JP2021029421A - Electrostimulator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、3つ以上の電極を有する電極群を用いて身体に電気的刺激を与える電気刺激装置に関する。 The present invention relates to an electrical stimulator that applies electrical stimulus to the body using a group of electrodes having three or more electrodes.
近年、身体の所定位置に電極を接触させて身体に電気的刺激を与え、筋肉のトレーニング等を行う電気刺激装置が知られている。このような電気刺激装置としては、例えば、特定の対となる電極にエネルギーを与え、それらの電極間に電気的刺激を与えるものがある。例えば、特許文献1には、患者の身体の腰下部に適用される電極セグメントA1,A2と、患者の身体の対向する脇腹に各々適用される電極B,Cとを備え、電極Bと電極Cとの間に流れる筋肉刺激電流パルスの第1群と、電極セグメントA1,A2と電極B,Cとの間に流れる筋肉刺激電流パルスの第2群とを交互に与える装置が記載されている。
In recent years, there are known electrical stimulators that provide electrical stimulation to the body by bringing electrodes into contact with a predetermined position on the body to train muscles and the like. As such an electric stimulator, for example, there is a device that gives energy to a specific pair of electrodes and gives an electric stimulus between the electrodes. For example,
しかしながら、特許文献1の装置では、電極セグメントA1,A2と電極B,Cとの間にエネルギーを与えているので、刺激を与える電極が多電極対多電極の関係となっており、一部の電極について配線状態又は電極と身体との接触状態に不十分な状態が発生した場合に、どこに不良があるのか分かり難く、目的とする刺激を与えることができないという問題があった。
However, in the apparatus of
本発明は、このような問題に基づきなされたものであり、電気的接続の不良を容易に検出することができる電気刺激装置を提供することにある。 The present invention has been made based on such a problem, and an object of the present invention is to provide an electrical stimulator capable of easily detecting a defective electrical connection.
本発明の第1の電気刺激装置は、利用者に電気的刺激を与えるものであって、利用者に接触して配置される3つ以上の電極を有する電極群と、この電極群のうち1つの電極を第1極性、他の1つの電極を第2極性とし、第1極性及び第2極性とする電極のうちの少なくとも一方を順番に切り替えて電極群にエネルギーを与える駆動手段と、電極群にエネルギーを与えた時に利用者に電気的刺激が与えられたか否かを検出することにより、電気的接続の不良を検出する接続不良検知手段とを備え、各電極は、繊維よりなる基材に導電性高分子が付着された導電体により構成されたものである。 The first electrical stimulator of the present invention gives an electrical stimulus to a user, and includes an electrode group having three or more electrodes arranged in contact with the user, and one of the electrode groups. A driving means for giving energy to the electrode group by sequentially switching at least one of the electrodes having the first polarity and the other one electrode as the second polarity and the first polarity and the second polarity, and the electrode group. It is provided with a connection failure detecting means for detecting an electrical connection failure by detecting whether or not an electrical stimulus is given to the user when energy is applied to the electrode, and each electrode is made of a base material made of fibers. It is composed of a conductor to which a conductive polymer is attached.
本発明の第2の電気刺激装置は、利用者に電気的刺激を与えるものであって、利用者に接触して配置される3つ以上の電極を有する電極群と、この電極群のうち1つ又は複数の電極を第1極性、他の1つ又は複数の電極を第2極性とし、筋肉の動作パターンに合わせて第1極性及び第2極性とする電極を選択して切り替えて電極群にエネルギーを与える駆動手段と、電極群にエネルギーを与えた時に利用者に電気的刺激が与えられたか否かを検出することにより、電気的接続の不良を検出する接続不良検知手段とを備え、各電極は、繊維よりなる基材に導電性高分子が付着された導電体により構成されたものである、 The second electrical stimulator of the present invention gives an electrical stimulus to the user, and includes an electrode group having three or more electrodes arranged in contact with the user, and one of the electrode groups. One or more electrodes are set to the first polarity, the other one or more electrodes are set to the second polarity, and electrodes to be set to the first polarity and the second polarity are selected and switched according to the movement pattern of the muscle to form an electrode group. It is provided with a driving means for giving energy and a connection failure detecting means for detecting a defective electrical connection by detecting whether or not an electrical stimulus is given to the user when the electrode group is given energy. The electrode is composed of a conductor in which a conductive polymer is attached to a base material made of fibers.
