electrical muscular stimulation system according to a first exemplary embodiment. 実施の形態1にかかる筋電気刺激システムの処理を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing processing of the electrical muscular stimulation system according to the first exemplary embodiment. 図7に示した筋電気刺激システムの処理の一部の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of a part of process of the electrical muscular stimulation system shown in FIG. 実施の形態2にかかる筋電気刺激システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the electrical muscular stimulation system concerning Embodiment 2. FIG. 実施の形態2にかかる筋電気刺激システムのウェアの構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the wear of the electrical muscular stimulation system concerning Embodiment 2. FIG. 実施の形態2にかかる筋電気刺激システムの処理を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing processing of the electrical muscular stimulation system according to the second exemplary embodiment. 図11に示した筋電気刺激システムの処理の一部の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of a part of process of the electrical muscular stimulation system shown in FIG. 立ち上がり動作時のユーザの姿勢を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a user's attitude | position at the time of standing-up operation | movement. 立ち上がり動作時のユーザ股関節角度と接触圧力との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the user hip joint angle at the time of standing-up operation, and a contact pressure. ウェアにおける電極の配置例を示す図である。It is a figure which shows the example of arrangement | positioning of the electrode in wear.

(定義)
初めに、本実施の形態において使用する用語を定義する。
(Definition)
First, terms used in this embodiment are defined.

接触インピーダンスとは、筋電気刺激を出力する電極と皮膚とのインピーダンスである。接触インピーダンスが低いほど、電極と皮膚とが密着していることを表す。   The contact impedance is the impedance between the electrode that outputs electrical muscular stimulation and the skin. The lower the contact impedance, the closer the electrode and the skin are.

ウェアとは、ユーザが着用するだけで複数の電極を皮膚に接触させられるよう、ユーザの皮膚と接触するウェアの内面に電極が組み込まれたウェアである。電極の素材には、たとえば導電性の布や繊維等が用いられるものとする。ウェアは、あらかじめウェアに配置した多数の電極を一度に装着できるという利点がある。   The wear is wear in which electrodes are incorporated on the inner surface of the wear that comes into contact with the user's skin so that a plurality of electrodes can be brought into contact with the skin simply by being worn by the user. For example, a conductive cloth or fiber is used as the electrode material. The wear has an advantage that a large number of electrodes arranged in advance on the wear can be attached at a time.

干渉電流型筋電気刺激とは、周波数の異なる2つ以上の電流刺激を生体内で干渉させ、干渉波が生成された領域(干渉波生成領域)の神経を刺激する筋電気刺激の手法の一つである。   The interference current type myoelectric stimulation is a method of myoelectric stimulation in which two or more current stimuli having different frequencies interfere with each other in a living body to stimulate nerves in a region where an interference wave is generated (interference wave generation region). One.

電極ずれとは、電極の電極面とユーザの皮膚との接触状態を表すパラメータの一種であり、電極の電極面とユーザの皮膚とのずれのことをいう。詳細には、ユーザの皮膚に対する電極の電極面の接触位置の変化をいう。したがって、電極ずれが生じている場合には、電極の電極面とユーザの皮膚との接触状態は変化しているといえる。   The electrode displacement is a kind of parameter that represents the contact state between the electrode surface of the electrode and the user's skin, and refers to the displacement between the electrode surface of the electrode and the user's skin. Specifically, it refers to a change in the contact position of the electrode surface of the electrode with the user's skin. Therefore, when an electrode shift has occurred, it can be said that the contact state between the electrode surface of the electrode and the user's skin has changed.

(概要)
以下、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。本実施の形態に係る筋電気刺激装置、筋電気刺激システム、及び筋電気刺激方法は、筋電気刺激の最中に電極の接触インピーダンスを計測し、自発運動や誘発運動による接触インピーダンスの変動を受けない電極に動的に刺激電極を切り替える。
(Overview)
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. The electrical muscular stimulation apparatus, electrical muscular stimulation system, and electrical muscular stimulation method according to the present embodiment measure the contact impedance of the electrode during electrical muscular stimulation, and receive fluctuations in contact impedance due to spontaneous or induced exercise. Switch the stimulation electrode dynamically to no electrode.

本願発明者らは、ユーザの運動によって接触インピーダンスが変動するが、多数の電極を配置できるというウェアの特徴と、所定部位の神経を刺激するための電極配置パターンおよび電流値のパターンがいくつも存在するという干渉電流型筋電気刺激の特性に着眼し、筋電気刺激中に接触インピーダンスが低い電極ペアに動的に刺激電極を切り替えるという制御方法に想到した。   The inventors of the present application have a wear feature that a large number of electrodes can be placed, and there are a number of electrode placement patterns and current value patterns for stimulating nerves at predetermined sites, although the contact impedance varies depending on the user's movement. Focusing on the characteristics of the interference current type myoelectric stimulation, I came up with a control method that dynamically switches the stimulation electrode to an electrode pair with low contact impedance during myoelectric stimulation.

筋電気刺激を印加すると筋が収縮し、運動が誘発される。誘発運動により、皮膚と電極との接触状態が変動する。皮膚と電極との接触インピーダンスが高くなれば、筋電気刺激によってユーザが痛みを感じるという問題が発生する。   When electrical muscle stimulation is applied, the muscle contracts and exercise is induced. The contact state between the skin and the electrode varies due to the induced motion. If the contact impedance between the skin and the electrode becomes high, there arises a problem that the user feels pain due to electrical muscular stimulation.

従来は、筋電気刺激用の電極として、たとえば粘着性のある導電性ゲルシート等が用いられていた。導電性ゲルシート等を電極として用いると皮膚表面の動きに追随して電極も動くことから、誘発運動による電極と皮膚の接触状態の変動は小さかった。しかしながら、導電性の布や繊維を電極として用いるウェアでは、着用の手軽さの観点から電極面やその周辺に粘着性の素材を用いることは難しい。そのため、誘発運動によって電極と皮膚に圧力変化やずれが生じ、接触インピーダンスが大きく変動すると考えられる。   Conventionally, for example, an adhesive conductive gel sheet or the like has been used as an electrode for electrical muscular stimulation. When a conductive gel sheet or the like is used as an electrode, the electrode also moves following the movement of the skin surface. Therefore, the variation in the contact state between the electrode and the skin due to the induced motion was small. However, it is difficult to use an adhesive material on the electrode surface and its periphery from the viewpoint of ease of wearing in the wear using conductive cloth or fiber as an electrode. For this reason, it is considered that the induced impedance causes a pressure change or deviation between the electrode and the skin, and the contact impedance varies greatly.

筋電気刺激の手法は、2つに大別される。一つ目は、神経が反応する1kHz以下の周波数を用いて直接的に刺激を行う低周波筋電気刺激である。浅層の筋肉を刺激する場合には、対象筋の筋腹周辺に筋繊維にそって配置した2つの電極から電流を印加することで、対象筋のみを刺激することが可能である。二つ目は、神経が反応する周波数よりも高い周波数帯から2種類の周波数の電流刺激を同時に印加して生体内で干渉させ、干渉波によって刺激を行う干渉電流型筋電気刺激である。   The method of electrical muscular stimulation is roughly divided into two. The first is low-frequency electrical stimulation that directly stimulates using a frequency of 1 kHz or less to which the nerve responds. When stimulating shallow muscles, it is possible to stimulate only the target muscle by applying current from two electrodes arranged along the muscle fibers around the muscle abdomen of the target muscle. The second is an interference current type myoelectric stimulation in which current stimulations of two types of frequencies are simultaneously applied from a frequency band higher than the frequency at which the nerves react to cause interference in the living body and stimulation is performed by interference waves.

干渉電流型筋電気刺激では、干渉波が生成された干渉波生成領域の神経が刺激される。干渉波生成領域の生成位置は、正極2つ、グランド2つの電極の配置のパターンおよび電流値によって決まる。所定の神経を刺激するための電極配置は、1つの電極配置パターンに制限されるものではなく、4つの電極の配置の組み合わせによっていくつもの電極配置パターンが存在する。   In the interference current type myoelectric stimulation, the nerve in the interference wave generation region where the interference wave is generated is stimulated. The generation position of the interference wave generation region is determined by the arrangement pattern and current value of the two positive electrodes and the two ground electrodes. The electrode arrangement for stimulating a predetermined nerve is not limited to one electrode arrangement pattern, and there are several electrode arrangement patterns depending on the combination of the arrangement of four electrodes.

図1の(a)および(b)に、電極配置パターンと干渉波生成領域とを模式的に示す。図1の(a)に示す電極配置パターン1と図1の(b)に示す電極配置パターン2では、たとえば腕や脚のような身体を被刺激体Pとし、被刺激体Pの表面に4つの電極を貼り付けた状況を示している。図1の(a)と(b)では、いずれも正極である刺激極1および刺激極2と、グランド電極であるGND1およびGND2とを使用している。図1の(a)と(b)とでは、刺激極1、刺激極2、GND1およびGND2を貼り付ける位置を異なる位置としている。これにより、図1の(a)と(b)とでは、異なる位置に干渉波生成領域Wが生じている。   1A and 1B schematically show an electrode arrangement pattern and an interference wave generation region. In the electrode arrangement pattern 1 shown in FIG. 1 (a) and the electrode arrangement pattern 2 shown in FIG. 1 (b), for example, a body such as an arm or a leg is used as the stimulated body P, and 4 on the surface of the stimulated body P. The situation where two electrodes are attached is shown. In both (a) and (b) of FIG. 1, the stimulation electrodes 1 and 2 that are positive electrodes and the ground electrodes GND1 and GND2 are used. In FIGS. 1A and 1B, the positions where the stimulation pole 1, the stimulation pole 2, GND1, and GND2 are attached are different positions. As a result, interference wave generation regions W are generated at different positions in FIGS.

図1の(a)に示した電極配置パターン1と図1の(b)に示した電極配置パターン2では電極配置は異なるが、同じ領域に干渉波を生成することが可能である。実際の干渉波は、被刺激体である生体組織(皮膚、脂肪層、筋肉、骨)の導電率および誘電率の影響を受けるが、電極配置と電流値の最適化により、同様の領域に干渉波を生成することは可能である。   Although the electrode arrangement is different between the electrode arrangement pattern 1 shown in FIG. 1A and the electrode arrangement pattern 2 shown in FIG. 1B, interference waves can be generated in the same region. The actual interference wave is affected by the electrical conductivity and dielectric constant of the body tissue (skin, fat layer, muscle, bone) that is the stimulus, but it interferes with the same region by optimizing the electrode arrangement and current value. It is possible to generate waves.

ウェアの接触インピーダンスがユーザの運動により変動する要因には、(1)筋肉や皮膚の外形形状の変化に伴う電極面と皮膚との接触圧力の変化、と、(2)皮膚やウェアの伸び縮みによる電極面と皮膚とのずれ、の2種類がある。外形形状の変化は、運動による関節角の変化、運動時の筋収縮の強度、重力および慣性力等の影響により生じる。皮膚の伸び縮みも、運動による関節角の変化に伴って発生する。よって、これら2つの要因は、いずれも、ユーザが実施した運動によって決定されるといえる。   Factors that cause the contact impedance of the wear to change due to the user's movement include (1) changes in the contact pressure between the electrode surface and the skin accompanying changes in the outer shape of the muscle and skin, and (2) expansion and contraction of the skin and wear. There are two types of displacement between the electrode surface and the skin. The change in the outer shape is caused by the influence of a change in joint angle due to exercise, the strength of muscle contraction during exercise, gravity, inertia force, and the like. Skin expansion and contraction also occurs as the joint angle changes due to exercise. Therefore, it can be said that these two factors are both determined by the exercise performed by the user.

ユーザの自発的な運動に関しては、ユーザの運動意図の推測ができない限りは、接触インピーダンスの変化の予測はできない。しかし、筋電気刺激後の誘発運動に関しては、ほぼ一定の運動が誘発されることから、接触インピーダンスの変化の予測が可能になると本願発明者らは考えた。   Regarding the user's voluntary movement, a change in contact impedance cannot be predicted unless the user's movement intention can be estimated. However, the present inventors thought that a change in contact impedance can be predicted because an almost constant movement is induced with respect to the evoked movement after electrical muscular stimulation.

図2に、特定の筋電気刺激を印加した際の、接触インピーダンスの時系列変化の仮想的な結果を示す。図2の横軸は時間で、縦軸は接触インピーダンスである。   FIG. 2 shows a virtual result of a time-series change in contact impedance when a specific electrical muscular stimulation is applied. The horizontal axis in FIG. 2 is time, and the vertical axis is contact impedance.

図2に示すように、時刻t1から時刻t2までの時間帯に、ユーザに筋電気刺激を印加したものとする。所定の周波数および電流値で電気刺激を印加した場合に、ユーザが痛みを感じるインピーダンスを閾値Xとした。図2では、場所の異なる電極A、電極B、電極Cにおける接触インピーダンスの変化を示した。   As shown in FIG. 2, it is assumed that the electrical muscular stimulation is applied to the user during the time period from time t1 to time t2. The threshold value X is an impedance at which the user feels pain when electrical stimulation is applied at a predetermined frequency and current value. In FIG. 2, the change of the contact impedance in the electrode A, the electrode B, and the electrode C in different places is shown.

