JP7302860B2

JP7302860B2 - 電気刺激装置

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Publication number: JP7302860B2
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Inventors: 秀生岡野; 伸哉目黒
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Publication date: 2023-07-04
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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。

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。

特表２０１２－５３１９９０号公報

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。

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。

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。

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、

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。

本発明の第１の実施の形態に係る電気刺激装置の構成を表す図である。図１に示した駆動手段の回路構成を表す図である。図１に示した接続不良検出手段の回路構成を表す図である。本発明の第２の実施の形態に係る電気刺激装置の構成を表す図である。本発明の第３の実施の形態に係る電気刺激装置の構成を表す図である。図６に示した電気刺激装置の作用を説明するための図である。本発明の第４の実施の形態に係る電気刺激装置の構成を表す図である。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims

利用者に電気的刺激を与える電気刺激装置であって、
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、
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制御手段とを備え、
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。
利用者に電気的刺激を与える電気刺激装置であって、
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、
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制御手段とを備え、
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。
前記電極群は、右腕又は左腕において、少なくとも、前腕の短橈側手根伸筋に対応して配置される第１電極と、前腕の橈側手根屈筋に対応して配置される第２電極と、上腕二頭筋に対応して配置される第３電極と、上腕三頭筋に対応して配置される第４電極とを有し、
前記駆動手段は、前腕を曲げる動作の場合には、前記第１電極を第１極性、前記第２電極、前記第３電極及び前記第４電極を第２極性とするか、又は、前記第１電極及び前記第３電極を第１極性とし、前記第２電極及び前記第４電極を第２極性とする
ことを特徴とする請求項２記載の電気刺激装置。
前記電極群は、右足又は左足において、少なくとも、大腿二頭筋に対応して配置される第１電極と、大腿四頭筋に対応して配置される第２電極と、下腿三頭筋に対応して配置される第３電極と、前脛骨筋に対応して配置される第４電極とを有し、
前記駆動手段は、膝を上げる動作の場合には、前記第１電極を第１極性、前記第２電極、前記第３電極及び前記第４電極を第２極性とし、足を伸ばしてける動作の場合には、前記第２電極及び前記第３電極を第１極性とし、前記第１電極及び前記第４電極を第２極性とする
ことを特徴とする請求項２記載の電気刺激装置。