JP5569885B2 - 足関節駆動による歩行支援機能的電気刺激システム - Google Patents
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Description
2 固定用金具
3 フットスイッチ
4 足圧センサー
5 大腿部刺激電極サポータ
7,8 傾斜角度センサー
10 ベルト
17 伸縮結材
20 腓腹筋刺激電極
21 ヒラメ筋刺激電極
22 前脛骨筋刺激電極
23,24,25 記録電極
Claims (13)
- 歩行支援のための機能的電気刺激システムであって、
足関節周囲筋群の複数の各筋を個別に電気刺激して足関節駆動力を付与する駆動力付与装置と、
下肢に装着して前記電気刺激を行う刺激電極サポータと、
脚接地情報及び関節角度を検出するセンサーを備えており、
前記センサーの検出信号に基いて、受動歩行様式の骨格モデル、及び筋骨格数学モデルによりオンラインで筋出力を推定し、前記推定した筋出力を前記各筋に対応した刺激パターンに変換し、
前記刺激電極サポータにより、前記各筋に対応した刺激パターンで前記各筋を個別に電気刺激し、
前記骨格モデルを用いてオンラインで足関節モーメントを推定し、又は健常者の実験式による歩行速度と足関節モーメントの関係を利用して、足関節モーメントを推定し、前記筋骨格数学モデルにより筋力を推定し、筋力が刺激電圧と比例すると仮定して前記刺激パターンを推定することを特徴とする機能的電気刺激システム。 - 前記刺激電極サポータは、足関節屈筋としての腓腹筋とヒラメ筋とを個別に電気刺激できるように、腓腹筋とヒラメ筋とに対応した刺激電極を別個に設けている請求項1に記載の機能的電気刺激システム。
- 前記刺激電極サポータは、足関節伸筋としての前脛骨筋を刺激できるように、刺激電極を設けている請求項1又は2に記載の機能的電気刺激システム。
- 前記刺激電極サポータは、足関節屈筋としての腓腹筋とヒラメ筋と足関節伸筋としての前脛骨筋とを個別に電気刺激できるように、腓腹筋とヒラメ筋と前脛骨筋に対応した刺激電極を別個に設けており、かつ前脛骨筋と合わせて指伸筋を電気刺激できる請求項1から3のいずれかに記載の機能的電気刺激システム。
- 前記刺激電極サポータは、下腿部の筋に加え膝関節伸筋である大腿四頭筋を電気刺激できるように電極を設けている請求項1から4のいずれかに記載の機能的電気刺激システム。
- 1歩行周期において、立脚期の腓腹筋刺激を、遊脚期初期まで膝が屈曲する程度の刺激強度で継続し、対脚が立脚期に入った段階では大腿四頭筋の電気刺激を行うことができる請求項5に記載の機能的電気刺激システム。
- 前記電気刺激の刺激パルスは二相性矩形波又は二相性サイン波であり、1対の電極からなる1チャンネル出力は、1つ又は2つ以上の神経・筋を同時に刺激することができる請求項1から6のいずれかに記載の機能的電気刺激システム。
- 前記電気刺激は、電圧制御方式を採用しており、刺激波形はバースト波で、基本パルス幅は2〜5kHz、刺激周波数は20〜60Hzである請求項1から7のいずれかに記載の機能的電気刺激システム。
- 前記刺激電極は柔軟性のある素材で形成され、リード線が取り付けられている請求項1から8のいずれかに記載の機能的電気刺激システム。
- 前記刺激電極サポータは、固形部材と伸縮部材とを組み合せて形成している請求項1から9のいずれかに記載の機能的電気刺激システム。
- 前記刺激電極サポータは、開閉可能に形成されており、装着時には閉じた状態で固定する固定用手段を備えている請求項1から10のいずれかに記載の機能的電気刺激システム。
- 前記刺激電極サポータは、片脚又は両脚に記録電極を有し、腓腹筋、ヒラメ筋及び前脛骨筋の電気的応答を記録できる請求項1から11のいずれかに機能的電気刺激システム。
- 脚接地情報を検出するセンサーとしてフットスイッチ及び足圧センサーを用い、足及び股の関節角度を検出するセンサーとして加速度センサー又はジャイロセンサーを用いる請求項1から12のいずれかに記載の機能的電気刺激システム。
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