WO2021014554A1 - 電気刺激装置 - Google Patents

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WO2021014554A1
WO2021014554A1 PCT/JP2019/028799 JP2019028799W WO2021014554A1 WO 2021014554 A1 WO2021014554 A1 WO 2021014554A1 JP 2019028799 W JP2019028799 W JP 2019028799W WO 2021014554 A1 WO2021014554 A1 WO 2021014554A1
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electrode
electrodes
subject
circuit
myoelectric potential
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PCT/JP2019/028799
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島村 俊重
怜納 中辻
仁 沖川
石井 雄三
土居 芳行
伸知 吉橋
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日本電信電話株式会社
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    • A61N1/36034Control systems specified by the stimulation parameters

Definitions

  • the present invention relates to an electrical stimulator.
  • Non-Patent Document 1 Non-Patent Document 2, Non-Patent Document 3, Non-Patent Document 4.
  • G-TES features of G-TES
  • introduction of G-TES equipped with muscle electrical stimulation B-SES bases Homer Ion Research Institute Co., Ltd., 2019, [Search on July 5, 1st year of Reiwa], (http: / /www.homerion.co.jp/products/g-tes.html).
  • Bio-monitor ME6000 (8CH), Nippon Medics Co., Ltd., 2019, [Search on July 5, 1st year of Reiwa], (https://www.nihonmedix.co.jp/products/details/prd_000042.php). "Use of Muscle Strength / Function Evaluation Measuring Instrument”, Japan Medics Co., Ltd., 2019, [Search on July 5, 1st year of Reiwa], (https://www.nihonmedix.co.jp/support/04assessment_index.html) ..
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to make it easier to perform electrical stimulation to a part requiring rehabilitation.
  • the electrical stimulator according to the present invention includes a plurality of electrodes for measuring myoelectric potential, a cloth on which the plurality of electrodes are fixed and the plurality of electrodes are attached to the body surface of the subject, and a plurality of electrodes. From the inside, it is provided with a specific circuit for specifying the electrode on which the myoelectric potential was measured.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of an electrical stimulator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a configuration diagram showing a configuration of a garment 111a provided with a plurality of electrodes 101.
  • FIG. 3A is a perspective view showing the configuration of the bandage 111b provided with the plurality of electrodes 101.
  • FIG. 3B is a side view showing a partial configuration of a bandage 111b provided with a plurality of electrodes 101.
  • FIG. 4A is a flowchart illustrating a method of applying an electric stimulus using the electric stimulator according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4B is a flowchart illustrating an electrical stimulus presentation method using the electrical stimulator according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4C is a flowchart illustrating another method of applying an electrical stimulus using the electrical stimulator according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4D is a flowchart illustrating another method of applying an electrical stimulus using the electrical stimulator according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a configuration diagram showing the configuration of the control device 200 of the first embodiment.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating the basic operation of the control device 200 of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a configuration diagram showing the configuration of the control device 200a of the third embodiment.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating the operation of the determination unit 203 in the control device 200a of the third embodiment.
  • FIG. 9 is a flowchart for explaining the determination method of the fourth embodiment.
  • FIG. 5 is a configuration diagram showing the configuration of the control device 200 of the first embodiment.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating the basic operation of the control device 200 of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a configuration diagram showing
  • the electrical stimulator is a cloth for mounting the electrical stimulation control device 100, a plurality of electrodes 101 for measuring myoelectric potential, and the plurality of electrodes 101 fixed to the body surface of the subject. It includes 111.
  • the electrical stimulation control device 100 includes a specific circuit 102 that specifies an electrode whose myoelectric potential has been measured from among a plurality of electrodes 101, and an application circuit 103 that applies a signal (electrical stimulation) to the electrode specified by the specific circuit 102. To be equipped.
  • the specific circuit 102 identifies, for example, an electrode in which a myoelectric potential larger than a set reference value is measured from among a plurality of electrodes 101.
  • the specific circuit 102 has, for example, a measurement function for measuring the potentials generated by the plurality of electrodes 101, an identification function for identifying each of the plurality of electrodes 101, and a potential measured by the measurement function. It can be configured by a determination function for determining whether or not a value that is generally regarded as a myoelectric potential has been exceeded for each electrode identified by the identification function.
  • the electrical stimulation control device 100 may be configured to include a storage circuit 104 that stores identification information that identifies an electrode to be applied.
  • the application circuit 103 applies an electrical stimulus to the electrode identified by the specific circuit 102 among the electrodes identified by the identification information stored in the storage circuit 104.
  • the reception circuit 105 can also be provided. The reception circuit 105 receives an instruction of a target electrode among a plurality of electrodes 101, and stores identification information for identifying the electrode of the received instruction in the storage circuit 104.
  • the electrical stimulation control device 100 is provided at the positions of the plurality of presenting devices 106 arranged corresponding to the respective positions of the plurality of electrodes 101 and the positions of the electrodes specified by the specific circuit 102 in the plurality of presenting devices 106.
  • the corresponding presentation device is provided with an output circuit 107 that outputs stimulus information.
  • This presenting device receives the stimulus information and presents that the stimulus information has been received.
  • the plurality of presenting devices 106 are, for example, light emitting diodes, and present that they have received stimulus information by emitting light.
  • the subject wraps the bandage 111b around the part of the human body that needs rehabilitation.
  • the bandage 111b has elasticity, and by wrapping the bandage 111b and fixing it with the detachable portion 108, the bandage 111b is attached with a certain degree of adhesion.
  • the subject attempts to move the area requiring rehabilitation.
  • it is premised that a myoelectric potential is generated even a little when trying to move a necessary part among the rehabilitation subjects.
  • a myoelectric potential is generated, and the myoelectric potential is observed at a specific electrode 211 provided on the wrapped bandage 111b (step S201).
  • This myoelectric potential is transmitted to the input / output unit 205, the input / output unit 205 switches to the potential input mode (step S202), and the myoelectric potential information is sent to the identification giving unit 206 together with the wiring information (electrode identification information).
  • the identification giving unit 206 detects the myoelectric potential information (step S203), identifies the electrode in which the myoelectric potential is generated from the wiring information, extracts the corresponding electrode ID, and inputs the myoelectric potential information including the current and voltage information together with the input unit. Send to 202.
  • the input unit 202 passes the electrode ID and myoelectric potential information sent from the identification giving unit 206 to the determination unit 203.