本発明によれば、3つ以上の電極を有する電極群のうち、第1極性及び第2極性とする電極を切り替えて電極群にエネルギーを与え、電極群にエネルギーを与えた時に利用者に電気的刺激が与えられたか否かを検出することにより、電気的接続の不良を検出するようにしたので、電気的刺激を与えながら、容易に不良を検出することができる。よって、電極の剥がれや接触不良が生じた場合には、利用中にすぐに直すことができる。 According to the present invention, among the electrode group having three or more electrodes, the electrodes having the first polarity and the second polarity are switched to give energy to the electrode group, and when energy is given to the electrode group, electricity is given to the user. Since the defect of the electrical connection is detected by detecting whether or not the target stimulus is given, the defect can be easily detected while the electrical stimulus is applied. Therefore, if the electrode is peeled off or the contact is poor, it can be corrected immediately during use.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る電気刺激装置3の構成を表すものである。図2及び図3は、電気刺激装置3の回路構成を表すものである。この電気刺激装置3は、例えば、利用者に電気的刺激を与えるものであり、3つ以上の電極を有する電極群310と、この電極群310にエネルギーを与える駆動手段320と、電気的接続の不良を検出する接続不良検知手段330と、電極群310が所定の位置に配置された衣類340と、駆動手段320を制御する制御手段350とを備えている。
(First Embodiment)
FIG. 1 shows the configuration of the electrical stimulator 3 according to the first embodiment of the present invention. 2 and 3 show the circuit configuration of the electrical stimulator 3. The electrical stimulator 3 provides, for example, an electrical stimulus to a user, an
電極群310は、例えば、利用者の身体に接触して所定の位置に配置される。本実施の形態では、例えば、電極群310は腹部などの胴体に配置され、少なくとも3つの電極を有している。具体的には、腹直筋に対応して上から順に配置される第1電極311、第2電極312、及び、第3電極313を有している。
The
駆動手段320は、電極群310のうち1つの電極を第1極性、他の1つの電極を第2極性とし、第1極性及び第2極性とする電極のうちの少なくとも一方を順番に切り替えて電極群310にエネルギーを与えるように構成されている。これにより、第1極性又は第2極性とする電極の切り替え数を少なくして、電極群310の全体にエネルギーを与えることができるようになっている。なお、第1極性と第2極性は異なる極性であり、例えば、第1極性は正極、第2極性は負極、又は、第1極性は負極、第2極性は正極である。第1極性又は第2極性とする電極の切り替える順番は、電気刺激による疲労を分散させるために刺激する順番を自由に変更できる。例えば、第1極性とする電極及び第2極性とする電極の両方を同時に切り替える刺激方法により広い範囲に刺激を行うことも可能になり、筋肉に電気刺激を与える時間を分散させ、筋肉の疲労を分散させこともできる。また、例えば、どちらか一方のみを切り替えて極小的に刺激を行うこともできる。
The driving means 320 has one electrode of the
駆動手段320は、例えば、衣類340に対して配設されており、電極群310、接続不良検知手段330、及び、制御手段350と接続されている。駆動手段320の回路構成としては、例えば、図示しない電源に接続され、高圧の直流電圧を生成する高圧生成回路321と、この高圧生成回路321に接続され、波形を整形する高圧整形回路322と、この高圧整形回路322及び電極群310の各電極に接続され、電極群310の各電極に刺激波形を出力する刺激波形出力回路323とを有している。
The drive means 320 is arranged on the
高圧生成回路321は、生成する電圧値が一定に定められていてもよいが、制御手段350により、生成する電圧値を変更できるように構成されていることが好ましい。高圧整形回路322は、整形後の波形が一定に定められていてもよいが、制御手段350により、波形を変更できるように構成されていることが好ましい。刺激波形出力回路323は、例えば、電極群310のうち1つの電極を第1極性、他の1つの電極を第2極性とし、第1極性及び第2極性とする電極のうちの少なくとも一方を順番に切り替えて各電極間に電圧を印加するように構成されている。
The high-
接続不良検知手段330は、電極群310にエネルギーを与えた時に利用者に電気的刺激が与えられたか否かを検出することにより、電気的接続の不良を検出するものである。電気的接続の不良としては、例えば、電極群310の各電極について、配線の切断、又は、利用者の身体からの剥離や、接触不良が挙げられる。
The connection failure detecting means 330 detects an electrical connection failure by detecting whether or not an electrical stimulus is given to the user when energy is applied to the
接続不良検知手段330の回路構成としては、例えば、図3(A)に示した構成が挙げられる。接続不良検知手段330は、例えば、エミッタ接地としたNPNバイポーラトランジスタ331を有しており、NPNバイポーラトランジスタ331のベースに刺激波形出力回路323の各電極に対応するLow側スイッチ群323Aが接続されている。これにより、接続不良検知手段330では、例えば、図3(A)に示したように、刺激波形出力回路323の各電極に対応するLow側スイッチ群323A及びHigh側スイッチ群323Bがすべて開状態とされ、電極群310にエネルギーを与えていない時には、NPNバイポーラトランジスタ331のコレクタはHighとなり、コレクタからはHighの状態検知信号が得られるようになっている。
Examples of the circuit configuration of the connection failure detecting means 330 include the configuration shown in FIG. 3A. The connection failure detecting means 330 has, for example, an NPN
また、例えば、図3(B)に示したように、刺激波形出力回路323のHigh側スイッチ群323Bにおいて第1電極311に対応するスイッチが閉状態、他のスイッチが開状態とされ、かつ、Low側スイッチ群323Aにおいて第2電極312に対応するスイッチが閉状態、他のスイッチが開状態とされて、第1電極311を第1極性、第2電極312を第2極性として電極群310にエネルギーを与えた時には、電流が第1電極311と第2電極312との間に利用者の身体を通って流れ、NPNバイポーラトランジスタ331のベースに電位が加えられ、コレクタ電流が流れて、コレクタはLowとなり、コレクタからはLowの状態検知信号が得られるようになっている。すなわち、コレクタの状態検知信号は、電極群310にエネルギーを与えていない時とは信号レベルが異なる信号となる。