電極Aは、筋電気刺激を印加したにも関わらず、接触インピーダンスがほとんど変わらない場合である。電極Aは、筋電気刺激によって誘発された運動の影響を受けない電極であるといえる。   The electrode A is a case where the contact impedance hardly changes despite the application of electrical muscular stimulation. It can be said that the electrode A is an electrode which is not affected by the movement induced by the electrical muscular stimulation.

電極Bは、筋電気刺激を印加した後で、接触インピーダンスが上昇し、痛みを感じる閾値Xを越えた場合である。電極Bは、誘発運動による外形形状の変化または電極と皮膚とのずれの影響を受ける電極であるといえる。   The electrode B is a case where the contact impedance increases after applying the electrical muscular stimulation and exceeds the threshold value X for feeling pain. It can be said that the electrode B is an electrode which is affected by a change in the outer shape due to the induced motion or a shift between the electrode and the skin.

電極Cは、筋電気刺激を印加する前は接触インピーダンスが大きいが、筋電気刺激を印加すると接触インピーダンスが下降する場合である。よって、電極Cは、誘発運動による外形形状の変化により、電極と皮膚との接触圧力が上がる場所にある電極であるといえる。   The electrode C has a large contact impedance before applying the electrical muscular stimulation, but the contact impedance decreases when the electrical muscular stimulation is applied. Therefore, it can be said that the electrode C is an electrode in a place where the contact pressure between the electrode and the skin increases due to a change in the outer shape due to the induced motion.

このように、電極が接触している場所によって、誘発運動に伴う接触インピーダンスの変化の仕方が変わることが想定される。ゆえに、たとえば電極Bを刺激電極とする必要がある場合には、所定値を超える前に、別の電極(たとえば電極Aまたは電極C)に刺激電極を切り替えることで、常に接触インピーダンスが所定値以下の電極から筋電気刺激を印加できるようになる。   Thus, it is assumed that the way of changing the contact impedance accompanying the induced motion changes depending on the place where the electrode is in contact. Therefore, for example, when it is necessary to use the electrode B as the stimulation electrode, the contact impedance is always lower than the predetermined value by switching the stimulation electrode to another electrode (for example, the electrode A or the electrode C) before exceeding the predetermined value. It becomes possible to apply electrical muscular stimulation from the electrodes.

ウェアには、多数の電極を配置することができる。特に、干渉電流型筋電気刺激では、同様の領域に干渉波を生成するための電極配置のパターンがいくつも存在することから、このような動的な刺激電極の切り替えが可能になる。   A large number of electrodes can be arranged on the wear. In particular, in the interference current type myoelectric stimulation, since there are many electrode arrangement patterns for generating interference waves in the same region, such dynamic switching of the stimulation electrodes becomes possible.

筋電気刺激の主目的は、被刺激体に特定の運動を誘発することにある。そのため、接触インピーダンスのみに基づいて刺激電極を切り替えて良いわけではなく、所定の領域に干渉波が生成できるような電極配置にする必要がある。たとえば、図3のように所定の領域を刺激するための電極配置パターンを示したテーブルをあらかじめ保持し、テーブルに示されている接触インピーダンスに基づいて電極配置パターンを切り替えればよい。   The main purpose of electrical muscular stimulation is to induce specific movements in the stimulated body. Therefore, the stimulation electrode may not be switched based only on the contact impedance, and it is necessary to arrange the electrodes so that an interference wave can be generated in a predetermined region. For example, a table showing an electrode arrangement pattern for stimulating a predetermined region as shown in FIG. 3 may be held in advance, and the electrode arrangement pattern may be switched based on the contact impedance shown on the table.

また、誘発運動により、運動神経の位置が変化する場合もある。そのような場合には、図4のように、あらかじめ所定時刻ごとの電極配置パターンを示したテーブル作成しておき、刺激印加中に参照する電極配置パターンを、テーブルに示されている接触インピーダンスに基づいて、所定の時刻ごとに切り替えてもよい。   In addition, the position of the motor nerve may change due to the induced exercise. In such a case, as shown in FIG. 4, a table showing the electrode arrangement pattern for each predetermined time is created in advance, and the electrode arrangement pattern referred to during stimulation application is set to the contact impedance shown in the table. Based on this, it may be switched every predetermined time.

刺激電極の接触インピーダンスは、筋電気刺激として印加した刺激の電流値および電圧値を用いることで計測することが可能である。異なる周波数の電流刺激を同時に印加する干渉電流型筋電気刺激の場合には、干渉波の振幅が最小になったタイミングで一つ以外の電流刺激を一時停止し、印加を継続した単一の周波数の電流刺激に対する電流値と電圧値を記録して算出してもよい。   The contact impedance of the stimulation electrode can be measured by using the current value and voltage value of the stimulus applied as the electrical muscular stimulation. In the case of interference current type myoelectric stimulation in which current stimuli of different frequencies are applied simultaneously, a single frequency is applied at which the current stimulus other than one is paused and applied at the timing when the amplitude of the interference wave is minimized. The current value and the voltage value for the current stimulus may be recorded and calculated.

刺激電極以外の電極の接触インピーダンスは、筋電気刺激とは少なくとも所定値以上異なる周波数の電流刺激を印加して、電極ごとに測定すればよい。所定値とはたとえば1000Hzである。神経が反応するのは1000Hz以下の周波数帯である。よって、筋電気刺激の周波数に対して1000Hz以上離れた周波数であれば、筋電気刺激のための電流と接触インピーダンス計測のための電流で生成された干渉波によって、筋収縮は生じない。したがって、刺激電極の接触インピーダンスと刺激電極以外の電極の接触インピーダンスとをそれぞれ計測することができる。   The contact impedance of electrodes other than the stimulation electrode may be measured for each electrode by applying a current stimulus having a frequency different from that of the electrical electrical stimulation by at least a predetermined value. The predetermined value is, for example, 1000 Hz. The nerve reacts in a frequency band of 1000 Hz or less. Therefore, if the frequency is 1000 Hz or more with respect to the frequency of electrical muscular stimulation, muscular contraction does not occur due to the interference wave generated by the electrical current for electrical muscular stimulation and the current for measuring contact impedance. Therefore, the contact impedance of the stimulation electrode and the contact impedance of electrodes other than the stimulation electrode can be measured.

(実施の形態1)
以下では、本実施の形態にかかる筋電気刺激装置を含む、筋電気刺激システムの構成および動作を説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the configuration and operation of the electrical muscular stimulation system including the electrical muscular stimulation device according to the present embodiment will be described.

[1−1.筋電気刺激システムの構成]
図5に、本実施の形態による筋電気刺激システム100の構成および利用環境を示す。図6に、本実施の形態による筋電気刺激システム100の機能ブロックの構成を示す。図5に示す筋電気刺激システム100は、図6に示す本実施の形態にかかる筋電気刺激システム100の構成に対応している。
[1-1. Configuration of electrical muscular stimulation system]
FIG. 5 shows a configuration and usage environment of the electrical muscular stimulation system 100 according to the present embodiment. FIG. 6 shows a functional block configuration of the electrical muscular stimulation system 100 according to the present embodiment. The electrical muscular stimulation system 100 shown in FIG. 5 corresponds to the configuration of the electrical muscular stimulation system 100 according to the present embodiment shown in FIG.

図5および図6に示すように、筋電気刺激システム100は、刺激情報入力部10と、電極20と、筋電気刺激装置1とを備えている。図5に示すように、複数の電極20が、ウェア30に設けられている。各電極20は、ユーザの皮膚に接触するように、ウェア30の内面に設けられている。また、筋電気刺激装置1および刺激情報入力部10は、例えば一体に構成されており、ウェア30のウエスト部分等、ユーザが操作しやすい位置に配置されている。   As shown in FIGS. 5 and 6, the electrical muscular stimulation system 100 includes a stimulation information input unit 10, an electrode 20, and the electrical muscular stimulation device 1. As shown in FIG. 5, a plurality of electrodes 20 are provided on the wear 30. Each electrode 20 is provided on the inner surface of the wear 30 so as to contact the skin of the user. In addition, the electrical muscular stimulation device 1 and the stimulation information input unit 10 are integrally configured, for example, and are arranged at a position where the user can easily operate, such as a waist portion of the wear 30.

<刺激情報入力部10>
刺激情報入力部10は、ユーザからの、筋電気刺激を行う部位と刺激強度に関する刺激情報の入力を受け付ける入力部である。刺激情報入力部10は、たとえばディスプレイとタッチパネルで構成されているものとする。ユーザは、ディスプレイに表示された筋肉から刺激部位を選択し、刺激強度を設定するという入力操作を行う。刺激情報入力部10は、刺激部位の情報を電極パターン決定部51へ、刺激強度の情報を筋電気刺激制御部53へそれぞれ送付する。
<Stimulation information input unit 10>
The stimulation information input unit 10 is an input unit that receives input of stimulation information related to a site for performing electrical muscular stimulation and stimulation intensity from a user. The stimulus information input unit 10 is assumed to be composed of, for example, a display and a touch panel. The user performs an input operation of selecting a stimulation site from the muscles displayed on the display and setting the stimulation intensity. The stimulation information input unit 10 sends information on the stimulation site to the electrode pattern determination unit 51 and information on the stimulation intensity to the electrical muscular stimulation control unit 53.

<電極20>
複数の電極20は、ウェア30に配置される。電極20は、ユーザの皮膚と接触する電極面を有する。電極面の素材は、たとえば導電性の布又は繊維である。
<Electrode 20>
The plurality of electrodes 20 are arranged on the wear 30. The electrode 20 has an electrode surface that contacts the user's skin. The material of the electrode surface is, for example, a conductive cloth or fiber.

電極20のそれぞれは、例えば円形の形状をしている。電極20の形状および大きさは、刺激部位や用途に応じて変更してもよい。例えば、電極20の電極の大きさは、前腕部のように複雑な筋肉の制御を行う場合には、直径約10mm程度であってもよい。また、大腿部のように比較的大きな筋肉を対象とする場合には、直径30mm以上であってもよい。   Each of the electrodes 20 has a circular shape, for example. The shape and size of the electrode 20 may be changed according to the stimulation site and application. For example, the size of the electrode 20 may be about 10 mm in diameter when controlling complex muscles such as the forearm. When a relatively large muscle such as the thigh is targeted, the diameter may be 30 mm or more.

なお、複数の電極20のうち、筋電気刺激を出力する電極を刺激電極、グランドに接地される電極をグランド電極という。なお、筋電気刺激を出力する刺激電極は、2つ以上である。また、刺激電極を出力する刺激電極は、第1の電極とも表記される。   Of the plurality of electrodes 20, an electrode that outputs electrical muscular stimulation is referred to as a stimulation electrode, and an electrode that is grounded to the ground is referred to as a ground electrode. Note that there are two or more stimulation electrodes that output electrical muscular stimulation. The stimulation electrode that outputs the stimulation electrode is also referred to as a first electrode.

以下、筋電気刺激装置1の構成について説明する。   Hereinafter, the configuration of the electrical muscular stimulation device 1 will be described.

[1−2.筋電気刺激装置の構成]
筋電気刺激装置1は、図6に示すように、電極パターン決定部51と、刺激電極切替部52と、筋電気刺激制御部53と、接触インピーダンス(Imp)測定部54とを備えている。筋電気刺激装置1と電極20は有線で接続されており、筋電気刺激装置1と刺激情報入力部10とは有線または無線で接続されている。また、筋電気刺激システム100は、筋電気刺激制御部53を動作させるための電源40と、接触Imp測定部54を動作させるための電源41とを備えている。
[1-2. Configuration of electrical muscular stimulation device]
As shown in FIG. 6, the electrical muscular stimulation device 1 includes an electrode pattern determination unit 51, a stimulation electrode switching unit 52, an electrical muscular stimulation control unit 53, and a contact impedance (Imp) measurement unit 54. The electrical muscular stimulation device 1 and the electrode 20 are connected by wire, and the electrical muscular stimulation device 1 and the stimulation information input unit 10 are connected by wire or wirelessly. The electrical muscular stimulation system 100 includes a power supply 40 for operating the electrical muscular stimulation control unit 53 and a power supply 41 for operating the contact Imp measurement unit 54.

<電極パターン決定部51>
電極パターン決定部51は、刺激情報入力部10から刺激部位に関する情報を受け取り、刺激部位に関する情報に基づいて、2つ以上の第1の電極を決定する。第1の電極の例は、刺激電極およびグランド電極である。電極パターン決定部51は、電極決定部とも表記される。ここで、第1の電極の例は、初期の刺激電極およびグランド電極である。初期の刺激電極およびグランド電極は、第1の電極とユーザの皮膚との接触状態を判定するための電気刺激に用いられる。電極パターン決定部51は、2つ以上の第1の電極として、電極番号を決定する。電極番号のパターンは、図3に示したようなデータベースを参照して、優先順位の高い電極番号のパターンに決定してもよい。
<Electrode pattern determination unit 51>
The electrode pattern determination unit 51 receives information on the stimulation site from the stimulus information input unit 10 and determines two or more first electrodes based on the information on the stimulation site. Examples of the first electrode are a stimulation electrode and a ground electrode. The electrode pattern determination unit 51 is also referred to as an electrode determination unit. Here, examples of the first electrode are an initial stimulation electrode and a ground electrode. The initial stimulation electrode and the ground electrode are used for electrical stimulation for determining the contact state between the first electrode and the user's skin. The electrode pattern determination unit 51 determines an electrode number as two or more first electrodes. The electrode number pattern may be determined as a high priority electrode number pattern with reference to a database as shown in FIG.