  • the determination unit 203 identifies a site for each electrode ID (step S204), confirms myoelectric potential information for each electrode ID received from the input unit 202, and the voltage amplitude of the myoelectric potential sets a predetermined threshold value. If it does not exceed, it is determined that an auxiliary voltage (auxiliary voltage) is applied to the electrode corresponding to the electrode ID (step S205).
  • auxiliary voltage auxiliary voltage
  • the information of each part of the body and the electrode ID can be input to the control device 200 and associated with each other before the measurement.
  • electrodes mounted in the same manner on the left and right sides of the body are associated with each other, and electrodes to be applied based on the information of the difference between the left and right potentials.
  • it is easy to determine the myoelectric potential comparison by wearing the electrode cloths on the left and right sides in the same manner without being aware of the electrode portion in advance.
  • each part of the body and the electrode ID are linked in advance.
  • a database is constructed in which each part of the body and the electrode ID are linked while visually checking, for example, which part of the body the ID assigned to the electrode is attached to.
  • a standard myoelectric potential database (myoelectric potential database) is created in advance for each body part.
  • This myoelectric potential database is a database that associates (associates) each part of the body with a standard myoelectric potential, and can be constructed and updated by averaging the accumulated data of past patients, and from healthy subjects. It is also possible to receive a sample and take an average value to construct it.
  • the input / output unit 205 switches from the voltage detection mode to the voltage application mode (step S207).
  • the signal generation unit 204 selects the wiring associated with the electrode ID determined by the determination unit 203, and applies the required voltage determined by the determination unit 203 to the wiring (step S208).
  • the input / output unit 205 causes the voltage flowing from the signal generation unit 204 to flow to the specified electrode through the specified wiring.
  • the subject does not need to wear the electrodes in advance according to the part of the human body to which the electrodes should be applied.
  • the body Since the power to supplement this myoelectricity can be applied from the outside based on the information of the myoelectricity generated by moving the subject, there is also an effect that the subject himself can easily perform the preliminary work.
  • Example 2 the subject can clearly apply the auxiliary voltage to the part where the subject wants to apply the voltage by designating the part where the auxiliary applied voltage is required by a switch or the like provided to the electrode. is there.
  • each of the plurality of electrodes 211 is provided with a button (switch) (not shown), and a function of transmitting an application request information signal to the input / output unit 205 through wiring is added by pressing the button. ..
  • any switch can be applied to the electrode, but if a push button or a push-type switch such as a pressure sensor is added on the electrode, the subject can obtain an auxiliary voltage simply by pressing the part for which assistance is desired. It is convenient because it enables.
  • Example 3 Next, Example 3 will be described with reference to FIG.
  • the third embodiment is characterized in that the subject wears an electrode cloth, specifies an electrode to which an auxiliary voltage should be applied in advance, and further applies an auxiliary voltage when the myoelectric potential of the electrode is insufficient. To do. That is, the electrodes are specified as in the second embodiment, and the voltage is applied when the voltage is insufficient as in the first embodiment. With this configuration, there is an effect that voltage is not applied from the electrodes in the healthy and unnecessary parts in advance.
  • the external connection unit 208 is provided with, for example, two types, an ID storage mode and a measurement / application mode, and when the subject sets the ID storage mode via the external connection unit 208, the button of the electrode that the subject desires to apply voltage to. By pressing, the subject identifies the desired electrode and stores it in the identification storage unit 207. When the measurement / application mode is set, the electrode ID is not stored in the identification storage unit 207 even if the button of the electrode 211 is pressed.
  • the external connection unit 208 may have an interface provided in the control device 200a and may be directly set by the subject. Further, the external connection unit 208 may be further configured to communicate with the external terminal 215 by wireless communication, and the external terminal 215 may be designated.
  • the external terminal 215 is, for example, a mobile phone terminal or a smart phone.
  • the operation of the determination unit 203 in the third embodiment will be described with reference to FIG.
  • the electrode ID of the electrode that the subject wishes to apply is designated and stored in advance through the external connection unit 208.
  • a myoelectric potential is observed by any of the plurality of electrodes 211, the input / output unit 205 is in the detection mode, and the observed myoelectric potential is used together with the electrode ID in the identification giving unit 206. It is sent to the identification storage unit 207 through (step S211).
  • the subject first wraps the electrode cloth around the affected area, eliminates the possibility of applying voltage to unnecessary parts, identifies the necessary parts, and then applies auxiliary voltage. Can be obtained.
  • Example 4 is a detailed example of a method for determining whether or not the myoelectric potential of a site requiring rehabilitation is insufficient.
  • a method of determining whether or not assistance is required by measuring the myoelectric potential a method of measuring the myoelectric potentials on the left and right sides of the body is known (see References 1 and 6). Here, this technology is applied.
  • the external connection unit 208 is provided with, for example, two types, an ID storage mode and a measurement / application mode.
  • an ID storage mode When the subject sets the ID storage mode through the external connection unit 208, the external connection unit 208 sequentially sets two sets for the subject. It is requested that the button of the electrode becomes pressed.
  • the identification storage unit 207 receives the electrode ID corresponding to the corresponding electrode 211 through the identification giving unit 206. At this point, the external connection 208 requests the subject to press the button on the electrode 211 of the next corresponding left electrode cloth. When the subject presses the button of the electrode 211 of the left electrode cloth in response to this request, the identification storage unit 207 also receives the electrode ID through the identification giving unit 206 and corresponds to the electrode ID of the right electrode cloth received earlier. Attached and memorize the electrode ID of the electrode cloth on the left side.
  • the subject When the subject presses the button of the electrode 211 of the electrode cloth on the left side, the subject requests to display the position of the electrode 211 on which the button is pressed on the human body displayed on the screen of the external terminal 215 through the external connection unit 208. With this configuration, the subject can easily register the corresponding pair of electrodes through the screen of the external terminal 215.
  • the external terminal 215 stores information about the affected part together with the electrode ID through the above-mentioned movement of the subject. Utilization of the part of the subject (affected part) will be described later in Examples 6 to 7.
  • the subject has wrapped the electrode cloth around each of the left and right sides of the body in advance, and has completed the above-mentioned left-right association work for the electrode portion to which the application of electrical stimulation is to be assisted.
  • the subject changes the part requiring treatment to the left or right as rehabilitation, and attempts the same movement on the left and right on the premise that one is healthy. That is, if the part is an arm, both arms are moved up and down at the same time.