Further, for example, as shown in FIG. 3B, in the high
但し、図3(B)と同様に、第1電極311を第1極性、第2電極312を第2極性として電極群310にエネルギーを与えた時であっても、第1電極311に剥がれ等による電気的接続の不良があった場合には、図3(C)に示したように、第1電極311と第2電極312との間に電流が流れず、利用者には電気的刺激が与えられないので、NPNバイポーラトランジスタ331のベースに電位が加えられず、コレクタはHighとなり、コレクタからはHighの状態検知信号が得られるようになっている。すなわち、コレクタの状態検知信号は、電極群310にエネルギーを与えていない時と同じ信号となる。よって、電極群310にエネルギーを与えた時に利用者に電気的刺激が与えられたか否で、コレクタの状態信号が異なる。
However, as in FIG. 3B, even when energy is applied to the
このように接続不良検知手段330では、NPNバイポーラトランジスタ331のコレクタの状態検知信号を検出することにより、電極群310にエネルギーを与えた時に利用者に電気的刺激が与えられたか否かを検出し、電気的接続の不良を検出するように構成されている。なお、上記説明では、刺激波形出力回路323のHigh側スイッチ群323Bにおいて第1極性とする電極に対応するスイッチを閉状態とし、Low側スイッチ群323Aにおいて第1極性とする電極に対応するスイッチを開状態とする場合について説明したが、Low側スイッチ群323Aにおいて第1極性とする電極に対応するスイッチを閉状態とし、High側スイッチ群323Bにおいて第1極性とする電極に対応するスイッチを開状態とした場合についても、同様である。
In this way, the connection failure detecting means 330 detects whether or not an electrical stimulus is given to the user when energy is applied to the
接続不良検知手段330は、例えば、衣類340に対して配設されており、駆動手段320及び制御手段350と接続されている。接続不良検知手段330は、例えば、電気的接続の不良を検出すると、制御手段350に不良信号を出力するように構成されていることが好ましい。
The connection failure detecting means 330 is arranged on the
衣類340は、身に着けるものであればどのようなものでもよい。例えば、図1に示したようなランニングシャツやTシャツのように胴体を覆うものでもよいが、腹部に巻き付ける帯状またはベルト状とされていてもよい。なお、図1では袖なしのものを示したが、袖を有していてもよく、また、上半身のみでなく、下半身を覆う部分を有していてもよい。また、衣類340は、伸縮性を有する材料により構成されることが好ましい。電極群310を身体に密着させることができるからである。
The
制御手段350は、電気的接続不良時と電気的接続正常時とにおける第1極性又は第2極性とした電極の関係から電気的接続の不良がある電極を検出し、その電極を表示するように構成されていることが好ましい。例えば、電極群310のうちの1つの電極を第1極性、他の1つの電極を第2極性としてエネルギーを与えた時に電気的接続が不良となり、第1極性とする電極を切り替えた時に電気的接続があった場合には、切り替える前の第1極性とした電極について電気的接続の不良があることを検出し、第2極性とする電極を切り替えた時に電気的接続があった場合には、切り替える前の第2極性とした電極について電気的接続の不良があることを検出するように構成されている。
The control means 350 detects an electrode having a defective electrical connection from the relationship between the electrodes having the first polarity or the second polarity when the electrical connection is poor and when the electrical connection is normal, and displays the electrode. It is preferably configured. For example, when energy is applied with one electrode in the
制御手段350は、例えば、衣類340に配設されずに、手元に置いて制御できるように構成されている。制御手段350と駆動手段320及び接続不良検知手段330とは、有線により接続されていてもよく、無線により接続されていてもよい。制御手段350には、また、例えば、駆動手段320に駆動及び停止を指示するスイッチが設けられていることが好ましい。
The control means 350 is configured so that it can be placed at hand and controlled without being arranged on the
なお、電極群310の各電極は、例えば、基材に導電性高分子が付着された導電体により構成することができる。基材を構成する材料はどのようなものでもよいが、繊維が好ましく、例えば、シルク及び木綿等の天然繊維、及び、合成繊維等の化学繊維からなるうちの少なくとも1種を含むものが好ましい。導電性高分子としては、例えば、ポリ3,4−エチレンジオキシチオフェン(PEDOT)が好ましく挙げられる。導電体は、例えば、基材に付着させた導電性高分子の単量体を酸化剤により重合させることにより得ることができる。その際、導電性高分子の単量体と共に、導電性高分子に導電性を発現させるためのドーパント、又は、増粘剤を基材に付着させてもよい。
Each electrode of the
酸化剤としては、例えば、鉄塩が好ましく挙げられる。ドーパントとしては、例えば、p−トルエンスルホン酸が好ましく挙げられ、p−トルエンスルホン酸の鉄塩(pTS)を用いるようにすれば、酸化剤及びドーパントとして機能させることができるのでより好ましい。ドーパントとしては、他にも、アセトニトリルやトリフルオロ酢酸などが挙げられる。増粘剤は、導電性高分子のにじみを小さくすると共に、単量体の重合反応を促進させるためのものである。増粘剤としては、導電性高分子の重合反応に反応しないものが好ましく、例えば、グルセロール、ポリエチレングリコール、ゼラチン、又は、多糖類が好ましく挙げられる。 As the oxidizing agent, for example, an iron salt is preferably mentioned. As the dopant, for example, p-toluenesulfonic acid is preferably mentioned, and if an iron salt (pTS) of p-toluenesulfonic acid is used, it can function as an oxidizing agent and a dopant, which is more preferable. Other examples of the dopant include acetonitrile, trifluoroacetic acid, and the like. The thickener is for reducing the bleeding of the conductive polymer and accelerating the polymerization reaction of the monomer. The thickener preferably does not react with the polymerization reaction of the conductive polymer, and examples thereof include glucerol, polyethylene glycol, gelatin, and polysaccharides.