そして、電極パターン決定部51は、決定した電極番号を刺激電極切替部52に送付する。   Then, the electrode pattern determination unit 51 sends the determined electrode number to the stimulation electrode switching unit 52.

また、電極パターン決定部51は、後に詳述する接触Imp測定部54から受け取った筋電気刺激による接触インピーダンスの変動に関する情報が現在選択している電極番号の接触インピーダンスが所定値より大きい場合に、電極番号のパターンを決定する。   Further, the electrode pattern determination unit 51, when the contact impedance of the currently selected electrode number is larger than a predetermined value, the information regarding the fluctuation of the contact impedance due to the electrical muscular stimulation received from the contact Imp measurement unit 54 described in detail later, The electrode number pattern is determined.

<刺激電極切替部52>
刺激電極切替部52は、電極パターン決定部51から刺激電極とグランド電極の電極番号を受け取り、受け取った電極番号の電極20から筋電気刺激が出力されるように、接触状態が変化する刺激電極すなわち現在選択している電極番号の電極20を、電極パターン決定部51より受け取った電極番号の電極20へと切り替える。刺激電極の切り替えは、たとえばリレー回路を用いて物理的に行ってもよい。なお、このとき切り替えられた電極20は、2つ以上である。また、切り替えられた電極は、第2の電極とも表記される。
<Stimulation electrode switching unit 52>
The stimulation electrode switching unit 52 receives the electrode numbers of the stimulation electrode and the ground electrode from the electrode pattern determination unit 51, that is, the stimulation electrode whose contact state changes so that the electrical muscular stimulation is output from the electrode 20 of the received electrode number, The electrode 20 having the currently selected electrode number is switched to the electrode 20 having the electrode number received from the electrode pattern determining unit 51. Switching of the stimulation electrode may be performed physically using, for example, a relay circuit. Note that there are two or more electrodes 20 switched at this time. The switched electrode is also referred to as a second electrode.

<筋電気刺激制御部53>
筋電気刺激制御部53は、刺激情報入力部10から刺激強度に関する情報を受け取り、ユーザに印加する筋電気刺激の電流値を設定する。筋電気刺激制御部53は、複数の電極20に含まれる2つ以上の第1の電極に、ユーザの所定の筋肉に対して電気刺激を出力させる。これにより、電極20からは、設定された電流値の電流刺激が出力される。
<Electrical muscle stimulation controller 53>
The electrical muscular stimulation control unit 53 receives information on the stimulation intensity from the stimulation information input unit 10 and sets a current value of electrical muscular stimulation to be applied to the user. The electrical muscular stimulation controller 53 causes two or more first electrodes included in the plurality of electrodes 20 to output electrical stimulation to a predetermined muscle of the user. As a result, a current stimulus having a set current value is output from the electrode 20.

<接触Imp測定部54>
接触Imp測定部54は、電気刺激が出力されているときの複数の電極20のそれぞれとユーザの皮膚との接触状態を判定する。接触Imp測定部54は、接触状態判定部とも表記される。例えば、接触Imp測定部54は、電気刺激が出力される前の接触インピーダンス値を取得し、電気刺激が出力される前の接触インピーダンス値と測定した接触インピーダンス値との差が、閾値以上の場合には、接触状態の変化があると判定する。また、接触Imp測定部54は、電気刺激が出力される前の接触インピーダンス値を用いずに、電気刺激が出力されているときの接触インピーダンス値が閾値以上の場合には、接触状態の変化があると判定する。このとき、電気刺激が出力される前の複数の電極20は、望ましい状態で、ユーザと接触していると仮定している。接触Imp測定部54は、刺激電極切替部52から刺激電極の情報を受け取り、刺激電極を含めた全ての電極20の接触インピーダンスを所定の時刻ごとに測定する。そして、測定した全電極20における接触インピーダンスの情報を、電極パターン決定部51および筋電気刺激制御部53に送付する。なお、所定の時刻ごととは、あらかじめ定めた時刻ごとであってもよいし、接触Imp測定部54のサンプリング周期ごとであってもよい。また、以下に説明する、干渉波の振幅が最小になったタイミングごとであってもよい。
<Contact Imp Measuring Unit 54>
The contact Imp measurement unit 54 determines the contact state between each of the plurality of electrodes 20 and the user's skin when electrical stimulation is output. The contact Imp measurement unit 54 is also referred to as a contact state determination unit. For example, the contact Imp measurement unit 54 acquires the contact impedance value before the electrical stimulus is output, and the difference between the contact impedance value before the electrical stimulus is output and the measured contact impedance value is greater than or equal to the threshold value. It is determined that there is a change in the contact state. In addition, the contact Imp measurement unit 54 does not use the contact impedance value before the electrical stimulus is output, and if the contact impedance value when the electrical stimulus is output is equal to or greater than the threshold value, the contact state changes. Judge that there is. At this time, it is assumed that the plurality of electrodes 20 before electrical stimulation is output are in contact with the user in a desired state. The contact Imp measurement unit 54 receives information on stimulation electrodes from the stimulation electrode switching unit 52, and measures the contact impedances of all electrodes 20 including the stimulation electrodes at predetermined times. Then, the measured contact impedance information of all the electrodes 20 is sent to the electrode pattern determination unit 51 and the electrical muscular stimulation control unit 53. The predetermined time may be a predetermined time or may be a sampling period of the contact Imp measurement unit 54. Further, it may be at each timing when the amplitude of the interference wave is minimized as described below.

刺激電極である電極20の接触インピーダンスは、筋電気刺激として印加した刺激の電流値および電圧値を用いることで計測が可能である。異なる周波数の電流刺激を同時に印加する干渉電流型筋電気刺激の場合には、接触Imp測定部54は、干渉波の振幅が最小になったタイミングで一つ以外の電流刺激を一時停止し、印加を継続した単一の周波数の電流刺激に対する電流値と電圧値を記録して接触インピーダンスを算出してもよい。   The contact impedance of the electrode 20 which is a stimulation electrode can be measured by using the current value and voltage value of the stimulus applied as electrical muscle stimulation. In the case of interference current type myoelectric stimulation in which current stimulations of different frequencies are applied simultaneously, the contact Imp measurement unit 54 temporarily stops applying current stimulations other than one at the timing when the amplitude of the interference wave is minimized. The contact impedance may be calculated by recording a current value and a voltage value with respect to a single frequency current stimulus.

刺激電極以外の電極20の接触インピーダンスは、筋電気刺激とは少なくとも所定値以上異なる周波数の電流刺激を印加して、電極20ごとに測定すればよい。所定値とは、たとえば1000Hzである。神経が反応するのは1000Hz以下の周波数帯である。よって、筋電気刺激の周波数に対して1000Hz以上離れた周波数の電流であれば、筋電気刺激のための電流と接触インピーダンス計測のための電流で生成された干渉波による筋収縮が生成されない。したがって、接触Imp測定部54は、筋電気刺激の周波数に対して1000Hz以上離れた周波数の電流を印加して、電極20ごとに接触インピーダンスを測定する。なお、筋電気刺激の周波数は、第1の周波数に相当する。筋電気刺激の周波数に対して1000Hz以上離れた周波数は、第2の周波数に相当する。   The contact impedance of the electrodes 20 other than the stimulation electrode may be measured for each electrode 20 by applying a current stimulus having a frequency different from that of the electrical electrical stimulation by at least a predetermined value. The predetermined value is, for example, 1000 Hz. The nerve reacts in a frequency band of 1000 Hz or less. Therefore, if the current is at a frequency of 1000 Hz or more with respect to the frequency of electrical muscular stimulation, muscular contraction due to the interference wave generated by the electrical current for electrical muscular stimulation and the current for measuring contact impedance is not generated. Therefore, the contact Imp measurement unit 54 applies a current having a frequency of 1000 Hz or more with respect to the frequency of the electrical muscular stimulation, and measures the contact impedance for each electrode 20. The frequency of electrical muscular stimulation corresponds to the first frequency. A frequency that is 1000 Hz or more away from the frequency of electrical muscular stimulation corresponds to the second frequency.

電極パターン決定部51および筋電気刺激制御部53は、接触Imp測定部54から全チャンネルの接触インピーダンスの情報を受け取り、筋電気刺激によって生じた誘発運動に由来する接触インピーダンスの変動を抽出する。具体的には、接触Imp測定部54は、筋電気刺激制御部53が筋電気刺激を出力している時間帯の接触インピーダンスの変動を電極20ごとに抽出する。そして、抽出した誘発運動由来の接触インピーダンス値の時系列変化情報を電極パターン決定部51および筋電気刺激制御部53に送付する。   The electrode pattern determination unit 51 and the electrical muscular stimulation control unit 53 receive the contact impedance information of all the channels from the contact Imp measurement unit 54, and extract the variation of the contact impedance derived from the evoked movement caused by the electrical muscular stimulation. Specifically, the contact Imp measurement unit 54 extracts, for each electrode 20, fluctuations in contact impedance during the time period in which the electrical muscular stimulation control unit 53 outputs electrical muscular stimulation. Then, the extracted time-series change information of the contact impedance value derived from the induced exercise is sent to the electrode pattern determination unit 51 and the electrical muscular stimulation control unit 53.

[1−3.筋電気刺激システムにおける処理手順]
次に、図7を参照しながら、図6の筋電気刺激システム100において行われる処理手順を説明する。
[1-3. Processing procedure in electrical muscular stimulation system]
Next, a processing procedure performed in the electrical muscular stimulation system 100 of FIG. 6 will be described with reference to FIG.

図7に示すステップS11において、刺激情報入力部10は、ユーザから筋電気刺激の刺激部位および刺激強度の情報を受け取る。そして、刺激部位の情報を電極パターン決定部51に、刺激強度の情報を筋電気刺激制御部53にそれぞれ送付する。   In step S11 shown in FIG. 7, the stimulation information input unit 10 receives information on the stimulation site and stimulation intensity of the electrical muscular stimulation from the user. Then, information on the stimulation site is sent to the electrode pattern determination unit 51, and information on the stimulation intensity is sent to the electrical muscular stimulation control unit 53, respectively.

ステップS12において、電極パターン決定部51は、刺激情報入力部10から刺激部位に関する情報を受け取り、初期の2つ以上の電極、具体的には、刺激電極およびグランド電極の電極番号を決定する。電極パターン決定部51は、図3に示したようなデータベースを参照して優先順位の高い電極番号のパターンに決定してもよい。その後、電極パターン決定部51は、決定した電極番号を刺激電極切替部52に送付する。そして、刺激電極切替部52は、電極パターン決定部51で決定された電極20から筋電気刺激を出力できるよう、切り替える。   In step S12, the electrode pattern determination unit 51 receives information on the stimulation site from the stimulation information input unit 10, and determines the initial two or more electrodes, specifically, the electrode numbers of the stimulation electrode and the ground electrode. The electrode pattern determination unit 51 may determine an electrode number pattern having a high priority with reference to a database as shown in FIG. Thereafter, the electrode pattern determination unit 51 sends the determined electrode number to the stimulation electrode switching unit 52. Then, the stimulation electrode switching unit 52 performs switching so that electrical muscular stimulation can be output from the electrode 20 determined by the electrode pattern determination unit 51.

ステップS13において、筋電気刺激制御部53は、刺激情報入力部10から刺激強度に関する情報を受け取り、ユーザに印加する筋電気刺激の強度である電流値を設定する。   In step S13, the electrical muscular stimulation control unit 53 receives information related to the stimulation intensity from the stimulation information input unit 10, and sets a current value that is the intensity of the electrical muscular stimulation applied to the user.

ステップS14において、筋電気刺激制御部53は、電極パターン決定部51を介して設定した電流値の筋電気信号を刺激電極切替部52に送付する。これにより、刺激電極切替部52は、ステップS13で設定した電流値で電流刺激を出力する(第1の出力ステップ)。   In step S <b> 14, the myoelectric stimulation control unit 53 sends the myoelectric signal having the current value set via the electrode pattern determination unit 51 to the stimulation electrode switching unit 52. As a result, the stimulation electrode switching unit 52 outputs a current stimulus with the current value set in step S13 (first output step).

ステップS15において、接触Imp測定部54は、刺激電極切替部52から刺激電極の情報を受け取り、電気刺激が出力されているときの、刺激電極を含めた全ての電極20の接触インピーダンスを所定の時刻ごとに測定する。そして、測定した全電極20における接触インピーダンスの情報から、筋電気刺激によって生じた誘発運動に由来する接触インピーダンスの変動を抽出する。また、接触Imp測定部54は、接触インピーダンスが所定値より大きいか否かを判定する(接触状態判定ステップ)。   In step S15, the contact Imp measurement unit 54 receives information on the stimulation electrodes from the stimulation electrode switching unit 52, and sets the contact impedances of all the electrodes 20 including the stimulation electrodes when electrical stimulation is output at a predetermined time. Measure every time. And the fluctuation | variation of the contact impedance derived from the induced exercise | movement which arose by electrical muscular stimulation is extracted from the information of the contact impedance in all the electrodes 20 measured. Further, the contact Imp measurement unit 54 determines whether or not the contact impedance is larger than a predetermined value (contact state determination step).