  • the determination unit 203 receives the electrode ID in which the myoelectric potential is generated via the input unit 202. Next, the determination unit 203 reads out the electrode ID paired with the received electrode ID from the identification storage unit 207 (step S223), and compares the myoelectric potentials generated by the two electrode IDs (step S224). ). That is, at this point, it is assumed that myoelectric potentials are generated at a plurality of electrodes and that myoelectric potentials are observed at the electrodes corresponding to each other in at least two ID storage units.
  • the threshold setting method there is no particular limitation on the threshold setting method, and it can be set as appropriate, such as when the corresponding electrode voltage (myoelectric potential) is less than half of one.
  • the voltage to be applied (electrical stimulation) is not particularly specified, and it is desirable to apply a voltage generally used in rehabilitation.
  • the voltage generated by a healthy person that is, about 80% of the higher voltage can be set as being determined between the myoelectric potential of one electrode and the myoelectric potential of the other electrode. This is because, in rehabilitation, it is known that by applying a voltage slightly less than the actually required voltage as an electrical stimulus, the voltage application plays an auxiliary role.
  • Example 5 Next, Example 5 will be described with reference to FIG.
  • the myoelectric potential is measured through the electrodes, and the subject experiences this to realize that the myoelectric potential is generated even in a part where the subject does not move on the surface or moves only a little.
  • the aim is to promote rehabilitation by providing feedback on how to use.
  • the control device 200b shown in FIG. 10 is the same as the above-described embodiment up to the point where the myoelectric potential is acquired from any of the plurality of electrodes 211 and the electrode ID is assigned by the identification giving unit 206 through the input / output unit 205. ..
  • the identification giving unit 206 sends the myoelectric potential measured together with the electrode ID to the amplifier unit (amplifier circuit) 209.
  • the amplification unit 209 amplifies the electric power based on the received voltage value of the myoelectric potential, and generates an electric power sufficient for the stimulus display unit (presentation device) 212 to function.
  • the switching unit (switching circuit) 210 receives the electrode ID from the amplification unit 209, and connects the wiring to the stimulation display unit 212 corresponding to the electrode ID.
  • the stimulus display unit 212 can be composed of, for example, a light emitting diode. Further, the stimulus display unit 212 can be composed of a device that transmits stimulus information such as a voice transmission unit.
  • the stimulus display unit 212 is preferably arranged at a position corresponding to the electrode 211.
  • the stimulation display unit 212 composed of the light emitting diode creates electric power capable of emitting light based on the received myoelectric potential information, and transmits the electric power to the switching unit 210 together with the electrode ID.
  • the switching unit 210 delivers the received electric power to the stimulus display unit 212 linked to the electrode ID.
  • the identification giving unit 206 sends the electrode ID and the myoelectric potential information to the amplification unit 209, and also transmits the same information to the input unit 202 through the determination unit 203. It is also possible to configure the electrode 211 to apply electrical stimulation at the same time.
  • the rehabilitation subject can be visually aware that the signal is certainly transmitted to the part that is trying to move even if it does not move, and this feedback through the vision further makes it possible. It is possible to expect the promotion of rehabilitation.
  • the part of the electrode to which the electrical stimulus should be applied that is, the part requiring rehabilitation is specified on the user interface.
  • this electrode was specified in the ID storage mode, but in this embodiment, when the measurement / application mode is set, the myoelectric potential corresponding to the electrode ID that stores the electrode ID is determined. It is transmitted to the external terminal 215 through the external connection unit 208.
  • the external terminal 215 receives and stores the actual myoelectric potential information in association with the information of the part requiring rehabilitation.
  • the information on the myoelectric potential of the affected part is stored, and in the case of Example 4, the information on the myoelectric potential of the affected part and the information on the other left and right myoelectric potential associated with the affected part are also stored.
  • sampling data may be used instead of all myoelectric potentials, or only the average value for a certain measurement period may be stored.
  • myoelectric potential information is treated as an evaluation value.
  • the position information and myoelectric potential information of these affected areas are stored together with the measurement date and time.
  • the software of this embodiment includes means (steps) for displaying such information in chronological order. That is, a means for averaging such myoelectric potential information and displaying it in chronological order together with the measurement date and time is provided. By doing so, the subject can be expected to overcome the problem of not being able to realize recovery in the medium to long term and to increase the motivation for rehabilitation by encouraging the increase in the amount of myoelectric potential generated every day.
  • Example 7 of the present invention relates to a server 220 on a network that operates in cooperation with software that operates on an external terminal 215, and relates to an act of motivating a rehabilitation subject.
  • Example 5 the time-series change of rehabilitation was displayed on the external terminal 215 by displaying the rehabilitation site and the applied voltage amount, and the daily improvement and recovery by the time series were linked to the improvement of the motivation of the subject. Furthermore, we hope that this information will be used to improve motivation by sharing the situation with others.
  • the server 220 stores the measurement date / time information, the applied voltage, and the information of the applied part in association with the ID of the subject.
  • information such as address, name, gender, and age can be stored as personal information of the subject. Age and gender information can help you find someone who is similar to you.
  • the server 220 stores these time-series information in association with the registered subject identification information.
  • the subject can see how a person in a similar situation to himself is working hard to rehabilitate and recovering on a daily basis as a graph displayed on the display device of the external terminal 215. Can have hope for.
  • FIG. 13 shows a table for associating the ID of the subject with the ID (itemID) information of various items.
  • the various items referred to here are virtual items expressed as rewards to the subject on the software, and may be any items, such as medals, puzzle parts, and ornaments for avatars. ..
  • the subject's willingness to collect is increased, which leads to the willingness to exchange with others, which will be described later.
  • medals have various colors, and if you collect 3 copper, it will change to silver, and if you collect 3 silver, it will change to gold.
  • items for avatars such as sunglasses, hats, jackets, skirts, etc. to be attached to the character, or items are puzzle parts and their roles are decided as a whole. It is conceivable to have a relationship with one object, such as completing one picture.
  • the difference between the rehabilitation start time and the rehabilitation end time illustrated in FIG. 12 is constant, for example, those of 30 minutes or more are counted as one rehabilitation.
  • Rehabilitation can be used as an opportunity to acquire items. This is because it is important for rehabilitation to continue working on rehabilitation for a certain period of time.
  • the server 220 extracts the above-mentioned itemID flag status for each subject ID and transmits a display command to the subject's external terminal 215.
  • the external terminal 215 reads the image corresponding to each itemID from the storage circuit of the external terminal 215 or the server 220 and displays it on the screen of the external terminal 215. For example, when various items are puzzle pieces, images of various items held by the subject in one picture are displayed at a specific place in one picture. By checking the various items that the subject has collected on the screen, the subject will be motivated to collect and will be motivated for further rehabilitation.