電極群310の各電極は、例えば、衣類340を構成する繊維を基材とし、導電性高分子を印刷等により付着させて、衣類340に直接形成してもよく、また、衣類340とは別に用意した基材に導電性高分子を付着させて形成した導電体を衣類340に貼り付けたり縫い付けたりすることにより配設するようにしてもよい。電極群310の各電極と駆動手段320とを接続する導線315についても、電極群310と同様に構成することができる。
Each electrode of the
この電気刺激装置3は、次のようにして用いられる。まず、利用者は衣類340を身に着けることにより、電極群310の各電極を身体の所定の位置に配置する。次いで、制御手段350により駆動手段320に駆動を指示する。駆動手段320では、例えば、電極群310のうち1つの電極を第1極性、他の1つの電極を第2極性とし、第1極性及び第2極性とする電極のうちの少なくとも一方を順番に切り替えて電極群310にエネルギーを与える。これにより、第1極性の1つの電極と、第2極性の他の1つの電極との間に電流が流れる。
The electrical stimulator 3 is used as follows. First, the user wears
例えば、図3(B)に示したように、第1電極311を第1極性、第2電極312を第2極性として電極群310にエネルギーを与えると、第1電極311と第2電極312との間に電流が流れ、利用者に電気的刺激が与えられる。これにより、NPNバイポーラトランジスタ331のベースに電位が加えられ、コレクタからはLowの状態検知信号が得られる。これに対して、例えば、図3(C)に示したように、第1極性の第1電極311に剥がれ等による電気的接続の不良があると、第1電極311と第2電極312との間に電流が流れず、利用者には電気的刺激が与えられない。よって、NPNバイポーラトランジスタ331のベースに電位が加えられず、コレクタからはHighの状態検知信号が得られる。
For example, as shown in FIG. 3B, when energy is applied to the
接続不良検知手段330では、電極群310にエネルギーを与えた時に利用者に電気的刺激が与えられたか否をコレクタの状態信号が異なることを利用して検出し、電気的接続の不良を検出すると、例えば、不良信号を制御手段350に出力する。制御手段350では、電気的接続不良時と電気的接続時とにおける第1極性又は第2極性とした電極の関係から、電気的接続の不良がある電極を検出する。例えば、第1電極311を第1極性、第2電極312を第2極性とした時に電気的接続が不良となり、第1極性とする電極を第3電極313に切り替えた時に電気的接続があった場合には、第1電極311に電気的接続の不良があることを検出する。また、例えば、第1電極311を第1極性、第2電極312を第2極性とした時に電気的接続が不良となり、第2極性とする電極を第3電極313に切り替えた時に電気的接続があった場合には、第2電極312に電気的接続の不良があることを検出する。制御手段350は検出した電気的接続が不良の電極を表示する。
The connection failure detecting means 330 detects whether or not an electrical stimulus is given to the user when energy is applied to the
このように本実施の形態によれば、3つ以上の電極を有する電極群310のうち、第1極性及び第2極性とする電極を切り替えて電極群310にエネルギーを与え、電極群310にエネルギーを与えた時に利用者に電気的刺激が与えられたか否かを検出することにより、電気的接続の不良を検出するようにしたので、電気的刺激を与えながら、容易に不良を検出することができる。よって、電極の剥がれや接触不良が生じた場合には、利用中にすぐに直すことができる。
As described above, according to the present embodiment, among the
(第2の実施の形態)
図4は、本発明の第2の実施の形態に係る電気刺激装置4の構成を表わすものである。この電気刺激装置4は、電極群410、駆動手段420、及び、制御手段450の構成が異なることを除き、他は第1の実施の形態と同様の構成を有している。よって、第1の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、対応する構成要素には百の位を4に変えた符号を付して、同一部分についての詳細な説明は省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 4 shows the configuration of the electrical stimulator 4 according to the second embodiment of the present invention. The electrical stimulator 4 has the same configuration as that of the first embodiment except that the configurations of the
電極群410は、例えば、腹部等の胴体に接触して配置される4以上の電極を有している。具体的には、例えば、上側右腹直筋に対応して配置される第1電極411と、上側左腹直筋に対応して配置される第2電極412と、下側右腹直筋に対応して配置される第3電極413と、下側左腹直筋に対応して配置される第4電極414とを有している。電極群410のその他については、第1の実施の形態の電極群310と同様の構成を有している。
The
駆動手段420は、電極群410のうち1つ又は複数の電極を第1極性、他の1つ又は複数の電極を第2極性とし、筋肉の動作パターンに合わせて第1極性及び第2極性とする電極を選択して切り替えて電極群410にエネルギーを与えることを除き、他は第1の実施の形態と同様の構成を有している。例えば、第1電極411、第2電極412、第3電極413、及び、第4電極414のうちの1つ又は複数を第1極性とし、残りの1つ又は複数を第2極性として、筋肉の動作パターンに合わせて第1極性及び第2極性とする電極を選択して切り替えるように構成されていることが好ましい。
In the driving means 420, one or more electrodes of the
具体的には、例えば、図示しない筋電(EMG)信号計測用の電極を装着して筋収縮時に伴うEMG信号を計測し、その信号に信号処理を施すことで、筋収縮パターンと筋力情報を算出し、得られた筋収縮パターンをニューラルネットに入力して、筋肉の動作を機械学習させ、筋収縮状態から動作の事後確率を時系列特性から考慮して算出する。ニューラルネットより算出された事後確率と事前に作成した動作させるエネルギーを動的動作モデルに基づく事後確率を用いて計算を行ない、筋肉の動作させる動作パターンは事前に刺激したエネルギーを与えた際の関節角度を測定して関節運動を引き起こす電気刺激パターンを構築しておき、筋肉の動作させる電気刺激パターンの刺激を与えることができる。 Specifically, for example, an electrode for measuring an electromyographic (EMG) signal (not shown) is attached to measure the EMG signal associated with muscle contraction, and the signal is processed to obtain muscle contraction pattern and muscle strength information. The calculated muscle contraction pattern is input to the neural net, the muscle motion is machine-learned, and the posterior probability of the motion is calculated from the muscle contraction state in consideration of the time series characteristics. The posterior probability calculated from the neural network and the energy to be operated created in advance are calculated using the posterior probability based on the dynamic motion model, and the motion pattern to operate the muscle is the joint when the energy stimulated in advance is applied. An electrical stimulation pattern that causes joint movement can be constructed by measuring the angle, and stimulation of the electrical stimulation pattern that causes the muscles to operate can be given.