具体的には、接触Imp測定部54は、筋電気刺激制御部53が筋電気刺激を出力している時間帯の接触インピーダンスの変動を電極20ごとに抽出する。そして、抽出した誘発運動由来の接触インピーダンスの値の時系列変化情報を、電極パターン決定部51および筋電気刺激制御部53に送付する。   Specifically, the contact Imp measurement unit 54 extracts, for each electrode 20, fluctuations in contact impedance during the time period in which the electrical muscular stimulation control unit 53 outputs electrical muscular stimulation. Then, the extracted time-series change information of the contact impedance value derived from the induced exercise is sent to the electrode pattern determination unit 51 and the electrical muscular stimulation control unit 53.

ステップS16では、電極パターンの決定と切り替えが行われる。このとき、ステップS17およびステップS18に基づいて、電極パターンの切り替えが必要か否かの判定と、電極パターンの切り替えが行われる。   In step S16, the electrode pattern is determined and switched. At this time, based on step S17 and step S18, it is determined whether or not the electrode pattern needs to be switched, and the electrode pattern is switched.

ステップS17では、接触Imp測定部54は、刺激電極の接触インピーダンスが所定値より大きいか否かを判定することにより、電極パターンの切り替えが必要か否かを判定する。具体的には図8に示したフローに基づいて判定する。刺激電極の接触インピーダンスが所定値以下であった場合にはステップS19へ、所定値よりも大きい場合にはステップS18へそれぞれ進む。また、ステップS18において、電極パターン決定部51は、図8に示したフローに基づいて電極パターンを決定する(決定ステップ)。   In step S <b> 17, the contact Imp measurement unit 54 determines whether the electrode pattern needs to be switched by determining whether the contact impedance of the stimulation electrode is greater than a predetermined value. Specifically, the determination is made based on the flow shown in FIG. If the contact impedance of the stimulation electrode is less than or equal to the predetermined value, the process proceeds to step S19, and if greater than the predetermined value, the process proceeds to step S18. Moreover, in step S18, the electrode pattern determination part 51 determines an electrode pattern based on the flow shown in FIG. 8 (determination step).

図8に、ステップS16すなわち電極パターン決定部51における電極パターンの決定・切り替えの手順の詳細を示す。なお、図8においてステップS13〜S15は、図7におけるステップS13〜S15と同様であるため、説明を省略する。   FIG. 8 shows details of the procedure for determining / switching the electrode pattern in step S16, that is, the electrode pattern determining unit 51. In FIG. 8, steps S13 to S15 are the same as steps S13 to S15 in FIG.

ステップS101では、接触Imp測定部54は、ステップS15において接触Imp測定部54が抽出した接触インピーダンス変動の情報のうち、ステップS13で決定した電極20において接触インピーダンスが所定値より大きい電極20があるか否かを判定する。接触インピーダンスが所定値以下の場合には、ステップS107を行う。いずれかの電極20、時間帯において接触インピーダンスが所定値より大きい場合には、ステップS102を行う。   In step S101, the contact Imp measurement unit 54 determines whether there is an electrode 20 whose contact impedance is greater than a predetermined value in the electrode 20 determined in step S13 among the information of the contact impedance variation extracted by the contact Imp measurement unit 54 in step S15. Determine whether or not. If the contact impedance is less than or equal to a predetermined value, step S107 is performed. If the contact impedance is greater than the predetermined value in any electrode 20 and time zone, step S102 is performed.

ステップS102では、接触Imp測定部54は、接触Imp測定部54が抽出した全ての電極20の接触インピーダンス値のうち、全時間帯において接触インピーダンスが所定値以下となる電極パターンがあるか否かを判定する。全時間帯において接触インピーダンスが所定値以下となる電極パターンがある場合には、ステップS103、ない場合にはステップS104を行う。   In step S102, the contact Imp measurement unit 54 determines whether or not there is an electrode pattern in which the contact impedance is less than or equal to a predetermined value in all time zones among the contact impedance values of all the electrodes 20 extracted by the contact Imp measurement unit 54. judge. If there is an electrode pattern whose contact impedance is less than or equal to a predetermined value in all time zones, step S103 is performed, and if not, step S104 is performed.

ステップS103において、電極パターン決定部51は、全時間帯において接触インピーダンスが所定値以下となる電極パターンのうち、優先順位の高いパターンに電極パターンに決定する。電極パターン決定部51は、ステップS21において、決定した電極パターンに対応する2つ以上の電極20の番号を刺激電極切替部52に送付する。刺激電極切替部52は、刺激を出力する電極20を、電極パターン決定部51から送付された電極20に切り替える(切替ステップ)。   In step S <b> 103, the electrode pattern determination unit 51 determines an electrode pattern as a high priority pattern from among electrode patterns whose contact impedance is equal to or lower than a predetermined value in all time zones. In step S21, the electrode pattern determination unit 51 sends the numbers of two or more electrodes 20 corresponding to the determined electrode pattern to the stimulation electrode switching unit 52. The stimulation electrode switching unit 52 switches the electrode 20 that outputs stimulation to the electrode 20 sent from the electrode pattern determination unit 51 (switching step).

ステップS104では、接触Imp測定部54は、接触Imp測定部54が抽出した全ての電極20の接触インピーダンス値のうち、全時間帯においていずれかの電極パターンで接触インピーダンスが所定値以下になるか否かを判定する。いずれかの電極パターンで接触インピーダンスが所定値以下になる場合にはステップS105を行う。   In step S104, the contact Imp measurement unit 54 determines whether or not the contact impedance is less than or equal to a predetermined value in any electrode pattern among all the contact impedance values of all the electrodes 20 extracted by the contact Imp measurement unit 54. Determine whether. If the contact impedance is less than or equal to a predetermined value for any electrode pattern, step S105 is performed.

ステップS105において、電極パターン決定部51は、筋電気刺激印加中の所定のタイミングにおいて、電極パターンを決定する。電極パターン決定部51は、ステップS21において、決定した電極パターンに対応する電極20の番号を刺激電極切替部52に送付する。刺激電極切替部52は、刺激を出力する電極20を、電極パターン決定部51から送付された電極20に切り替える。   In step S105, the electrode pattern determination unit 51 determines an electrode pattern at a predetermined timing during electrical muscular stimulation application. In step S21, the electrode pattern determination unit 51 sends the number of the electrode 20 corresponding to the determined electrode pattern to the stimulation electrode switching unit 52. The stimulation electrode switching unit 52 switches the electrode 20 that outputs stimulation to the electrode 20 sent from the electrode pattern determination unit 51.

また、全時間帯においていずれかの電極パターンで接触インピーダンスが所定値以下にならない場合には、ステップS16においてアラート表示を行う。ステップS106において、電極パターン決定部51は、誘発運動により接触インピーダンスが所定値以上になる時間帯があることをユーザに通知するために、刺激情報入力部10に対して当該情報を送付する。刺激情報入力部10では、例えば、適切な装着状態となるようにウェア30の再装着を促すアラート表示を行う。   If the contact impedance does not become a predetermined value or less in any of the electrode patterns in all time zones, an alert display is performed in step S16. In step S <b> 106, the electrode pattern determination unit 51 sends the information to the stimulus information input unit 10 in order to notify the user that there is a time zone in which the contact impedance is greater than or equal to a predetermined value due to the induced motion. In the stimulus information input unit 10, for example, an alert display that prompts the wearer 30 to be worn again so as to be in an appropriate wearing state is performed.

その後、刺激電極切替部52は、切り替えられた電極20により、電気刺激を出力する(第2の出力ステップ)。さらに、図7に示したように、ステップS19において、筋電気刺激を終了するかどうかをユーザに問い合わせる。筋電気刺激を継続する場合には、ステップS14〜S19の動作を繰り返し、終了する場合には終了に進む。   Thereafter, the stimulation electrode switching unit 52 outputs electrical stimulation by the switched electrode 20 (second output step). Further, as shown in FIG. 7, in step S <b> 19, the user is inquired whether or not to end the electrical muscular stimulation. When continuing myoelectric stimulation, operation | movement of step S14-S19 is repeated, and when complete | finishing, it progresses to completion | finish.

なお、図8に示したステップS101、S102およびS104は、図7におけるステップS17に相当する。また、図8におけるステップS103およびS105は、図7におけるステップS18に相当する。   Note that steps S101, S102, and S104 shown in FIG. 8 correspond to step S17 in FIG. Steps S103 and S105 in FIG. 8 correspond to step S18 in FIG.

[1−4.効果等]
以上、本実施の形態にかかる筋電気刺激装置1は、前記複数の電極に含まれる2つ以上の第1の電極に、前記ユーザの所定の筋肉に対して電気刺激を出力させる刺激制御部と、前記電気刺激が出力されているときにおける、前記複数の電極のそれぞれと前記ユーザの皮膚との接触インピーダンス、前記複数の電極のそれぞれと前記ユーザの皮膚との圧力、前記ユーザの姿勢の歪みおよび前記複数の電極のそれぞれと前記ユーザの皮膚との加速度の少なくともいずれかに基づいて、前記複数の電極のそれぞれと前記ユーザの皮膚との接触状態の変化を判定する接触状態判定部と、前記接触状態の変化がない電極に基づいて、2つ以上の第2の電極を決定する電極決定部と、前記2つ以上の第1の電極を、前記2つ以上の第2の電極に切り替える刺激電極切替部とを備え、前記刺激制御部は、前記2つ以上の第2の電極に、再度前記ユーザの所定の筋肉に対して電気刺激を出力させる。
[1-4. Effect]
As described above, the electrical muscular stimulation device 1 according to the present exemplary embodiment includes the stimulation control unit that causes the two or more first electrodes included in the plurality of electrodes to output electrical stimulation to the predetermined muscle of the user. Contact impedance between each of the plurality of electrodes and the user's skin when the electrical stimulation is output, pressure between each of the plurality of electrodes and the user's skin, distortion of the user's posture, and A contact state determination unit that determines a change in a contact state between each of the plurality of electrodes and the user's skin based on at least one of acceleration between each of the plurality of electrodes and the user's skin; and the contact An electrode determination unit that determines two or more second electrodes based on an electrode having no change in state, and switches the two or more first electrodes to the two or more second electrodes. And a stimulation electrode switching unit, wherein the stimulation control unit, wherein the two or more second electrodes, and outputs the electrical stimulation for a given muscle of the user again.

また、本実施の形態にかかる筋電気刺激システム100は、ユーザに装着され、複数の電極が配置されたウェアと、前記複数の電極に含まれる2つ以上の第1の電極に、前記ユーザの所定の筋肉に対して電気刺激を出力させる刺激制御部と、前記電気刺激が出力されているときにおける、前記複数の電極のそれぞれと前記ユーザの皮膚との接触インピーダンス、前記複数の電極のそれぞれと前記ユーザの皮膚との圧力、前記ユーザの姿勢の歪みおよび前記複数の電極のそれぞれと前記ユーザの皮膚との加速度の少なくともいずれかに基づいて、前記複数の電極のそれぞれと前記ユーザの皮膚との接触状態の変化を判定する接触状態判定部と、前記接触状態の変化がない電極に基づいて、2つ以上の第2の電極を決定する電極決定部と、前記2つ以上の第1の電極を、前記2つ以上の第2の電極に切り替える刺激電極切替部とを備え、前記刺激制御部は、前記2つ以上の第2の電極に、再度前記ユーザの所定の筋肉に対して電気刺激を出力させる。   In addition, the electrical muscular stimulation system 100 according to the present embodiment is worn by a user, and wears on which a plurality of electrodes are arranged, and two or more first electrodes included in the plurality of electrodes, the user's A stimulation control unit that outputs electrical stimulation to a predetermined muscle; contact impedance between each of the plurality of electrodes and the user's skin when the electrical stimulation is output; and each of the plurality of electrodes Based on the pressure of the user's skin, the distortion of the user's posture, and / or the acceleration of each of the plurality of electrodes and the user's skin, each of the plurality of electrodes and the user's skin A contact state determination unit that determines a change in the contact state; an electrode determination unit that determines two or more second electrodes based on an electrode that does not change in the contact state; A stimulation electrode switching unit that switches the above first electrode to the two or more second electrodes, and the stimulation control unit again connects the two or more second electrodes to a predetermined value of the user Output electrical stimulation to muscles.

これにより、誘発運動により電極20とユーザの皮膚との接触状態が大きく変動する状況でも、常に接触状態の良い、すなわち接触インピーダンスが低い電極20から筋電気刺激を出力することができる。したがって、運動に伴う接触インピーダンスの変動が大きいことが想定されるウェア30を用いて筋電気刺激を行う場合であっても、ユーザが痛みを感じにくい筋電気刺激を実現することができる。   Thereby, even in a situation where the contact state between the electrode 20 and the user's skin varies greatly due to the induced motion, it is possible to output electrical muscular stimulation from the electrode 20 that is always in a good contact state, that is, with low contact impedance. Therefore, even if it is a case where electrical muscular stimulation is performed using the wear 30 assumed that the fluctuation | variation of the contact impedance accompanying exercise | movement is large, the electrical muscular stimulation which a user does not feel pain easily is realizable.

また、前記刺激制御部は、前記2つ以上の第1の電極および前記2つ以上の第2の電極のそれぞれに、互いに異なる周波数を有する電気刺激を出力させてもよい。   The stimulation control unit may cause each of the two or more first electrodes and the two or more second electrodes to output electrical stimulation having different frequencies.

これにより、干渉電流型筋電気刺激により、ユーザに対して筋電気刺激を行うことができる。   Thereby, a muscular electrical stimulation can be performed with respect to a user by interference current type | mold electrical muscular stimulation.