  • Example 7 the formation of a community with others who also strive for rehabilitation was explained.
  • Example 8 the improvement of motivation by collecting various items has been described, but an example in which what kind of items can be acquired is determined by random numbers regardless of the will of the subject has been described. Therefore, there may be a situation in which an item that is not desired by the subject is acquired, and a plurality of the same items are acquired in duplicate.
  • the communication function is not limited, but for example, a function capable of sending the message described in the seventh embodiment may be used.
  • the exchange of the selected item is realized by changing the number of itemIDs associated with each other's subject IDs on the server 220. For example, subject A's item1 is increased by 1 and subject B's item1 is decreased by 1. Then, by performing the process of decreasing the item2 of the subject A by 1 and increasing the item2 of the subject B by 1, the exchange of the item2 of the subject A and the item1 of the subject B can be realized.
  • 100 electrical stimulation control device, 101 ... multiple electrodes, 102 ... specific circuit, 103 ... application circuit, 104 ... storage circuit, 105 ... reception circuit, 106 ... presentation device, 107 ... output circuit, 111 ... cloth.

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Abstract

筋電位を測定するための複数の電極(101)と、複数の電極(101)が固定されて、複数の電極(101)を対象者の体表面に装着するための布(111)とを備える。電気刺激印加装置(100)は、複数の電極(101)の中より、筋電位が測定された電極(101)を特定する特定回路(102)と、特定回路(102)が特定した電極(101)に電気刺激を印加する印加回路(103)とを備える。特定回路(102)は、例えば、複数の電極(101)の中より、設定されている基準値より大きい筋電位が測定された電極(101)を特定する。また、電気刺激印加装置(100)は、印加の対象となる電極(101)を識別する識別情報を記憶する記憶回路(104)を備える。印加回路(103)は、記憶回路(104)に記憶されている識別情報で識別される電極(101)の中で、特定回路(102)が特定した電極(101)に電気刺激を印加する。

Description

電気刺激装置
 本発明は、電気刺激装置に関する。
 右半身と左半身の電気信号の比較により、リハビリの必要な部位を特定する技術が知られている。また、電気刺激を補助的に加えることにより、リハビリを助ける技術も知られている。このように、リハビリ分野では、電気刺激治療が鎮痛や筋力強化などの目的で行われている(非特許文献1,非特許文献2,非特許文献3、非特許文献4)。
G-TES(ジーテスの特長)、筋電気刺激B-SESビーセスを搭載したG-TES紹介、株式会社ホーマーイオン研究所、2019年、[令和元年7月5日検索]、(http://www.homerion.co.jp/products/g-tes.html)。 アイビスプラスGD-611/アイビスGD-612、電気刺激装置 GD-611 IVES/アイビス、オージー技研株式会社、2019年、[令和元年7月5日検索]、(https://www.og-wellness.jp/product/medical/gd611-612)。 バイオモニターME6000(8CH)、株式会社日本メディックス、2019年、[令和元年7月5日検索]、(https://www.nihonmedix.co.jp/products/details/prd_000042.php)。 「筋力・機能評価測定器の用途」、株式会社日本メディックス、2019年、[令和元年7月5日検索]、(https://www.nihonmedix.co.jp/support/04assessment_index.html)。
 しかし、電気刺激治療においては、刺激を与える部位(電気刺激部位)に応じて、専門家による電気刺激部位の指定が必要であり、また、特定の電気刺激部位に特化した電気刺激治療装置は、特定の部位にしか使えないため汎用性が低く、高価格である。
 本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、より容易にリハビリの必要な部位への電気刺激ができるようにすることを目的とする。
 本発明に係る電気刺激装置は、筋電位を測定するための複数の電極と、複数の電極が固定されて、複数の電極を対象者の体表面に装着するための布と、複数の電極の中より、筋電位が測定された電極を特定する特定回路とを備える。
 以上説明したことにより、本発明によれば、より容易にリハビリの必要な部位への電気刺激ができる。