電気刺激パターンの構築方法はEMG信号をA/D変換をデシタル信号に変換、全波整流した後に信号処理で2次のローパスフィルタで平滑化処理を行なう。安静時に観測したEMG信号を除き、各チャネルの最大値を正規化して信号を得る。筋力情報から動作伝達の有無を閾値により判定する。機械学習器するニューラルネットに各動作時に計測した筋電パターンを学習させた後、筋肉の動作に筋電パターンを構築する。駆動手段420のその他については、第1の実施の形態の駆動手段320と同様の構成を有している。 The method of constructing the electrical stimulation pattern is to convert the EMG signal into an A / D conversion into a digital signal, perform full-wave rectification, and then perform smoothing processing with a second-order low-pass filter in signal processing. Except for the EMG signal observed at rest, the maximum value of each channel is normalized to obtain the signal. The presence or absence of motion transmission is determined by the threshold value from the muscle strength information. After making the neural network to be a machine learner learn the myoelectric pattern measured at each movement, the myoelectric pattern is constructed for the muscle movement. Others of the drive means 420 have the same configuration as the drive means 320 of the first embodiment.
制御手段450は、電気的接続不良時と電気的接続時とにおける第1極性又は第2極性とした電極の関係から電気的接続の不良がある電極を検出し、その電極を表示するように構成されていることが好ましい。例えば、電極群410のうちの1つの電極を第1極性とし、他の1つの電極を第2極性としてエネルギーを与えた時に電気的接続が不良となり、第1極性とする電極を切り替えた時又は第1極性とする電極の数を増やした時に電気的接続があった場合には、切り替える前の第1極性とした電極について電気的接続の不良があることを検出し、第2極性とする電極を切り替えた時又は第2極性とする電極の数を増やした時に電気的接続があった場合には、切り替える前の第2極性とした電極について電気的接続の不良があることを検出するように構成されている。
The control means 450 is configured to detect an electrode having a defective electrical connection from the relationship between the electrodes having the first polarity or the second polarity at the time of an electrical connection failure and the time of the electrical connection, and display the electrode. It is preferable that the electrode is used. For example, when one electrode in the
また、例えば、電極群410のうちの1つの電極を第1極性とし、他の複数の電極を第2極性としてエネルギーを与えた時に電気的接続が不良となった場合には、第1極性とした電極について電気的接続の不良があることを検出し、電極群410のうちの1つの電極を第2極性とし、他の複数の電極を第1極性としてエネルギーを与えた時に電気的接続が不良となった場合には、第2極性とした電極について電気的接続の不良があることを検出するように構成されている。
Further, for example, when one electrode in the
更に、例えば、電極群410のうちの複数の電極を第1極性とし、他の複数の電極を第2極性としてエネルギーを与えた時に電気的接続が不良となり、第1極性とする電極を切り替えた時に電気的接続があった場合には、切り替える前の第1極性とした電極について電気的接続の不良があることを検出し、第2極性とする電極を切り替えた時に電気的接続があった場合には、切り替える前の第2極性とした電極について電気的接続の不良があることを検出するように構成されている。制御手段450のその他については、第1の実施の形態の制御手段350と同様の構成を有している。
Further, for example, when a plurality of electrodes in the
この電気刺激装置4は、例えば、利用者が衣類340を身に着け、電極群410の各電極を身体の所定の位置に配置して、制御手段450により駆動手段420に駆動を指示すると、電極群410のうち1つ又は複数の電極を第1極性、他の1つ又は複数の電極を第2極性とし、筋肉の動作パターンに合わせて第1極性及び第2極性とする電極を選択して切り替えて電極群410にエネルギーを与える。その際、接続不良検知手段330では、第1の実施の形態と同様に、電極群410にエネルギーを与えた時に利用者に電気的刺激が与えられたか否をコレクタの状態信号が異なることを利用して検出し、電気的接続の不良を検出すると、例えば、不良信号を制御手段450に出力する。制御手段450では、電気的接続不良時と電気的接続時とにおける第1極性又は第2極性とした電極の関係から、電気的接続の不良がある電極を検出し、検出した電気的接続が不良の電極を表示する。
In this electrical stimulator 4, for example, when the user wears
このように本実施の形態によれば、3つ以上の電極を有する電極群410のうち、第1極性及び第2極性とする電極を切り替えて電極群410にエネルギーを与え、電極群410にエネルギーを与えた時に利用者に電気的刺激が与えられたか否かを検出することにより、電気的接続の不良を検出するようにしたので、電気的刺激を与えながら、容易に不良を検出することができる。よって、電極の剥がれや接触不良が生じた場合には、利用中にすぐに直すことができる。
As described above, according to the present embodiment, among the
(第3の実施の形態)