また、前記接触状態判定部は、前記複数の電極のそれぞれから前記電気刺激が出力されているときに前記複数の電極のそれぞれと前記ユーザの皮膚との接触インピーダンスを計測し、計測した前記接触インピーダンスが所定値より大きい場合に、前記接触状態の変化があると判定してもよい。   The contact state determination unit measures the contact impedance between each of the plurality of electrodes and the user's skin when the electrical stimulation is output from each of the plurality of electrodes, and measures the measured contact impedance. May be determined that there is a change in the contact state.

これにより、接触インピーダンスの値を直接計測するので、電極20とユーザの皮膚との接触状態を接触インピーダンスの値から直接判定することができる。接触インピーダンスの値が、あらかじめ定められた所定値より大きい場合に電極ずれが発生していると判定することができる。   Thereby, since the value of contact impedance is measured directly, the contact state between the electrode 20 and the user's skin can be determined directly from the value of contact impedance. When the value of the contact impedance is larger than a predetermined value, it can be determined that the electrode displacement has occurred.

また、前記接触状態判定部が接触インピーダンスを計測するときの電気刺激の周波数を第1の周波数とし、前記2つ以上の第2の電極を用いて出力する電気刺激の周波数を第2の周波数としたとき、前記刺激制御部は、前記第1の周波数と前記第2の周波数とを、所定値以上異なる値にしてもよい。   The frequency of electrical stimulation when the contact state determination unit measures contact impedance is set as a first frequency, and the frequency of electrical stimulation output using the two or more second electrodes is set as a second frequency. Then, the stimulus control unit may set the first frequency and the second frequency to different values by a predetermined value or more.

所定値を、例えば、筋電気刺激のための電流と接触インピーダンス計測のための電流で生成された干渉波によって、筋収縮が生じるか否かの境界値とすると、筋電気刺激のための電流と接触インピーダンス計測のための電流で生成された干渉波によって筋収縮は生じない。したがって、刺激電極の接触インピーダンスと刺激電極以外の電極の接触インピーダンスとをそれぞれ計測することができる。   For example, when the predetermined value is a boundary value of whether or not muscle contraction occurs due to an interference wave generated by a current for electrical muscular stimulation and a current for contact impedance measurement, Muscle contraction does not occur due to the interference wave generated by the current for contact impedance measurement. Therefore, the contact impedance of the stimulation electrode and the contact impedance of electrodes other than the stimulation electrode can be measured.

また、前記接触状態判定部において、前記複数の電極のそれぞれの時刻ごとの前記接触状態の変化を判定し、前記電極決定部において、時刻ごとに、前記電気刺激を出力する前記複数の電極の配置パターンを、全ての前記複数の電極で前記接触状態の変化がないと判定された前記複数の電極の配置パターンに決定してもよい。   The contact state determination unit determines a change in the contact state for each time of the plurality of electrodes, and the electrode determination unit arranges the plurality of electrodes for outputting the electrical stimulation for each time. The pattern may be determined as an arrangement pattern of the plurality of electrodes that is determined to have no change in the contact state among all the plurality of electrodes.

これにより、各時刻におけるすべての電極について接触状態を判断するので、時刻ごとに適切な電極20を決定することができる。   Thereby, since a contact state is judged about all the electrodes in each time, the appropriate electrode 20 can be determined for every time.

また、前記時刻ごととは、前記接触状態判定部のサンプリング周期ごとであってもよい。   Moreover, every time may be every sampling period of the contact state determination unit.

これにより、接触状態判定部の動作に合わせて効率よく接触状態を判定することができる。   Thereby, a contact state can be determined efficiently according to the operation of the contact state determination unit.

また、本実施の形態にかかる筋電気刺激方法は、前記複数の電極に含まれる2つ以上の第1の電極を用いて、前記ユーザの所定の筋肉に対して電気刺激を出力する第1の出力ステップと、前記電気刺激が出力されているときにおける、前記複数の電極のそれぞれと前記ユーザの皮膚との接触インピーダンス、前記複数の電極のそれぞれと前記ユーザの皮膚との圧力、前記ユーザの姿勢の歪みおよび前記複数の電極のそれぞれと前記ユーザの皮膚との加速度の少なくともいずれかに基づいて、前記複数の電極のそれぞれと前記ユーザの皮膚との接触状態を判定する接触状態判定ステップと、前記接触状態の変化がない電極に基づいて、2つ以上の第2の電極を決定する決定ステップと、前記2つ以上の第1の電極を、前記2つ以上の第2の電極に切り替える切替ステップと、前記2つ以上の第2の電極を用いて、再度、前記ユーザの所定の筋肉に対して電気刺激を出力する第2の出力ステップとを含む。   In addition, in the electrical muscular stimulation method according to the present exemplary embodiment, the electrical stimulation is output to a predetermined muscle of the user using two or more first electrodes included in the plurality of electrodes. An output step; a contact impedance between each of the plurality of electrodes and the user's skin when the electrical stimulation is output; a pressure between each of the plurality of electrodes and the user's skin; and the posture of the user A contact state determination step for determining a contact state between each of the plurality of electrodes and the user's skin based on at least one of the distortion of the plurality of electrodes and the acceleration of each of the plurality of electrodes and the user's skin; A determination step of determining two or more second electrodes based on an electrode having no change in contact state; and the two or more first electrodes, the two or more second electrodes A switching step of switching, using the two or more second electrodes, again, and a second output step of outputting an electrical stimulus to a predetermined muscle of the user.

これにより、誘発運動により電極20とユーザの皮膚との接触状態が大きく変動する状況でも、常に接触状態の良い、すなわち接触インピーダンスが低い電極20から筋電気刺激を出力することができる。したがって、運動に伴う接触インピーダンスの変動が大きいことが想定されるウェア30を用いて筋電気刺激を行う場合であっても、ユーザが痛みを感じにくい筋電気刺激を実現することができる。   Thereby, even in a situation where the contact state between the electrode 20 and the user's skin varies greatly due to the induced motion, it is possible to output electrical muscular stimulation from the electrode 20 that is always in a good contact state, that is, with low contact impedance. Therefore, even if it is a case where electrical muscular stimulation is performed using the wear 30 assumed that the fluctuation | variation of the contact impedance accompanying exercise | movement is large, the electrical muscular stimulation which a user does not feel pain easily is realizable.

また、前記接触状態判定ステップにおいて、前記複数の電極のそれぞれから前記電気刺激が出力されているときに複数の電極のそれぞれと前記ユーザの皮膚との接触インピーダンスを計測し、計測した前記接触インピーダンスが所定値より大きい場合に、前記接触状態の変化があると判定してもよい。   In the contact state determination step, when the electrical stimulation is output from each of the plurality of electrodes, the contact impedance between each of the plurality of electrodes and the user's skin is measured, and the measured contact impedance is When larger than a predetermined value, it may be determined that there is a change in the contact state.

これにより、接触インピーダンスの値を直接計測するので、電極20とユーザの皮膚との接触状態を接触インピーダンスの値から直接判定することができる。接触インピーダンスの値が、あらかじめ定められた所定値より大きい場合に電極ずれが発生していると判定することができる。   Thereby, since the value of contact impedance is measured directly, the contact state between the electrode 20 and the user's skin can be determined directly from the value of contact impedance. When the value of the contact impedance is larger than a predetermined value, it can be determined that the electrode displacement has occurred.

なお、本実施の形態では、電極と皮膚との接触状態を、電極と皮膚との接触インピーダンスの変動から検出したが、これに限らず、例えば圧力センサ、加速度センサ等により電極と皮膚との接触状態を検出してもよい。   In the present embodiment, the contact state between the electrode and the skin is detected from the fluctuation of the contact impedance between the electrode and the skin. However, the present invention is not limited to this, and for example, the contact between the electrode and the skin using a pressure sensor, an acceleration sensor, or the like. A state may be detected.

(実施の形態2)
次に、実施の形態2について説明する。実施の形態1においては、ユーザ動作時において各電極20の接触インピーダンスを計測することで、筋電気刺激を印加する電極20を決定した。しかしながら、各電極20の接触インピーダンスは、主に、ユーザの皮膚に対する電極20のずれ等により発生するため、ユーザの姿勢から電極20の接触状態を推定することも可能である。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment will be described. In the first embodiment, the electrode 20 to which the electrical muscular stimulation is applied is determined by measuring the contact impedance of each electrode 20 during the user operation. However, since the contact impedance of each electrode 20 is mainly generated by the displacement of the electrode 20 with respect to the user's skin, the contact state of the electrode 20 can be estimated from the user's posture.

そこで、本実施の形態では、ユーザの姿勢を計測し、計測した姿勢に基づいて筋電気刺激を印加する電極20を決定する例について説明する。本実施の形態は、例えば、図9に示すようなシステム構成で実現することが可能である。   Therefore, in the present embodiment, an example will be described in which the posture of the user is measured and the electrode 20 to which the electrical muscular stimulation is applied is determined based on the measured posture. This embodiment can be realized, for example, with a system configuration as shown in FIG.

図9は、本実施の形態による筋電気刺激システム200の機能ブロックの構成を示す。   FIG. 9 shows a functional block configuration of the electrical muscular stimulation system 200 according to the present embodiment.

図9に示すように、筋電気刺激システム200は、刺激情報入力部10と、電極20と、筋電気刺激装置2とを備えている。刺激情報入力部10および電極20の構成は、筋電気刺激システム100における刺激情報入力部10および電極20と同様であるため、説明を省略する。   As shown in FIG. 9, the electrical muscular stimulation system 200 includes a stimulation information input unit 10, an electrode 20, and an electrical muscular stimulation device 2. The configurations of the stimulation information input unit 10 and the electrode 20 are the same as those of the stimulation information input unit 10 and the electrode 20 in the electrical muscular stimulation system 100, and thus description thereof is omitted.

筋電気刺激装置2が図6に示した筋電気刺激装置1と相違する点は、電極パターン決定部51および接触Imp測定部54に代えて、姿勢計測部61、電極ずれ判定部62および電極パターン決定部63を備えている点である。   The electrical muscular stimulation device 2 is different from the electrical muscular stimulation device 1 shown in FIG. 6 in that instead of the electrode pattern determination unit 51 and the contact Imp measurement unit 54, the posture measurement unit 61, the electrode deviation determination unit 62, and the electrode pattern It is a point provided with the determination part 63. FIG.

[2−1.筋電気刺激装置の構成]
以下、筋電気刺激装置2における姿勢計測部61、電極ずれ判定部62および電極パターン決定部63について説明する。なお、以下では、筋電気刺激装置2について、実施の形態1にかかる筋電気刺激装置1と異なる点のみ説明し、筋電気刺激装置1と同様の構成については、詳細な説明を省略する。
[2-1. Configuration of electrical muscular stimulation device]
Hereinafter, the posture measurement unit 61, the electrode deviation determination unit 62, and the electrode pattern determination unit 63 in the electrical muscular stimulation device 2 will be described. In the following description, only the differences between the electrical muscular stimulation device 2 and the electrical muscular stimulation device 1 according to the first embodiment will be described, and the detailed description of the same configuration as the electrical muscular stimulation device 1 will be omitted.

<姿勢計測部61>
姿勢計測部61は、ユーザの姿勢の状態を所定時刻ごとに計測する。ここで、姿勢の状態とは、ウェア30を装着した部位の関節角の角度をいう。また、股関節の角度とは、後の図13の(a)に示すように、ユーザの胴体と太腿との間の角度をいう。図5に示したパンツ型のウェア30では、股関節周辺に歪みセンサ(図示せず)を配置している。また、所定の時刻ごととは、あらかじめ定めた時刻ごとであってもよいし、歪みセンサのサンプリング周期ごとであってもよい。
<Attitude measurement unit 61>
The posture measuring unit 61 measures the state of the user's posture at every predetermined time. Here, the posture state means the angle of the joint angle of the part where the wear 30 is worn. The hip joint angle refers to an angle between the user's torso and thighs as shown in FIG. In the pant-type wear 30 shown in FIG. 5, a strain sensor (not shown) is disposed around the hip joint. Moreover, every predetermined time may be every predetermined time, or every sampling period of the strain sensor.

歪みセンサで得られた歪みの値から左右の股関節の角度を計測する。そして、歪センサで得られた左右の股関節の角度は、姿勢計測部61から電極ずれ判定部62に送付される。   The angle of the left and right hip joints is measured from the strain value obtained by the strain sensor. The angles of the left and right hip joints obtained by the strain sensor are sent from the posture measurement unit 61 to the electrode deviation determination unit 62.

<電極ずれ判定部62>
電極ずれ判定部62は、本発明における接触状態判定部であり、姿勢計測部61よりユーザの姿勢の情報を受け取る。そして、ユーザが所定の運動を実施した際に、筋電気刺激を印加するための電極20の電極面とユーザの皮膚にずれが生じたか否かを電極20ごとに判定する。ずれの判定には、たとえば図10に示すように、ウェア30と電極20の間に配置した圧力センサ61aを用いてもよい。
<Electrode displacement determination unit 62>
The electrode deviation determination unit 62 is a contact state determination unit according to the present invention, and receives information on the posture of the user from the posture measurement unit 61. Then, when the user performs a predetermined exercise, it is determined for each electrode 20 whether or not a deviation has occurred between the electrode surface of the electrode 20 for applying the electrical muscular stimulation and the user's skin. For example, as shown in FIG. 10, a pressure sensor 61a disposed between the wear 30 and the electrode 20 may be used for the determination of the deviation.