図1は、本発明の実施の形態に係る電気刺激装置の構成を示す構成図である。 図2は、複数の電極101が設けられる衣服111aの構成を示す構成図である。 図3Aは、複数の電極101が設けられる包帯111bの構成を示す斜視図である。 図3Bは、複数の電極101が設けられる包帯111bの一部構成を示す側面図である。 図4Aは、本発明の実施の形態に係る電気刺激装置を用いた電気刺激印加方法を説明するフローチャートである。 図4Bは、本発明の実施の形態に係る電気刺激装置を用いた電気刺激提示方法を説明するフローチャートである。 図4Cは、本発明の実施の形態に係る電気刺激装置を用いた他の電気刺激印加方法を説明するフローチャートである。 図4Dは、本発明の実施の形態に係る電気刺激装置を用いた他の電気刺激印加方法を説明するフローチャートである。 図5は、実施例1の制御装置200の構成を示す構成図である。 図6は、実施例1の制御装置200の基本的な動作を説明するフローチャートである。 図7は、実施例3の制御装置200aの構成を示す構成図である。 図8は、実施例3の制御装置200aにおける判定部203の動作を説明するフローチャートである。 図9は、実施例4の判定方法について説明するためのフローチャート。 図10は、実施例5の制御装置200bの構成を示す構成図である。 図11は、本発明の実施例7のサーバ220の構成を示す構成図である。 図12は、本発明の実施例7のサーバ220における他のデータ構成を示す構成図である。 図13は、本発明の実施例7のサーバ220における他のデータ構成を示す構成図である。 図14は、本発明の実施の形態における電気刺激制御装置100のハードウエア構成を示す構成図である。
 以下、本発明の実施の形態に係る電気刺激装置について図1を参照して説明する。電気刺激装置は、電気刺激制御装置100と、筋電位を測定するための複数の電極101と、複数の電極101が固定されて、複数の電極101を対象者の体表面に装着するための布111とを備える。電気刺激制御装置100は、複数の電極101の中より、筋電位が測定された電極を特定する特定回路102と、特定回路102が特定した電極に信号(電気刺激)を印加する印加回路103とを備える。特定回路102は、例えば、複数の電極101の中より、設定されている基準値より大きい筋電位が測定された電極を特定する。
 ここで、特定回路102は、例えば、複数の電極101で発生している電位を各々測定する測定機能と、複数の電極101の各々を識別する識別機能と、測定機能が測定している電位が、一般的に筋電位とされている値を超えたか否かを、識別機能で識別されている電極ごとに判定する判定機能とより構成することができる。
 また、電気刺激制御装置100は、印加の対象となる電極を識別する識別情報を記憶する記憶回路104を備える構成とすることもできる。この場合、印加回路103は、記憶回路104に記憶されている識別情報で識別される電極の中で、特定回路102が特定した電極に電気刺激を印加する。また、受付回路105を設けることもできる。受付回路105は、複数の電極101の中の対象となる電極の指示を受け付けて、受け付けた指示の電極を識別する識別情報を記憶回路104に記憶する。
 また、電気刺激制御装置100は、複数の電極101の各々の位置に対応して配置された複数の提示装置106と、複数の提示装置106の中の、特定回路102が特定した電極の位置に対応した提示装置に、刺激情報を出力する出力回路107とを備える。この提示装置は、刺激情報を受け付けて、刺激情報を受け付けたことを提示する。複数の提示装置106は、例えば、発光ダイオードであり、発光することで刺激情報を受け付けたことを提示する。
 複数の電極101が設けられている布111で対象者の体表面を覆うことで、複数の電極101を、対象者の体表面に装着することができる。布111は、伸縮性を有し、人体の関節を含めた各部位に装着しやすいものとする。布111は、例えば、図2に示すように、シャツなどの衣服111aである。衣服111aに、複数の電極101を固定し、また、衣服111aに電気刺激制御装置100を設置して用いることができる。なお、図2では、複数の提示装置106、および電気刺激制御装置100と衣服111aの複数の電極101の各々とを接続する配線は省略している。また、布111が覆う部位は、腕関節、足関節に特化させることもできる。布111は手袋状とすることができる。
 複数の電極101は、対象者の体表面の電気刺激を印加する箇所に事前に配置するものではない。対象者の体表面に複数の電極101を装着した後、対象者(人体)の、電気刺激を印加すべき特定回路位に接している電極を特定(指定)することで、電気刺激を印加する人体の部位の選択を簡易にし、柔軟性をもたせることが可能となる。従って、複数の電極101は、衣服111aなど、人体を覆う布に、一定密度で配置されていることが望ましい。
 また、布は、図3A、図3Bに示すように、帯状の包帯111bとすることもできる。包帯111bは、面ファスナーなどの着脱部108を備え、人体の装着部位に、着脱可能としている。着脱部108は、スナップボタンから構成することもできる。なお、着脱部108は、面ファスナーなどのように、変形可能であり、接合面の部位を限定しないものとすることが好ましい。包帯111bによれば、布として1つの形状を用意することで、人体のあらゆる部位の計測、電気印加に転用することが可能となり、在庫もすべての部位に共有で持てばよく、製造コストも抑えられるという利点がある。また、包帯111bに、複数の着脱部108を、所定の間隔を開けて設けることで、包帯111b自体の伸縮性を確保しつつ包帯111bの広い領域にわたって、着脱部108を配置することができる。これらの形状の布については、後述する、計測部位や印加部位の特定の工夫が背景にあることでより効果を発揮する。
 本実施の形態に係る電気刺激装置によれば、特定回路102で、筋電位が測定された電極を特定するので、より容易にリハビリの必要な部位への電気刺激ができるようになる。複数の提示装置106を備え、特定回路102が特定した電極の位置に対応した提示装置に、刺激情報を出力するので、電気刺激の印加を実施するリハビリの必要な部位が、より容易に把握できるようになる。
 次に、本発明の実施の形態に係る電気刺激装置を用いた電気刺激印加方法について、図4Aのフローチャートを用いて説明する。この電気刺激印加方法は、まず、ステップS101で、特定回路102が、対象者の体表面に装着され、筋電位を測定するための複数の電極101の中より、筋電位が測定された電極を特定する(特定ステップ)。次に、ステップS102で、印加回路103が、特定された電極に電気刺激を印加する(印加ステップ)。
 次に、本発明の実施の形態に係る電気刺激装置を用いた他の電気刺激提示方法について、図4Bのフローチャートを用いて説明する。この電気刺激印加方法は、まず、ステップS101で、特定回路102が、対象者の体表面に装着され、筋電位を測定するための複数の電極101の中より、筋電位が測定された電極を特定する(特定ステップ)。次に、ステップS112で、出力回路107が、特定された電極の位置に対応した提示装置に刺激情報を出力する(提示ステップ)。
 次に、本発明の実施の形態に係る電気刺激装置を用いた他の電気刺激印加方法について、図4Cのフローチャートを用いて説明する。まず、ステップS101で、特定回路102が、複数の電極101の中より、筋電位が測定された電極を特定する。次に、ステップS103で、特定回路102は、特定された電極で測定された筋電位が、複数の電極101の中より、設定されている基準値より大きいか否かを判定する。測定された筋電位が、基準値以上の場合(ステップS103のyes)、ステップS102で、印加回路103が、特定された電極に電気刺激を印加する。一方、測定された筋電位が、基準値未満の場合(ステップS103のno)、電気刺激を印加せずに終了する。なお、ステップS102の電気刺激の代わりに、出力回路107により、特定された電極の位置に対応した提示装置に刺激情報を出力することもできる。また、ステップS102の電気刺激とともに、出力回路107により、特定された電極の位置に対応した提示装置に刺激情報を出力することもできる。