図5は、本発明の第3の実施の形態に係る電気刺激装置5の構成を表わすものである。図6は、電気刺激装置5の作用を説明するためのものである。この電気刺激装置5は、電極群510、駆動手段520、衣類540、及び、制御手段550の構成が異なることを除き、他は第1の実施の形態と同様の構成を有している。よって、第1の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、対応する構成要素には百の位を5に変えた符号を付して、同一部分についての詳細な説明は省略する。
(Third Embodiment)
FIG. 5 shows the configuration of the
電極群510は、例えば、右腕又は左腕に接触して配置される3つ以上の電極を有している。なお、図5及び図6では、左腕の場合を示している。具体的には、前腕の短橈側手根伸筋に対応して配置される第1電極511と、前腕の橈側手根屈筋に対応して配置される第2電極512と、上腕二頭筋に対応して配置される第3電極513と、上腕三頭筋に対応して配置される第4電極514とを有していることが好ましい。電極群510のその他については、第1の実施の形態の電極群310と同様の構成を有している。
The
駆動手段520は、電極群510のうち1つ又は複数の電極を第1極性、他の1つ又は複数の電極を第2極性とし、筋肉の動作パターンに合わせて第1極性及び第2極性とする電極を選択して切り替えて電極群510にエネルギーを与えることを除き、他は第1の実施の形態と同様の構成を有している。例えば、第1電極511、第2電極512、第3電極513、及び、第4電極514のうちの1つ又は複数を第1極性とし、残りの1つ又は複数を第2極性として、筋肉の動作パターンに合わせて第1極性及び第2極性とする電極を選択して切り替えるように構成されていることが好ましい。
The driving means 520 has one or more electrodes of the
具体的には、例えば、前腕を軽く曲げる動作の場合には、図6(A)に示したように、第1電極511を第1極性、残りの他の電極(すなわち、第2電極512、第3電極513及び第4電極514)を第2極性とし、例えば、前腕を更に大きく曲げる動作の場合には、図6(B)に示したように、第1電極511及び第3電極513を第1極性とし、残りの他の電極(すなわち第2電極512及び第4電極514)を第2極性とすることが好ましい。なお、図6では、第1極性とする電極を網掛けで示し、第2極性とする電極を梨地で示している。これにより、筋肉を刺激して、前腕を曲げる動作を効果的に補助する又は負荷をかけることができる。駆動手段520のその他については、第1の実施の形態の駆動手段320と同様の構成を有している。
Specifically, for example, in the case of a light bending motion of the forearm, as shown in FIG. 6A, the
衣類540としては、例えば、袖つきの服や、アームカバーが挙げられる。なお、図5及び図6では左腕のアームカバーの例を示している。衣類540のその他については、第1の実施の形態の衣類340と同様の構成を有している。制御手段550は、電気的接続不良時と電気的接続時とにおける第1極性又は第2極性とした電極の関係から電気的接続の不良がある電極を検出し、その電極を表示するように構成されていることが好ましい。具体的には、第2の実施の形態の制御手段450と同様にして電気的接続の不良がある電極を検出するように構成されていることが好ましい。制御手段550のその他については、第1の実施の形態の制御手段350と同様の構成を有している。
Examples of the
この電気刺激装置5は、例えば、利用者が衣類540を身に着け、電極群510の各電極を身体の所定の位置に配置して、制御手段550により駆動手段520に駆動を指示すると、電極群510のうち1つ又は複数の電極を第1極性、他の1つ又は複数の電極を第2極性とし、筋肉の動作パターンに合わせて第1極性及び第2極性とする電極を選択して切り替えて電極群510にエネルギーを与える。その際、接続不良検知手段330では、第1の実施の形態と同様に、電極群510にエネルギーを与えた時に利用者に電気的刺激が与えられたか否をコレクタの状態信号が異なることを利用して検出し、電気的接続の不良を検出すると、例えば、不良信号を制御手段550に出力する。制御手段550では、電気的接続不良時と電気的接続時とにおける第1極性又は第2極性とした電極の関係から、電気的接続の不良がある電極を検出し、検出した電気的接続が不良の電極を表示する。
In this
このように本実施の形態によれば、3つ以上の電極を有する電極群510のうち、第1極性及び第2極性とする電極を切り替えて電極群510にエネルギーを与え、電極群510にエネルギーを与えた時に利用者に電気的刺激が与えられたか否かを検出することにより、電気的接続の不良を検出するようにしたので、電気的刺激を与えながら、容易に不良を検出することができる。よって、電極の剥がれや接触不良が生じた場合には、利用中にすぐに直すことができる。
As described above, according to the present embodiment, among the
(第4の実施の形態)
図7は、本発明の第4の実施の形態に係る電気刺激装置6の構成を表わすものである。この電気刺激装置6は、電極群610、駆動手段620、衣類640、及び、制御手段650の構成が異なることを除き、他は第1の実施の形態と同様の構成を有している。よって、第1の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、対応する構成要素には百の位を6に変えた符号を付して、同一部分についての詳細な説明は省略する。
(Fourth Embodiment)
FIG. 7 shows the configuration of the electrical stimulator 6 according to the fourth embodiment of the present invention. The electrical stimulator 6 has the same configuration as that of the first embodiment except that the configurations of the
電極群610は、例えば、右足又は左足に接触して配置される3つ以上の電極を有している。具体的には、大腿二頭筋に対応して配置される第1電極611と、大腿四頭筋に対応して配置される第2電極612と、下腿三頭筋に対応して配置される第3電極613と、前脛骨筋に対応して配置される第4電極614とを有していることが好ましい。なお、図7では、右足及び左足に対して、それぞれ、第1電極611、第2電極612、第3電極613及び第4電極614を配置する場合について示している。電極群610のその他については、第1の実施の形態の電極群310と同様の構成を有している。
The