上述のように、電極20の電極表面と皮膚の接触インピーダンスが変化する要因には、(1)筋肉や皮膚の外形形状の変化に伴う電極面と皮膚との接触圧力の変化、と、(2)皮膚やウェア30の伸び縮みによる電極面と皮膚とのずれの2種類がある。いずれも圧力センサ61aで記録した圧力が所定値以下である場合に、電極20の電極面と皮膚がずれたと判定できる。   As described above, the factors that change the contact impedance between the electrode surface of the electrode 20 and the skin include (1) a change in the contact pressure between the electrode surface and the skin due to a change in the outer shape of the muscle and skin, and (2 There are two types of displacement between the electrode surface and the skin due to the expansion and contraction of the skin and the wear 30. In any case, when the pressure recorded by the pressure sensor 61a is equal to or lower than a predetermined value, it can be determined that the electrode surface of the electrode 20 and the skin are displaced.

電極ずれ判定部62は、姿勢計測部61より受けた時系列の姿勢の状態と合わせることで、実施の形態1に示した接触Imp測定部54と同様に、時刻ごとに電極ずれの有無の判定を行う。   The electrode displacement determination unit 62 determines whether or not there is an electrode displacement at each time as in the case of the contact Imp measurement unit 54 shown in the first embodiment by matching with the time-series posture state received from the posture measurement unit 61. I do.

なお、一連のユーザの運動の前後において電極20の位置が変化したかのみに基づいて電極ずれの有無を判定してもよい。ユーザの運動の前後で所定の姿勢をユーザにとらせることができれば、圧力センサ61aの代わりに加速度センサを用いることも可能である。その場合には、運動中のユーザの皮膚に対する電極20のずれ、または、電極20に対するユーザの皮膚のずれについて、加速度を検出する。そして、得られた加速度のデータ(加速度データ)を積分して加速度センサの位置情報とし、運動前と運動後の位置情報に所定値以上の差が生じた場合に、電極ずれが生じていると判定する。   Note that the presence or absence of electrode displacement may be determined based only on whether or not the position of the electrode 20 has changed before and after a series of user exercises. If the user can take a predetermined posture before and after the user's exercise, an acceleration sensor can be used instead of the pressure sensor 61a. In that case, the acceleration is detected for the displacement of the electrode 20 with respect to the skin of the user during exercise or the displacement of the user's skin with respect to the electrode 20. Then, the obtained acceleration data (acceleration data) is integrated into the position information of the acceleration sensor, and when there is a difference of a predetermined value or more between the position information before and after the exercise, the electrode displacement has occurred. judge.

<電極パターン決定部63>
電極パターン決定部63は、筋電気刺激を出力する電極20の組み合わせ、すなわち、電極パターンを決定する。電極パターンは、実施の形態1で示したように、電極20の組み合わせにより決定する。電極パターンは、図3に示したようなデータベースを参照して優先順位の高い電極番号を用いた電極パターンに決定してもよい。電極パターン決定部63は、決定した電極パターンにおける電極20の番号を刺激電極切替部52に送付する。
<Electrode pattern determination unit 63>
The electrode pattern determination unit 63 determines a combination of electrodes 20 that output electrical muscular stimulation, that is, an electrode pattern. The electrode pattern is determined by the combination of the electrodes 20 as shown in the first embodiment. The electrode pattern may be determined as an electrode pattern using a high priority electrode number with reference to a database as shown in FIG. The electrode pattern determination unit 63 sends the number of the electrode 20 in the determined electrode pattern to the stimulation electrode switching unit 52.

また、電極パターン決定部63は、電極ずれ判定部62からユーザが所定の運動をした際の電極20ごとの電極ずれの有無の情報を受け取り、現在選択している電極20に電極ずれが発生している場合に、電極ずれが発生していない電極番号の電極パターンを決定する。   Further, the electrode pattern determination unit 63 receives information on the presence / absence of electrode displacement for each electrode 20 when the user performs a predetermined motion from the electrode displacement determination unit 62, and the electrode displacement occurs in the currently selected electrode 20. The electrode pattern of the electrode number in which no electrode displacement has occurred is determined.

[2−2.筋電気刺激システムにおける処理手順]
次に、図11を参照しながら、図9の筋電気刺激システム200において行われる処理手順を説明する。筋電気刺激システム200において行われる処理手順についても、図8に示した筋電気刺激システム100と同じ処理を行うステップについては同一の参照符号を付し、詳細な説明は省略する。
[2-2. Processing procedure in electrical muscular stimulation system]
Next, a processing procedure performed in the electrical muscular stimulation system 200 of FIG. 9 will be described with reference to FIG. Regarding the processing procedure performed in the electrical muscular stimulation system 200, the same reference numerals are assigned to the steps for performing the same processing as in the electrical muscular stimulation system 100 shown in FIG. 8, and detailed description thereof is omitted.

本実施の形態における筋電気刺激システム200の処理手順において、実施の形態1による筋電気刺激システム100の処理手順と相違する点は、図11に示すように、ステップS13とステップS14との間にあらたにステップS21を設けた点と、ステップS15に代えてステップS22を、ステップS18に代えてステップS23を設けた点にある。   The processing procedure of the electrical muscular stimulation system 200 according to the present embodiment differs from the processing procedure of the electrical muscular stimulation system 100 according to the first embodiment between steps S13 and S14 as shown in FIG. The point is that step S21 is newly provided, step S22 is provided instead of step S15, and step S23 is provided instead of step S18.

ステップS21において、姿勢計測部61は、ユーザの姿勢の状態であるウェア30を装着した部位の関節角を時刻ごとに計測する。図5に示したパンツ型のウェア30では、股関節周辺に歪みセンサを配置し、左右の股関節の角度を計測する。そして、電極ずれ判定部62に送付する。   In step S <b> 21, the posture measurement unit 61 measures the joint angle of the part on which the wear 30 that is the posture of the user is worn for each time. In the pant-type wear 30 shown in FIG. 5, a strain sensor is arranged around the hip joint, and the angles of the left and right hip joints are measured. Then, it is sent to the electrode deviation determination unit 62.

ステップS22において、電極ずれ判定部62は、ユーザが所定の動作を実施している際に、電極ずれが発生したか否かを判定する。電極ずれの判定は、たとえばウェア30と電極20の間に配置した圧力センサ61aを用いる。圧力センサ61aで記録した圧力が所定値以下になった場合に、電極ずれ判定部62は、電極20と皮膚がずれたと判定する。そして、電極ずれ判定部62は、電極20ごとの電極ずれ判定結果を、電極パターン決定部63に送付する。   In step S22, the electrode deviation determination unit 62 determines whether or not an electrode deviation has occurred when the user is performing a predetermined operation. For example, a pressure sensor 61a disposed between the wear 30 and the electrode 20 is used for determining the electrode displacement. When the pressure recorded by the pressure sensor 61a becomes a predetermined value or less, the electrode deviation determination unit 62 determines that the electrode 20 and the skin are displaced. Then, the electrode displacement determination unit 62 sends the electrode displacement determination result for each electrode 20 to the electrode pattern determination unit 63.

ステップS23において、電極パターン決定部63は、図7に示した接触インピーダンスに基づくフローと同様に、圧力が所定値以下であったか否かに基づいて電極パターンを決定する。そして、決定した電極パターンに対応する電極20の番号を刺激電極切替部52に送付する。刺激電極切替部52は、現在選択している電極番号の電極20を、電極パターン決定部63より受け取った電極番号の電極20へと切り替える。   In step S23, the electrode pattern determination unit 63 determines the electrode pattern based on whether or not the pressure is equal to or less than a predetermined value, similarly to the flow based on the contact impedance shown in FIG. The number of the electrode 20 corresponding to the determined electrode pattern is sent to the stimulation electrode switching unit 52. The stimulation electrode switching unit 52 switches the electrode 20 having the currently selected electrode number to the electrode 20 having the electrode number received from the electrode pattern determining unit 63.

なお、姿勢計測部61において、加速度センサを用いて一連の運動の前後で電極ずれが発生したかを判定する場合には、図12のような処理フローになる。以下、ステップS24とステップS25について説明する。   In the posture measurement unit 61, when it is determined whether an electrode shift has occurred before and after a series of movements using an acceleration sensor, the processing flow is as shown in FIG. Hereinafter, step S24 and step S25 will be described.

ステップS24において、電極ずれ判定部62は、ユーザが所定の運動を行った全時間帯における電極ずれを、電極20ごとに判定する。加速度センサを用いる場合には、運動の前後で所定の姿勢をユーザにとらせ、運動中のユーザの皮膚に対する電極20のずれ、または、電極20に対するユーザの皮膚のずれについて、加速度を検出する。そして、得られた加速度データを積分してセンサの位置情報とし、運動前と運動後の位置情報に所定値以上の差が生じた場合に、皮膚と電極20がずれたと判定する。そして、電極20ごとの判定結果を電極パターン決定部63に送付する。   In step S <b> 24, the electrode displacement determination unit 62 determines, for each electrode 20, the electrode displacement in all time zones in which the user has performed a predetermined exercise. When the acceleration sensor is used, the user is allowed to take a predetermined posture before and after the exercise, and the acceleration is detected with respect to the displacement of the electrode 20 with respect to the skin of the user during exercise or the displacement of the user's skin with respect to the electrode 20. Then, the obtained acceleration data is integrated to obtain sensor position information, and it is determined that the skin and the electrode 20 are displaced when a difference of a predetermined value or more occurs between the position information before and after the exercise. Then, the determination result for each electrode 20 is sent to the electrode pattern determination unit 63.

ステップS25において、電極パターン決定部63は、電極ずれ判定部62から受けた電極20ごとのずれの有無の情報に基づいて、図7に示した接触インピーダンスに基づくフローと同様に、圧力が所定値以下であったか否かに基づいて電極パターンを決定する。そして、決定した電極20の番号を刺激電極切替部52に送付する。刺激電極切替部52は、刺激を出力する電極20を、電極パターン決定部63から送付された電極20に切り替える。   In step S25, the electrode pattern determination unit 63 determines that the pressure is a predetermined value based on the information on the presence or absence of displacement for each electrode 20 received from the electrode displacement determination unit 62, as in the flow based on the contact impedance shown in FIG. The electrode pattern is determined based on whether or not it is the following. Then, the determined number of the electrode 20 is sent to the stimulation electrode switching unit 52. The stimulation electrode switching unit 52 switches the electrode 20 that outputs stimulation to the electrode 20 sent from the electrode pattern determination unit 63.

ここで、図13および図14を参照しながら、ユーザの起立動作を所定動作とした場合を例に筋電気刺激システム200の動作を説明する。ユーザは、図5に示したようなパンツ型のウェア30を装着しているものとする。   Here, with reference to FIG. 13 and FIG. 14, the operation of the electrical muscular stimulation system 200 will be described by taking as an example a case where the user's standing motion is a predetermined motion. It is assumed that the user is wearing the pant-type wear 30 as shown in FIG.

図13の(a)〜(c)に、起立動作中のユーザの様子を、時系列に沿って示した。図13の(a)に示す時刻T0では、ユーザは椅子に腰かけている。その後、図13の(b)に示す時刻T1ではユーザは起立動作を開始し、図13の(c)に示す時刻T2では、ユーザは時刻T1時よりもさらに起立した状態である。時刻T0においては、ユーザの股関節の角度は90度程度である。その後、時刻T1およびT2では、ユーザの起立動作に伴い、股関節の角度は大きくなる。   FIGS. 13A to 13C show the state of the user during the standing-up operation in time series. At time T0 shown in FIG. 13A, the user is sitting on a chair. After that, at time T1 shown in (b) of FIG. 13, the user starts a standing operation, and at time T2 shown in (c) of FIG. 13, the user stands up further than at time T1. At time T0, the angle of the user's hip joint is about 90 degrees. Thereafter, at times T1 and T2, the angle of the hip joint increases as the user stands up.

起立動作は、大腿部の腹側Bにある大腿直筋、外側広筋、内側広筋等の収縮により、股関節および膝関節を伸展することで実現される。図13の(b)および(c)では、ユーザの腹側Bの大腿直筋、外側広筋、内側広筋等が収縮し、筋厚が増大するため、大腿部の腹側Bに配置された電極20の接触圧力は増大する。それに伴って、外側広筋や内側広筋のある大腿部の側面Cおよび背側Aについては、電極20の接触圧力が低下する。つまり、股関節の角度が90度程度である場合から股関節の角度が大きくなると、大腿部の腹側Bに配置された電極20の接触圧力は増大し、外側広筋や内側広筋のある大腿部の側面Cおよび背側Aに配置された電極20の接触圧力は低下する。   The standing motion is realized by extending the hip joint and the knee joint by contraction of the rectus femoris, lateral vastus muscle, medial vastus muscle, etc. on the ventral side B of the thigh. In FIGS. 13B and 13C, the rectus femoris, outer vastus muscles, inner vastus muscles, etc. on the abdominal side B of the user contract and increase in muscle thickness. The contact pressure of the electrode 20 is increased. Accordingly, the contact pressure of the electrode 20 decreases on the side surface C and the back side A of the thigh where the outer vastus muscle and the inner vastus muscle are present. That is, when the hip joint angle is increased from the case where the hip joint angle is about 90 degrees, the contact pressure of the electrode 20 disposed on the abdominal side B of the thigh increases, and there is a large amount of the outer vastus muscle or the inner vastus muscle. The contact pressure of the electrodes 20 arranged on the side surface C and the back side A of the thigh decreases.