 次に、本発明の実施の形態に係る他の電気刺激印加方法について、図4Dのフローチャートを用いて説明する。まず、ステップS105で、複数の電極101の中の対象となる電極の指示を受け付けて、記憶回路104に受け付けた指示の電極を識別する識別情報を記憶する(受付ステップ)。次に、ステップS101で、特定回路102が、複数の電極101の中より、筋電位が測定された電極を特定する。なお、ステップS102の電気刺激の代わりに、出力回路107により、特定された電極の位置に対応した提示装置に刺激情報を出力することもできる。また、ステップS102の電気刺激とともに、出力回路107により、特定された電極の位置に対応した提示装置に刺激情報を出力することもできる。
 次に、ステップS104で、特定回路102は、特定された電極が、記憶回路104に記憶されている識別情報で識別される電極であるか否かを判定する。特定された電極が、記憶回路104に記憶されている識別情報で識別される電極の場合(ステップS104のyes)、ステップS102で、印加回路103が、特定された電極に電気刺激を印加する。一方、特定された電極が、記憶回路104に記憶されている識別情報で識別される電極ではない場合(ステップS104のno)、電気刺激を印加せずに終了する。
 以下、実施例を用いてより詳細に説明する。
[実施例1]
 はじめに、実施例1について、図5を参照して説明する。実施例1では、電気刺激制御装置である制御装置200について説明する。制御装置200は、複数の電極211で取得した筋電位の処理や蓄積を行い、また、複数の電極211の中より印加電極を特定(選択)して電気の印加を行う処理を行う。制御装置200は、複数の電極211の各々と配線を通じて接続され、入力部(入力回路)202、判定部(判定回路)203、信号発生部(信号発生回路)204、入出力部(入出力回路)205、識別付与部(識別付与回路)206を備える。入力部202、判定部203、入出力部205、識別付与部206により特定回路が構成される。判定部203、信号発生部204、入出力部205により印加回路が構成される。なお、以下では、説明の簡略化のため、1つの電極の処理について説明するが、実際には、筋電位の発生や電極への電圧印加は、複数の電極において同時に行われ、複数の電極に対して処理が並行して行われる。
 入力部202は、人体の発生した筋電の情報を電極の識別情報とともに受け付ける部分である。また、入力部202、判定部203、信号発生部204、入出力部205、識別付与部206の各機能ブロックは、制御部201によって制御されて動作する。以下各機能ブロックを制御部201からの制御によって動作させるが、その記載を省略し、各ブロックの動作として説明する。
 判定部203は、電極211に対して電気の印加を行うべきか、ないしはどの程度の電圧印加を行うべきかを判定する機能を備えている。信号発生部204は判定部203において電気を印加すべきと判定された識別情報(ID)に対応する電極を選択し、判定部203から受けた命令に応じた電気(電圧および電流)を図示しない外部電力から調達して印加する機能を有する。
 入出力部205は,電極に対して出力される電気(信号)と、電極から制御装置200に入力される電気(筋電位)を切り分け、電極から電気が入力される場合に、当該電極に紐づいた配線情報を識別付与部206に渡す役割、および信号発生部204から供給される電流および電圧を、特定された電極に接続している配線に流す役割を担っている。入出力部205は、筋電位を計測する検知モードと、不足する電圧を印加する印加モードとの切り替えを可能とするスイッチがあり、制御部201の制御により、これらのモードを切り替える。
 識別付与部206は、配線情報と対応付けて電極のID(電極ID)を記憶しており、入出力部205から配線情報および筋電位データを受け取り、対応する電極IDを付与して入力部202に受け渡す機能を有している。
 ここで本実施例の基本的な動作について、図6を参照して説明する。本実施例では、被験者が、例えば、図2を用いて説明した衣服111aを着衣し、または、図3A,図3Bを用いて説明した包帯111bを、自身のリハビリが必要な部位に巻き付ける。この状態で、被験者が動かそうとすることで発生する筋電位をもとに、リハビリの補助が必要な部位を特定し、当該部位に補助的な電圧(電気刺激)を印加する。
 まず被験者は、包帯111bを人体の中でリハビリが必要な部位周辺に巻き付ける。包帯111bは伸縮性を持ち、これを巻き付けて着脱部108によって固定することで、一定程度の密着度をもたせて装着することになる。次に、被験者はリハビリの必要な部位を動かそうと試みる。ここで本実施例では、リハビリ対象者の中でも、必要な部位を動かそうとしたときに少しでも筋電位が発生することを前提としている。
 被験者が体を動かそうとすると、筋電位が発生し、巻き付けられた包帯111bに設けられている特定の電極211にて筋電位が観測される(ステップS201)。この筋電位は入出力部205に伝えられ、入出力部205は電位の入力モードへと切り替え(ステップS202)、筋電位の情報は配線情報(電極識別情報)とともに識別付与部206に送られる。
 識別付与部206では、筋電位情報を検知し(ステップS203)、配線情報から筋電位の発生した電極を特定して対応する電極IDを取り出し、電流、電圧の情報からなる筋電位情報とともに入力部202に送信する。入力部202は、識別付与部206から送られてきた電極IDおよび筋電位情報を判定部203に受け渡す。
 次に、判定部203が、電極IDごとに部位を特定し(ステップS204)、入力部202から受け取ったそれぞれの電極IDごとに筋電位情報を確認し、筋電位の電圧振幅が所定の閾値を超えていない場合に、当該電極IDに対応する電極に対して補助的な電圧(補助電圧)を印加すると判定する(ステップS205)。
 なお、電極IDに基づく部位特定は、計測前に体の各部位の情報と電極IDを、制御装置200に入力して関連づけることができる。また、後述する実施例4で説明するように、部位を特定するのではなく、体の左右に同じように装着した電極を対応づけ、これら左右の電位の差の情報に基づいて印加すべき電極を特定する構成とすることもできる。特に実施例4によれば、電極の部位を事前に意識することなく、左右に同じように電極布を装着すれば筋電位比較を判定できる点で手軽である。
 また、筋電位が閾値を超えるかどうかの判定の例として、以下に、事前に体の各部位と電極IDを紐づけておくことについて説明する。まず、電極に付与されたIDが、体のどの部分に装着されているかを例えば目視で確認しながら、体の各部位と電極IDを紐づけた、データベースを構築する。一方、体の部位ごとに、あらかじめ標準的筋電位のデータベース(筋電位データベース)を作っておく。この筋電位データベースは、体の各部位と標準的筋電位とを対応(関連)づけたデータベースであり、過去の患者の蓄積データの平均で構築して更新することもでき、また、健常者からサンプル提供を受けて平均値をとって構築することもできる。