駆動手段620は、電極群610のうち1つ又は複数の電極を第1極性、他の1つ又は複数の電極を第2極性とし、筋肉の動作パターンに合わせて第1極性及び第2極性とする電極を選択して切り替えて電極群610にエネルギーを与えることを除き、他は第1の実施の形態と同様の構成を有している。例えば、第1電極611、第2電極612、第3電極613、及び、第4電極614のうちの1つ又は複数を第1極性とし、残りの1つ又は複数を第2極性として、筋肉の動作パターンに合わせて第1極性及び第2極性とする電極を選択して切り替えるように構成されていることが好ましい。
The driving means 620 has one or more electrodes of the
具体的には、例えば、図7に示したように、膝を上げる動作の場合には、第1電極611を第1極性、残りの他の電極(すなわち、第2電極612、第3電極613及び第4電極614)を第2極性とし、足を伸ばしてける動作の場合には、第2電極612及び第3電極613を第1極性とし、残りの他の電極(すなわち第1電極611及び第4電極614)を第2極性とすることが好ましい。これにより、筋肉を刺激して、歩いたり走ったりする動作を効果的に補助する又は負荷をかけることができる。なお、図7では、左足の膝を上げ、右足を伸ばしてける動作の場合において、第1極性とする電極を網掛けで示し、第2極性とする電極を梨地で示している。また、図7では、右足の駆動手段620及び接続不良検知手段330は右足外側に配置し、左足の駆動手段620及び接続不良検知手段330は左足外側に配置する場合について示している。駆動手段620のその他については、第1の実施の形態の駆動手段320と同様の構成を有している。
Specifically, for example, as shown in FIG. 7, in the case of the action of raising the knee, the
衣類640としては、例えば、スパッツなどの股付き衣類が挙げられる。衣類640のその他については、第1の実施の形態の衣類340と同様の構成を有している。制御手段650は、電気的接続不良時と電気的接続時とにおける第1極性又は第2極性とした電極の関係から電気的接続の不良がある電極を検出し、その電極を表示するように構成されていることが好ましい。具体的には、第2の実施の形態の制御手段450と同様にして電気的接続の不良がある電極を検出するように構成されていることが好ましい。
Examples of the
この電気刺激装置6は、例えば、利用者が衣類640を身に着け、電極群610の各電極を身体の所定の位置に配置して、制御手段650により駆動手段620に駆動を指示すると、電極群610のうち1つ又は複数の電極を第1極性、他の1つ又は複数の電極を第2極性とし、筋肉の動作パターンに合わせて第1極性及び第2極性とする電極を選択して切り替えて電極群610にエネルギーを与える。その際、接続不良検知手段330では、第1の実施の形態と同様に、電極群610にエネルギーを与えた時に利用者に電気的刺激が与えられたか否をコレクタの状態信号が異なることを利用して検出し、電気的接続の不良を検出すると、例えば、不良信号を制御手段650に出力する。制御手段650では、電気的接続不良時と電気的接続時とにおける第1極性又は第2極性とした電極の関係から、電気的接続の不良がある電極を検出し、検出した電気的接続が不良の電極を表示する。
In this electrical stimulator 6, for example, when the user wears
このように本実施の形態によれば、3つ以上の電極を有する電極群610のうち、第1極性及び第2極性とする電極を切り替えて電極群610にエネルギーを与え、電極群610にエネルギーを与えた時に利用者に電気的刺激が与えられたか否かを検出することにより、電気的接続の不良を検出するようにしたので、電気的刺激を与えながら、容易に不良を検出することができる。よって、電極の剥がれや接触不良が生じた場合には、利用中にすぐに直すことができる。
As described above, according to the present embodiment, among the
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態では、電極群310,410,510,610を衣類340,540,640に対して配設する場合について説明したが、電極群310,410,510,610の各電極を個別に身体に直接配設するようにしてもよく、また、電極群310,410,510,610を身体の所定の位置に配置できるようにまとめて配設部材に対して配設し、配設部材を身体に対して固定することにより、電極群310,410,510,610をまとめて身体の所定の位置に配置するようにしてもよい。
Although the present invention has been described above with reference to embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments and can be variously modified. For example, in the above embodiment, the case where the
また、上記実施の形態では、電極群310,410,510,610が3つ又は4つの電極を有する場合について具体的に説明したが、本願発明は少なくとも3つの電極を有する場合について適用することができ、電極群310,410,510,610の電極の数は5つ以上でも同様の効果を得ることができる。
Further, in the above embodiment, the case where the
更に、上記実施の形態では、電極の配設位置について具体的に説明したが、本願発明は電極の配置位置に関係なく、適用することができる。例えば、電極を腹部の他の位置に配置してもよく、また、腹部に限らず、背面に配置してもよく、背面と腹部に配置してもよい。更に、腕又は足の他の位置に配置してもよい。 Further, in the above-described embodiment, the arrangement position of the electrodes has been specifically described, but the present invention can be applied regardless of the arrangement position of the electrodes. For example, the electrodes may be arranged at other positions in the abdomen, and may be arranged not only in the abdomen but also on the back surface, or may be arranged on the back surface and the abdomen. In addition, it may be placed in other positions on the arm or foot.