図14に、図13の(a)〜(c)に示した起立動作中のユーザにおいて、大腿部の腹側Bおよび大腿部の側面Cに配置された電極20の接触圧力が股関節の角度ごとに変化する様子を仮想的に示している。図14における時刻T0、T1およびT2は、図13の(a)〜(c)に示した時刻T0、T1およびT2に対応している。   FIG. 14 shows that the contact pressure of the electrodes 20 arranged on the abdominal side B of the thigh and the side surface C of the thigh of the user during the standing motion shown in FIGS. It shows virtually how it changes for each angle. Times T0, T1, and T2 in FIG. 14 correspond to times T0, T1, and T2 shown in (a) to (c) of FIG.

股関節角度と接触圧力の関係は、筋肉のつき方、筋厚等によってユーザごとに異なる。しかし、同じユーザが同じ動作をした場合には、所定の関節角に基づいて、接触圧力は同様に変化するものと考えられる。よって、同じユーザについてあらかじめ所定動作における電極ずれの有無を電極20ごとに判定しておくことで、電極ずれが発生しない、あるいは電極ずれが少ない電極20を特定することができる。   The relationship between the hip joint angle and the contact pressure differs for each user depending on how the muscles are attached, the muscle thickness, and the like. However, when the same user performs the same operation, the contact pressure is considered to change similarly based on a predetermined joint angle. Therefore, by determining in advance for each electrode 20 whether or not there is an electrode shift in a predetermined operation for the same user, it is possible to specify an electrode 20 in which no electrode shift occurs or the electrode shift is small.

たとえば、図13の(a)〜(c)に示した起立動作において、図14のように股関節角度に応じて接触圧力が変化する場合にユーザの大腿直筋に対して筋電気刺激を印加する場合を例として考える。この場合、図15の(a)〜(c)に示すように刺激電極を変更してもよい。なお、図15の(a)〜(c)は、ウェアにおける電極の配置例を示す図である。図15の(a)〜(c)では、ウェア30の片方の太腿部分の構成のみ示しており、紙面手前側がウェア30の前側である。   For example, in the standing motion shown in FIGS. 13A to 13C, when the contact pressure changes according to the hip joint angle as shown in FIG. 14, the electrical muscular stimulation is applied to the rectus femoris muscle of the user. Consider the case as an example. In this case, the stimulation electrode may be changed as shown in (a) to (c) of FIG. In addition, (a)-(c) of FIG. 15 is a figure which shows the example of arrangement | positioning of the electrode in wear. In FIGS. 15A to 15C, only the configuration of one thigh portion of the wear 30 is shown, and the front side of the page is the front side of the wear 30.

図14に示したように、股関節の角度が90度程度である時刻T0の時間帯には、大腿部の腹側Bおよび大腿部の側面Cにおいて接触圧力が所定値以上となっている。この場合には、図15の(a)に示すように、大腿部の側面Cに配置された4つの電極20aを用いて干渉電流刺激を行う。4つの電極20aのうちの2つを刺激電極、残りの2つをグランド電極として用いる。このとき、ユーザが電極ずれによる痛みを感じるようであれば、刺激電極とグランド電極を変更してもよい。   As shown in FIG. 14, in the time zone at time T0 when the angle of the hip joint is about 90 degrees, the contact pressure is greater than or equal to a predetermined value on the abdominal side B and the side surface C of the thigh. . In this case, as shown in FIG. 15A, the interference current stimulation is performed using the four electrodes 20a arranged on the side surface C of the thigh. Two of the four electrodes 20a are used as stimulation electrodes, and the remaining two are used as ground electrodes. At this time, if the user feels pain due to electrode displacement, the stimulation electrode and the ground electrode may be changed.

また、時刻T1の時間帯は、大腿部の側面Cにおいて接触圧力が低下する。そこで、大腿部の腹側Bに配置された電極20を刺激電極として使用するように、電極パターンを変更する。このとき、時刻T0の時と同様に4つの電極20を用い、4つの電極20のうちの2つを刺激電極、残りの2つをグランド電極として干渉電流刺激を行う。なお、大腿直筋は浅層にある筋肉であるので、低周波筋電気刺激によっても刺激が可能である。そこで、図15の(b)に示すように、大腿直筋の直上すなわち大腿部の腹側Bに配置された2つの電極20bを用いて低周波筋電気刺激を行ってもよい。   Further, in the time zone at time T1, the contact pressure decreases on the side surface C of the thigh. Therefore, the electrode pattern is changed so that the electrode 20 arranged on the ventral side B of the thigh is used as a stimulation electrode. At this time, the four electrodes 20 are used in the same manner as at time T0, and interference current stimulation is performed using two of the four electrodes 20 as stimulation electrodes and the remaining two as ground electrodes. Since the rectus femoris muscle is a shallow muscle, it can be stimulated by low-frequency electrical stimulation. Therefore, as shown in FIG. 15B, low-frequency electrical stimulation may be performed using the two electrodes 20b arranged directly above the rectus femoris, that is, on the ventral side B of the femur.

また、時刻T2の時間帯は、大腿部の側面Cの接触圧力が回復する。よって、時刻T0の場合と同様、図15の(c)に示すように、大腿部の側面Cの4つの電極20aを用いて干渉電流刺激を行うように電極パターンを変更する。   Further, the contact pressure of the side surface C of the thigh is recovered during the time period T2. Therefore, as in the case of time T0, as shown in FIG. 15C, the electrode pattern is changed so that the interference current stimulation is performed using the four electrodes 20a on the side surface C of the thigh.

[2−3.効果等]
以上、前記接触状態判定部は、前記複数の電極のそれぞれから前記電気刺激が出力されているときに前記複数の電極のそれぞれと前記ユーザの皮膚との接触圧力を計測し、計測した前記接触圧力が所定値以下である場合に、前記接触状態の変化があると判定してもよい。
[2-3. Effect]
As described above, the contact state determination unit measures the contact pressure between each of the plurality of electrodes and the user's skin when the electrical stimulation is output from each of the plurality of electrodes, and the measured contact pressure. May be determined that there is a change in the contact state.

また、本実施の形態にかかる筋電気刺激方法は、前記接触状態判定ステップにおいて、前記複数の電極のそれぞれから前記電気刺激が出力されているときに複数の電極のそれぞれと前記ユーザの皮膚との接触圧力を計測し、計測した前記接触圧力が所定値以下である場合に、前記接触状態の変化があると判定してもよい。   Further, in the electrical muscular stimulation method according to the present exemplary embodiment, in the contact state determination step, when the electrical stimulation is output from each of the plurality of electrodes, each of the plurality of electrodes and the user's skin The contact pressure may be measured, and when the measured contact pressure is equal to or less than a predetermined value, it may be determined that there is a change in the contact state.

これにより、本実施の形態にかかる筋電気刺激装置2および筋電気刺激システム200において、ウェア30の電極20と皮膚とのずれを、圧力センサまたは加速度センサによって検出し、電極ずれの影響の少ない電極20から筋電気刺激を出力することができる。これにより、ユーザが痛みを感じにくい筋電気刺激による筋力トレーニングおよび動作サポートを実現することができる。   Thereby, in the electrical muscular stimulation device 2 and the electrical muscular stimulation system 200 according to the present embodiment, the displacement between the electrode 20 of the wear 30 and the skin is detected by the pressure sensor or the acceleration sensor, and the electrode is less affected by the displacement of the electrode. 20 can output electrical muscular stimulation. Thereby, the muscular strength training and the operation support by the electrical muscular stimulation in which the user does not feel pain can be realized.

(その他の実施の形態)
以上、本発明の実施の形態に係る筋電気刺激装置、筋電気刺激システムおよび筋電気刺激方法について説明したが、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。
(Other embodiments)
Although the electrical muscular stimulation device, electrical muscular stimulation system, and electrical muscular stimulation method according to the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments.

例えば、上述した実施の形態では、図5に示したパンツ型のウェア30を用い、関節角を股関節の角度として、股関節周辺に歪みセンサを配置する構成としたが、関節角とは股関節の角度に限らず、ウェアの形状、装着部位によって変更してもよい。例えば、関節角は、膝関節の角度、腕関節の角度等としてもよい。この場合、歪みセンサは、膝の周辺、腕の周辺等に配置してもよい。   For example, in the embodiment described above, the pant-type wear 30 shown in FIG. 5 is used, and the joint angle is the hip joint angle, and the strain sensor is arranged around the hip joint. The joint angle is the hip joint angle. However, the present invention is not limited to this, and may be changed depending on the shape of the wear and the mounting site. For example, the joint angle may be a knee joint angle, an arm joint angle, or the like. In this case, the strain sensor may be arranged around the knee, the arm, and the like.

また、上述した実施の形態では、圧力センサまたは加速度センサを用いた場合について説明したが、これらに限らず、電極20と皮膚との接触状態、電極20と皮膚との位置関係を検出できるものであれば、光センサ等他のセンサを用いてもよい。   In the above-described embodiment, the case where the pressure sensor or the acceleration sensor is used has been described. However, the present invention is not limited thereto, and the contact state between the electrode 20 and the skin and the positional relationship between the electrode 20 and the skin can be detected. If present, other sensors such as an optical sensor may be used.

また、筋電気刺激装置1と電極20は有線で接続されていてもよいし、無線で接続されていてもよい。また、筋電気刺激装置1と刺激情報入力部10とは有線で接続されていてもよいし、無線で接続されていてもよい。   Further, the electrical muscular stimulation device 1 and the electrode 20 may be connected by wire or may be connected wirelessly. Further, the electrical muscular stimulation device 1 and the stimulation information input unit 10 may be connected by wire or may be connected wirelessly.

また、上述した実施の形態におけるステップは、変更または省略してもよい。また、ステップの順序は入れ替えてもよい。   In addition, the steps in the above-described embodiments may be changed or omitted. Further, the order of the steps may be changed.

また、本発明は、上述した筋電極刺激方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであるとしてもよい。また、本発明は、上記コンピュータのプログラムからなるデジタル信号であるとしてもよい。   Further, the present invention may be a program for causing a computer to execute the above-described muscle electrode stimulation method. Further, the present invention may be a digital signal comprising the computer program.

さらに、本発明は、上記コンピュータプログラムまたは上記デジタル信号をコンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、CD−ROM、MO、DVD、DVD−ROM、DVD−RAM、BD(Blu−ray(登録商標) Disc)、半導体メモリなどに記録したものとしてもよい。また、これらの非一時的な記録媒体に記録されている上記デジタル信号であるとしてもよい。   Furthermore, the present invention provides a non-transitory recording medium that can read the computer program or the digital signal, for example, a flexible disk, a hard disk, a CD-ROM, an MO, a DVD, a DVD-ROM, a DVD-RAM, a BD ( It may be recorded on a Blu-ray (registered trademark) Disc), a semiconductor memory, or the like. Further, the digital signal may be recorded on these non-temporary recording media.

また、本発明は、上記コンピュータプログラムまたは上記デジタル信号を、電気通信回線、無線または有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク、データ放送等を経由して伝送するものとしてもよい。   In the present invention, the computer program or the digital signal may be transmitted via an electric communication line, a wireless or wired communication line, a network represented by the Internet, a data broadcast, or the like.

また、本発明は、マイクロプロセッサとメモリを備えたコンピュータシステムであって、上記メモリは、上記コンピュータプログラムを記憶しており、上記マイクロプロセッサは、上記コンピュータプログラムに従って動作するとしてもよい。   The present invention may be a computer system including a microprocessor and a memory, wherein the memory stores the computer program, and the microprocessor operates according to the computer program.

また、上記プログラムまたは上記デジタル信号を上記非一時的な記録媒体に記録して移送することにより、または上記プログラムまたは上記デジタル信号を上記ネットワーク等を経由して移送することにより、独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしてもよい。   Further, by recording the program or the digital signal on the non-temporary recording medium and transferring it, or transferring the program or the digital signal via the network or the like, another independent computer It may be implemented by the system.

さらに、上記実施の形態を組み合わせるとしてもよい。   Furthermore, the above embodiments may be combined.

本発明によると、たとえば、高齢者の筋力維持やアスリートの筋力増強等を行うための筋電気刺激装置、筋電気刺激システム等に利用できる。   According to the present invention, for example, it can be used for an electrical muscular stimulation device, an electrical muscular stimulation system, and the like for maintaining the muscular strength of an elderly person, increasing the muscular strength of an athlete, and the like.