 所定の閾値は、健常者のデータから既知の方法で設定することができる。また、印加する電圧は、リハビリの補助電圧印加に用いられる一般的な値を入力することができる。また、例えば、健常者に必要な電圧と、実際に観測された電圧との間の値を設定することもできる。また、健常者が発生する電圧の8割程度を、印加する電圧(補助電圧)として設定することもできる。リハビリにおいては、実際に必要な電圧より少し足りない程度の電圧を印加することにより、電圧印加が補助的役割を果たすことが知られているからである。なお、閾値を設けずに観測された筋電位を、一定の増幅割合で増幅させ、これを電気刺激として一律で印加することもできる。
 次に、入出力部205が、電圧を検出するモードから、電圧印加モードに切り替える(ステップS207)。次に、信号発生部204が、判定部203で判定された電極IDに紐づく配線を選択し、判定部203で判定された必要電圧を当該配線に対して印加する(ステップS208)。入出力部205は、信号発生部204から流れてきた電圧を、特定された配線を通じて特定された電極に対して流す。
 このようにすることで、被験者は、動かそうとした部位周辺の電極から補助電圧(電気刺激)を得ることができるので、リハビリにおいて効果的に補助を得ながら回復を促進することが可能となる。
 また、被験者は、人体の中で電極を印加すべき部位にあわせてあらかじめ電極を装着しておく必要がなく、まずは、例えば、電極布を人体に巻いて複数の電極を装着した後で、体を動かしたことによって発生する筋電の情報に基づいて、この筋電を補う電力を外から印加することができるので、事前作業を被験者自らが手軽にできる効果もある。
 また、本実施例のように構成することで、複数の電極を設けた布(電極布)は、体の特定回路位にあらかじめあわせた形状のものを用意する必要がなく、あらゆる体の形状に巻き付けられる一般的な状態のものでほとんどのリハビリの必要な部位をカバーすることが可能となり、製造コスト低減、在庫リスク低減につなげることも可能となる。
[実施例2]
 次に、実施例2について説明する。実施例2は、被験者が補助的印加電圧の必要な部位を電極に付与されたスイッチ等で指定することで明確に被験者が電圧印加を欲する部位に補助電圧を印加することを可能とするものである。例えば、複数の電極211の各々には、図示しないボタン(スイッチ)が付与されており、ボタンを押下することで印加要求情報信号を、配線を通じて入出力部205に送信する機能が付加されている。
 電極に付加されるスイッチはどのようなものでもよいが、電極上に押しボタン、感圧センサーのような押下型のスイッチを付加すれば被験者は補助の欲しい部位を押すだけで補助電圧を得ることが可能となるので便利である。
 次に本実施例の動作について説明する。まず、被験者は、複数の電極211が取り付けられた布(電極布)を人体の中でリハビリが必要な部位周辺に巻き付ける。次に、被験者もしくは医師などの第三者は、巻き付けた電極布に付された電極の中で、電圧を付加すべきと思う部位の電極上のボタンを押下する。押下するボタンの数は1つでも複数でもよい。
 ボタンがおされた電極では、印加要求情報信号が発信し、入出力部205を通って識別付与部206に送信される。この際、入出力部205では、電極からの電圧を検出し、検知モードに切り替わっている。入出力部205から配線情報を取得した識別付与部206は、対応する電極IDを取り出し、入力部202に受け渡す。
 判定部203は、入力部202を介して電極IDに対応する電極に対して所定の電圧印加を決定する。信号発生部204は、判定部203から指示を受け取った電極に対して電圧の印加を行う。この電圧印加において、入出力部205は印加モードに切り替わる。印加する電圧、および時間は、図示しない外部IFから受け取って決定する。すなわち、被験者ないし医師らは、この外部IFを通じて印加すべき電圧の強度や時間を自由に設定可能である。
 こうして、信号発生部204から入出力部205を通じて指定された電極、すなわちボタンを押下した電極に対して所定電圧を印加することができ、リハビリの補助を行うことが可能となる。なお、この実施例2は、リハビリを目的とはしているが、本実施例については、肩こり解消などを対象とした低周波治療など、健康増進目的にも用いることが可能である。
[実施例3]
 次に、実施例3について、図7を参照して説明する。実施例3では、被験者が、電極布を装着したうえで、あらかじめ補助電圧を印加すべき電極を指定し、さらに、当該電極の筋電位が足りない場合に、補助電圧を印加することを特徴とする。すなわち、実施例2のように電極を特定し、実施例1のように電圧が足りない場合に電圧を印加することとしたものである。このように構成することで、あらかじめ健常で不必要な部位における電極からは、電圧印加をしないという効果がある。
 実施例3における制御装置200aは、識別付与部206で決定した電極IDを入力部202が受け取るのではなく、識別記憶部(記憶回路)207で受け取る(記憶する)構成となっている。識別記憶部207は、あらかじめ印加すべき電極IDを記憶する。識別記憶部207に記憶すべき電極IDは、外部接続部(外部接続回路)208を回して受け付ける。
 外部接続部208では、例えばID記憶モードと計測・印加モードとの2種類を設け、外部接続部208を介し、被験者がID記憶モードに設定した場合に、被験者が電圧印加を希望する電極のボタンを押すことで、被験者が希望する電極を特定し、識別記憶部207に記憶する。計測・印加モードに設定した場合には、電極211のボタンを押下しても、識別記憶部207には電極IDを記憶しない。外部接続部208は、制御装置200aにインタフェースを設け、直接、被験者が設定する構成とすることができる。また、外部接続部208からさらに外部端末215と無線通信で通信する構成とし、外部端末215から指定ができる構成とすることもできる。外部端末215とは例えば携帯電話端末やスマートホンである。
 次に、実施例3における判定部203の動作について、図8を参照して説明する。上述の通り、識別記憶部207には、あらかじめ被験者が印加を希望する電極の電極IDが外部接続部208を通じて指定され、記憶されている。
 被験者がリハビリのために体を動かすと、複数の電極211のいずれかにより筋電位が観測され、入出力部205は検知モードとなって、観測された筋電位は、電極IDとともに識別付与部206を通じて識別記憶部207に送られる(ステップS211)。
 識別記憶部207では、受け取った電極IDが記憶されているかどうかを判定し(ステップS212)、記憶されている場合には、入力部202に観測された筋電位情報とともに電極IDを送信する。
 判定部203は、入力部202を介して筋電位情報および電極IDを受け取り、筋電位の電圧振幅が所定の閾値を超えていない場合に、当該電極IDに対応する電極に対して補助電圧を印加すると判定する(ステップS213)。印加判定したのち、信号発生部204を通じて該当する電極211に対して電圧印加するまでの流れは、実施例1と同様である(ステップS214)。
 このように構成することで、被験者としては、まずは電極布を患部周辺に巻いたうえで、不必要な部位への電圧印加の可能性をとり除き、必要な部分を特定したうえで補助電圧印加を得ることができる。