加えて、上記実施の形態では、各構成要素についても具体的に説明したが、全ての構成要素を備えていなくてもよく、他の構成要素を備えていてもよい。 In addition, in the above-described embodiment, each component has been specifically described, but not all the components may be provided, and other components may be provided.
3,4,5,6…電気刺激装置、310,410,510,610…電極群、311,411,511,611…第1電極、312,412,512,612…第2電極、313,413,513,613…第3電極、414,514,614…第4電極、315…導線、320,420,520,620…駆動手段、321…高圧生成回路、322…高圧整形回路、323…刺激波形出力回路、330…接続不良検知手段、340,540,640…衣類、350,450,550,650…制御手段 3,4,5,6 ... Electrical stimulator, 310,410,510,610 ... Electrode group, 311,411,511,611 ... First electrode, 312,421,512,612 ... Second electrode, 313,413 , 513, 613 ... 3rd electrode, 414, 514,614 ... 4th electrode, 315 ... Lead wire, 320, 420, 520, 620 ... Drive means, 321 ... High pressure generation circuit, 322 ... High pressure shaping circuit, 323 ... Stimulation waveform Output circuit, 330 ... Connection failure detecting means, 340, 540, 640 ... Clothing, 350, 450, 550, 650 ... Control means
Claims (4)
前記利用者に接触して配置される3つ以上の電極を有する電極群と、
この電極群のうち1つの電極を第1極性、他の1つの電極を第2極性とし、第1極性及び第2極性とする電極のうちの少なくとも一方を順番に切り替えて前記電極群にエネルギーを与える駆動手段と、
前記電極群にエネルギーを与えた時に前記利用者に電気的刺激が与えられたか否かを検出することにより、電気的接続の不良を検出する接続不良検知手段とを備え、
前記各電極は、繊維よりなる基材に導電性高分子が付着された導電体により構成された
ことを特徴とする電気刺激装置。 It is an electrical stimulator that gives electrical stimulus to the user.
An electrode group having three or more electrodes arranged in contact with the user, and
One electrode in this electrode group has a first polarity, the other electrode has a second polarity, and at least one of the electrodes having the first polarity and the second polarity is sequentially switched to apply energy to the electrode group. The driving means to give and
It is provided with a connection failure detecting means for detecting an electrical connection failure by detecting whether or not an electrical stimulus is given to the user when energy is applied to the electrode group.
Each of the electrodes is an electrical stimulator characterized in that it is composed of a conductor in which a conductive polymer is attached to a base material made of fibers.
前記利用者に接触して配置される3つ以上の電極を有する電極群と、
この電極群のうち1つ又は複数の電極を第1極性、他の1つ又は複数の電極を第2極性とし、筋肉の動作パターンに合わせて第1極性及び第2極性とする電極を選択して切り替えて前記電極群にエネルギーを与える駆動手段と、
前記電極群にエネルギーを与えた時に前記利用者に電気的刺激が与えられたか否かを検出することにより、電気的接続の不良を検出する接続不良検知手段とを備え、
前記各電極は、繊維よりなる基材に導電性高分子が付着された導電体により構成された
ことを特徴とする電気刺激装置。 It is an electrical stimulator that gives electrical stimulus to the user.
An electrode group having three or more electrodes arranged in contact with the user, and
One or more of the electrodes in this group have the first polarity, the other one or more electrodes have the second polarity, and the electrodes having the first polarity and the second polarity are selected according to the movement pattern of the muscle. And a driving means that switches to give energy to the electrode group,
It is provided with a connection failure detecting means for detecting an electrical connection failure by detecting whether or not an electrical stimulus is given to the user when energy is applied to the electrode group.
Each of the electrodes is an electrical stimulator characterized in that it is composed of a conductor in which a conductive polymer is attached to a base material made of fibers.
前記駆動手段は、前記第1電極、第2電極、第3電極、及び、第4電極のうちの1つ又は複数を第1極性とし、残りの1つ又は複数を第2極性として、筋肉の動作パターンに合わせて第1極性及び第2極性とする電極を選択して切り替える
ことを特徴とする請求項2記載の電気刺激装置。 The electrode group includes, in the right arm or the left arm, at least a first electrode arranged corresponding to the extensor carpi radialis muscle of the forearm and a second electrode arranged corresponding to the flexor carpi radialis muscle of the forearm. It has a third electrode arranged corresponding to the biceps brachii muscle and a fourth electrode arranged corresponding to the triceps brachii muscle.
The driving means has one or more of the first electrode, the second electrode, the third electrode, and the fourth electrode as the first polarity, and the remaining one or more as the second polarity of the muscle. The electrical stimulator according to claim 2, wherein electrodes having the first polarity and the second polarity are selected and switched according to an operation pattern.
前記駆動手段は、前記第1電極、第2電極、第3電極、及び、第4電極のうちの1つ又は複数を第1極性とし、残りの1つ又は複数を第2極性として、筋肉の動作パターンに合わせて第1極性及び第2極性とする電極を選択して切り替える
ことを特徴とする請求項2記載の電気刺激装置。 The electrode group corresponds to at least the first electrode arranged corresponding to the biceps femoris, the second electrode arranged corresponding to the quadriceps femoris, and the triceps surae muscle in the right foot or the left foot. It has a third electrode arranged so as to be arranged, and a fourth electrode arranged corresponding to the tibialis anterior muscle.
The driving means has one or more of the first electrode, the second electrode, the third electrode, and the fourth electrode as the first polarity, and the remaining one or more as the second polarity of the muscle. The electrical stimulator according to claim 2, wherein electrodes having the first polarity and the second polarity are selected and switched according to an operation pattern.
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