1、2 筋電気刺激装置
10 刺激情報入力部
20、20a、20b 電極
30 ウェア
40、41 電源
51、63 電極パターン決定部(電極決定部)
52 刺激電極切替部
53 筋電気刺激制御部(刺激制御部)
54 接触Imp測定部(接触状態判定部)
61 姿勢計測部
61a 圧力センサ
62 電極ずれ判定部(接触状態判定部)
100、200 筋電気刺激システム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 Myoelectric stimulation apparatus 10 Stimulation information input part 20, 20a, 20b Electrode 30 Wear 40, 41 Power supply 51, 63 Electrode pattern determination part (electrode determination part)
52 Stimulation Electrode Switching Unit 53 Myoelectric Stimulation Control Unit (Stimulation Control Unit)
54 Contact Imp Measuring Unit (Contact State Determination Unit)
61 posture measuring unit 61a pressure sensor 62 electrode displacement determining unit (contact state determining unit)
100, 200 Muscle electrical stimulation system

Claims (16)

複数の電極が配置されたウェアを装着したユーザの所定の筋肉に対して、前記複数の電極を用いて出力される電気刺激を制御する筋電気刺激装置であって、
前記複数の電極に含まれる2つ以上の第1の電極に、前記ユーザの所定の筋肉に対して電気刺激を出力させる刺激制御部と、
前記電気刺激が出力されているときにおける、前記複数の電極のそれぞれと前記ユーザの皮膚との接触インピーダンス、前記複数の電極のそれぞれと前記ユーザの皮膚との圧力、前記ユーザの姿勢の歪みおよび前記複数の電極のそれぞれと前記ユーザの皮膚との加速度の少なくともいずれかに基づいて、前記複数の電極のそれぞれと前記ユーザの皮膚との接触状態の変化を判定する接触状態判定部と、
前記接触状態の変化がない電極に基づいて、2つ以上の第2の電極を決定する電極決定部と、
前記2つ以上の第1の電極を、前記2つ以上の第2の電極に切り替える刺激電極切替部とを備え、
前記刺激制御部は、前記2つ以上の第2の電極に、再度前記ユーザの所定の筋肉に対して電気刺激を出力させる
筋電気刺激装置。
An electrical muscular stimulation device for controlling electrical stimulation output using the plurality of electrodes with respect to a predetermined muscle of a user wearing a wear in which a plurality of electrodes are arranged,
A stimulation control unit that outputs electrical stimulation to the predetermined muscle of the user to two or more first electrodes included in the plurality of electrodes;
Contact impedance between each of the plurality of electrodes and the user's skin when the electrical stimulation is output, pressure between each of the plurality of electrodes and the user's skin, distortion of the user's posture, and the A contact state determination unit that determines a change in a contact state between each of the plurality of electrodes and the user's skin based on at least one of accelerations of each of the plurality of electrodes and the user's skin;
An electrode determining unit that determines two or more second electrodes based on the electrodes that do not change in the contact state;
A stimulation electrode switching unit that switches the two or more first electrodes to the two or more second electrodes;
The stimulation control unit causes the two or more second electrodes to output electrical stimulation to the predetermined muscle of the user again.
前記刺激制御部は、前記2つ以上の第1の電極および前記2つ以上の第2の電極のそれぞれに、互いに異なる周波数を有する電気刺激を出力させる
請求項1に記載の筋電気刺激装置。
The myoelectric stimulation device according to claim 1, wherein the stimulation control unit causes each of the two or more first electrodes and the two or more second electrodes to output electrical stimulation having different frequencies.
前記接触状態判定部は、前記複数の電極のそれぞれから前記電気刺激が出力されているときに前記複数の電極のそれぞれと前記ユーザの皮膚との接触インピーダンスを計測し、計測した前記接触インピーダンスが所定値より大きい場合に、前記接触状態の変化があると判定する
請求項1に記載の筋電気刺激装置。
The contact state determination unit measures a contact impedance between each of the plurality of electrodes and the user's skin when the electrical stimulation is output from each of the plurality of electrodes, and the measured contact impedance is predetermined. The electrical muscular stimulation device according to claim 1, wherein when it is larger than the value, it is determined that there is a change in the contact state.
前記接触状態判定部が接触インピーダンスを計測するときの電気刺激の周波数を第1の周波数とし、前記2つ以上の第2の電極を用いて出力する電気刺激の周波数を第2の周波数としたとき、
前記刺激制御部は、前記第1の周波数と前記第2の周波数とを、所定値以上異なる値にする
請求項3に記載の筋電気刺激装置。
When the frequency of electrical stimulation when the contact state determination unit measures contact impedance is the first frequency, and the frequency of electrical stimulation output using the two or more second electrodes is the second frequency ,
The electrical stimulation device according to claim 3, wherein the stimulation control unit sets the first frequency and the second frequency to different values by a predetermined value or more.
前記接触状態判定部は、前記複数の電極のそれぞれから前記電気刺激が出力されているときに前記複数の電極のそれぞれと前記ユーザの皮膚との接触圧力を計測し、計測した前記接触圧力が所定値以下である場合に、前記接触状態の変化があると判定する
請求項1に記載の筋電気刺激装置。
The contact state determination unit measures a contact pressure between each of the plurality of electrodes and the user's skin when the electrical stimulation is output from each of the plurality of electrodes, and the measured contact pressure is predetermined. The electrical muscular stimulation device according to claim 1, wherein when it is equal to or less than the value, it is determined that there is a change in the contact state.
前記接触状態判定部において、前記複数の電極のそれぞれの時刻ごとの前記接触状態の変化を判定し、前記電極決定部において、時刻ごとに、前記電気刺激を出力する前記複数の電極の配置パターンを、全ての前記複数の電極で前記接触状態の変化がないと判定された前記複数の電極の配置パターンに決定する
請求項4または5に記載の筋電気刺激装置。
In the contact state determination unit, a change in the contact state for each time of the plurality of electrodes is determined, and in the electrode determination unit, an arrangement pattern of the plurality of electrodes that outputs the electrical stimulation for each time is determined. The electrical muscular stimulation device according to claim 4 or 5, wherein the arrangement pattern of the plurality of electrodes determined to have no change in the contact state among all the plurality of electrodes is determined.
前記時刻ごととは、前記接触状態判定部のサンプリング周期ごとである
請求項6に記載の筋電気刺激装置。
The myoelectric stimulation device according to claim 6, wherein each time is every sampling period of the contact state determination unit.
前記ウェアを装着している部位の前記ユーザの関節角を計測する姿勢計測部をさらに備え、
あらかじめ前記ユーザの関節角ごとに前記接触状態を記録して、前記電気刺激を出力する前記複数の電極の配置パターンを、全ての前記複数の電極で前記接触状態の変化がないと判定された前記複数の電極の配置パターンに決定する
請求項5に記載の筋電気刺激装置。
A posture measuring unit for measuring a joint angle of the user of the part wearing the wear;
The contact state is recorded in advance for each joint angle of the user, and the arrangement pattern of the plurality of electrodes that outputs the electrical stimulation is determined to have no change in the contact state in all the plurality of electrodes. The electrical muscular stimulation device according to claim 5, wherein the electrical stimulation device is determined as an arrangement pattern of a plurality of electrodes.
ユーザに装着され、複数の電極が配置されたウェアと、
前記複数の電極に含まれる2つ以上の第1の電極に、前記ユーザの所定の筋肉に対して電気刺激を出力させる刺激制御部と、
前記電気刺激が出力されているときにおける、前記複数の電極のそれぞれと前記ユーザの皮膚との接触インピーダンス、前記複数の電極のそれぞれと前記ユーザの皮膚との圧力、前記ユーザの姿勢の歪みおよび前記複数の電極のそれぞれと前記ユーザの皮膚との加速度の少なくともいずれかに基づいて、前記複数の電極のそれぞれと前記ユーザの皮膚との接触状態の変化を判定する接触状態判定部と、
前記接触状態の変化がない電極に基づいて、2つ以上の第2の電極を決定する電極決定部と、
前記2つ以上の第1の電極を、前記2つ以上の第2の電極に切り替える刺激電極切替部とを備え、
前記刺激制御部は、前記2つ以上の第2の電極に、再度前記ユーザの所定の筋肉に対して電気刺激を出力させる
筋電気刺激システム。
Wear worn by the user and arranged with multiple electrodes;
A stimulation control unit that outputs electrical stimulation to the predetermined muscle of the user to two or more first electrodes included in the plurality of electrodes;
Contact impedance between each of the plurality of electrodes and the user's skin when the electrical stimulation is output, pressure between each of the plurality of electrodes and the user's skin, distortion of the user's posture, and the A contact state determination unit that determines a change in a contact state between each of the plurality of electrodes and the user's skin based on at least one of accelerations of each of the plurality of electrodes and the user's skin;
An electrode determining unit that determines two or more second electrodes based on the electrodes that do not change in the contact state;
A stimulation electrode switching unit that switches the two or more first electrodes to the two or more second electrodes;
The stimulation control unit causes the two or more second electrodes to output electrical stimulation to the predetermined muscle of the user again.
前記刺激制御部は、前記2つ以上の第1の電極および前記2つ以上の第2の電極のそれぞれに、互いに異なる周波数を有する電気刺激を出力させる
請求項9に記載の筋電気刺激システム。
10. The electrical muscular stimulation system according to claim 9, wherein the stimulation control unit causes each of the two or more first electrodes and the two or more second electrodes to output electrical stimulations having different frequencies.
前記接触状態判定部は、前記複数の電極のそれぞれから前記電気刺激が出力されているときに前記複数の電極のそれぞれと前記ユーザの皮膚との接触インピーダンスを計測し、計測した前記接触インピーダンスが所定値より大きい場合に、前記接触状態の変化があると判定する
請求項9に記載の筋電気刺激システム。
The contact state determination unit measures a contact impedance between each of the plurality of electrodes and the user's skin when the electrical stimulation is output from each of the plurality of electrodes, and the measured contact impedance is predetermined. The electrical muscular stimulation system according to claim 9, wherein when it is larger than the value, it is determined that there is a change in the contact state.
前記接触状態判定部が接触インピーダンスを計測するときの電気刺激の周波数を第1の周波数とし、前記2つ以上の第2の電極を用いて出力する電気刺激の周波数を第2の周波数としたとき、
前記刺激制御部は、前記第1の周波数と前記第2の周波数とを、所定値以上異なる値にする
請求項11に記載の筋電気刺激システム。
When the frequency of electrical stimulation when the contact state determination unit measures contact impedance is the first frequency, and the frequency of electrical stimulation output using the two or more second electrodes is the second frequency ,
The electrical muscular stimulation system according to claim 11, wherein the stimulation control unit sets the first frequency and the second frequency to different values by a predetermined value or more.
複数の電極が配置されたウェアを装着したユーザの所定の筋肉に対して、前記複数の電極から電気刺激を出力する筋電気刺激方法において、
前記複数の電極に含まれる2つ以上の第1の電極を用いて、前記ユーザの所定の筋肉に対して電気刺激を出力する第1の出力ステップと、
前記電気刺激が出力されているときにおける、前記複数の電極のそれぞれと前記ユーザの皮膚との接触インピーダンス、前記複数の電極のそれぞれと前記ユーザの皮膚との圧力、前記ユーザの姿勢の歪みおよび前記複数の電極のそれぞれと前記ユーザの皮膚との加速度の少なくともいずれかに基づいて、前記複数の電極のそれぞれと前記ユーザの皮膚との接触状態を判定する接触状態判定ステップと、
前記接触状態の変化がない電極に基づいて、2つ以上の第2の電極を決定する決定ステップと、
前記2つ以上の第1の電極を、前記2つ以上の第2の電極に切り替える切替ステップと、
前記2つ以上の第2の電極を用いて、再度、前記ユーザの所定の筋肉に対して電気刺激を出力する第2の出力ステップとを含む、
筋電気刺激方法。
In a muscular electrical stimulation method for outputting electrical stimulation from the plurality of electrodes to a predetermined muscle of a user wearing a wear in which a plurality of electrodes are arranged,
A first output step of outputting electrical stimulation to a predetermined muscle of the user using two or more first electrodes included in the plurality of electrodes;
Contact impedance between each of the plurality of electrodes and the user's skin when the electrical stimulation is output, pressure between each of the plurality of electrodes and the user's skin, distortion of the user's posture, and the A contact state determination step for determining a contact state between each of the plurality of electrodes and the user's skin based on at least one of accelerations of each of the plurality of electrodes and the user's skin;
Determining two or more second electrodes based on the electrodes having no change in contact state;
A switching step of switching the two or more first electrodes to the two or more second electrodes;
A second output step of outputting an electrical stimulus to the predetermined muscle of the user again using the two or more second electrodes.
Electrical muscle stimulation method.
前記接触状態判定ステップにおいて、前記複数の電極のそれぞれから前記電気刺激が出力されているときに複数の電極のそれぞれと前記ユーザの皮膚との接触インピーダンスを計測し、計測した前記接触インピーダンスが所定値より大きい場合に、前記接触状態の変化があると判定する
請求項13に記載の筋電気刺激方法。
In the contact state determination step, when the electrical stimulation is output from each of the plurality of electrodes, the contact impedance between each of the plurality of electrodes and the skin of the user is measured, and the measured contact impedance is a predetermined value The electrical muscular stimulation method according to claim 13, wherein when it is larger, it is determined that there is a change in the contact state.
前記接触状態判定ステップにおいて、前記複数の電極のそれぞれから前記電気刺激が出力されているときに複数の電極のそれぞれと前記ユーザの皮膚との接触圧力を計測し、計測した前記接触圧力が所定値以下である場合に、前記接触状態の変化があると判定する
請求項13に記載の筋電気刺激方法。
In the contact state determination step, when the electrical stimulation is output from each of the plurality of electrodes, the contact pressure between each of the plurality of electrodes and the skin of the user is measured, and the measured contact pressure is a predetermined value The electrical muscular stimulation method according to claim 13, wherein it is determined that there is a change in the contact state when:
請求項13〜15のいずれか1項に記載の筋電気刺激方法をコンピュータに実行させるための
プログラム。
A program for causing a computer to execute the electrical muscular stimulation method according to any one of claims 13 to 15.
JP2016150250A 2016-07-29 2016-07-29 Electrical muscle stimulation apparatus, electrical muscle stimulation system, electrical muscle stimulation method, and program Pending JP2018015435A (en)

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