[実施例4]
 次に、実施例4について、図7を参照して説明する。実施例4は、リハビリの必要な部位の筋電位が不足しているかどうかの判定方法の一例を詳細にしたものである。筋電位を測定することで補助が必要かどうかの判定をする方法として、体の左右の筋電位を測定する方法が知られている(参考文献1、図6参照)。ここでは、この技術を応用する。
 被験者は、複数の電極布を用いるかもしくはウェア型の電極布を装着することで、健常部位とリハビリの必要な部位と両方の筋電位を取得できるようにする。複数の電極布を用いる場合でも制御装置200は同一のものに接続する前提で説明する。本実施例では、左右の筋電位を取得するため、左右で対応する電極をあらかじめ登録しておかなければならない。左右の筋電位とは、体の中心線を軸として線対称の位置にある筋電の組を意味し、例えば手であれば、右腕の筋電と左腕の筋電ということを指す。このため、識別記憶部207はあらかじめ左右の対応すべき電極IDを記憶しておく。
 登録には種々の方法が考えられるが、ここでは外部接続部208を通じて指定する方法を説明する。
 外部接続部208では、例えばID記憶モードと計測・印加モードの2種類を設け、外部接続部208を通じて被験者がID記憶モードに設定した場合に、外部接続部208は被験者に対して順に2つの組となる電極のボタンの押下を要求する。
 被験者がまず右側の電極布の電極211のボタンを押下すると、識別記憶部207では該当の電極211に対応する電極IDを、識別付与部206を通じて受け取る。この時点で、外部接続部208は、被験者に次の対応すべき左側の電極布の電極211のボタンを押下するよう要求する。この要求に対応して被験者が左側の電極布の電極211のボタンを押下すると、同じく識別記憶部207では、識別付与部206を通じて電極IDを受け取り、先ほど受け取った右側の電極布の電極IDと対応付けて、左側の電極布の電極IDを記憶する。
 このように構成することで、電極布を被験者がどのように巻いても、被験者の指定に基づいて体の中心線を軸として、各々対象の関係にある電極の対を対応付けることが可能となる。被験者は、補助的な電圧(電気刺激)の印加を希望する周辺電極のすべてについて、上述した電極IDの設定(記憶)動作を繰り返す。必要なすべての電極IDの対応付けが終わったら、外部接続部208をID記憶モードから計測・印加モードに切り替える。
 このようにすることで、識別記憶部207にはあらかじめ被験者の左右の電極位置が対応付けて記憶される。なお、この外部接続部208に無線機能をつけ、外部から、例えば外部端末215を用いて対応付け動作をすることもできる。外部端末215を通じて設定を行うことで、外部端末215に搭載したCPUで高速に処理することができ、また、外部端末215の大きな画面(表示装置)のユーザインタフェースを用いることが可能となり、指定作業が容易になる。
 例えば、外部端末215の画面に、人体の体の絵を表示し、右側の電極布の電極のボタン押下を要求する。被験者が、右側の電極布の電極211のボタンを押下すると、外部接続部208を通じて外部端末215の画面に表示された人体上に、ボタンを押下した電極211の位置を表示するよう要求する。続けて、外部端末215は、対応する左側の電極布の電極ボタンを押下する要求を提示する。被験者が、左側の電極布の電極211のボタンを押下すると、外部接続部208を通じて外部端末215の画面に表示された人体上にボタンを押下した電極211の位置を表示するよう要求する。このように構成することで、被験者が、外部端末215の画面を通じて、対応する2つの電極の組を簡易に登録可能となる。外部端末215は、上述した被験者の動作を通じて、電極IDとともに患部の部位に関する情報を記憶する。被験者(患部)の部位の活用については後述する、実施例6ないし7にて説明する。
 次に、実施例4の動作について図9を用いて説明する。なお、被験者は、事前に体の左右の各々に、電極布を巻き、さらに電気刺激の印加補助を行いたい電極部位について、上述の左右の対応付け作業を終わらせているものとする。被験者はこの事前作業を終わらせたうえで、リハビリとして左右どちらかに治療が必要な部位を変更し、どちらかは健常であるという前提のもと、左右で同じ動作を試みる。すなわち、部位が腕であれば、両腕を同時に上下させるといった動作を行う。
 まず識別付与部206は、複数の電極211の中で筋電位の発生を観測した電極のIDを付加し、筋電位情報とともに識別記憶部207に送る(ステップS221)。次に、識別記憶部207は、受信した電極IDが識別記憶部207に記憶されているかどうかを確認する(ステップS222)。識別記憶部207に記憶されていない場合には、この時点で動作を終了する(ステップS222のno)。一方、識別記憶部207に記憶されている場合は(ステップS222のyes)、当該電極IDとともに筋電位情報を入力部202に送信する。
 判定部203では、入力部202を介して筋電位の発生している電極IDを受け取る。次に,判定部203では,受け取った電極IDと対になる電極IDを,識別記憶部207から読み出し(ステップS223)、当該2つの電極IDで発生している筋電位の比較を行う(ステップS224)。すなわち、この時点で、仮に複数の電極における筋電位の発生があって、少なくとも2つのID記憶部で互いに対応づいた電極における筋電位の観測がある場合を想定している。
 この比較により、左右の筋電位の測定結果の差が、一定の閾値以内であれば以後の動作を行わず終了する(ステップS225のno)。一方、左右の筋電位の測定結果の差が閾値を超えている場合(ステップS225のyes)、電圧の低い電極IDに対応づく電極に対して電圧の印加を指示する(ステップS226)。なお、仮に識別記憶部207に記憶されている電極IDの一方のみで筋電位が発生しているという場合も、この場合に相当する。筋電位の測定結果としては、振幅、パルス幅、位相を用いる(参考文献1,図3参照)。
 閾値の設定方法に特に限定はなく、対応づく電極電圧(筋電位)が、一方の半分以下の場合など、適宜設定することができる。また、印加すべき電圧(電気刺激)についても、特に定めなく、一般的にリハビリで用いられる電圧を印加することが望ましい。例えば、一方の電極の筋電位と、他方の電極の筋電位との間で定めることとして、健常者が発生する電圧、すなわち高いほうの電圧の8割程度を設定することができる。リハビリにおいては、実際に必要な電圧より少し足りない程度の電圧を電気刺激として印加することにより、電圧した印加が補助的役割を果たすことが知られているからである。
 実施例4によれば、体の中心線を軸として対象の関係にある筋電位を計測することにより必要な印加部位を特定するので、個人差などによる筋電位の発生変化のリスクを排除することができ、また、これを、電極布によって計測、印加することとしたので、人体の大半の部位に同じ製品を用いることが可能となる効果もある。
[実施例5]
 次に、実施例5について、図10を参照して説明する。実施例5は電極を通じて筋電位を測定し、これを被験者が体感することで仮に表面上動いていないか少ししか動かない部位であっても筋電位の発生していることを自覚することで筋肉の使い方へのフィードバックを図り、リハビリの促進をねらうものである。図10に示す制御装置200bにおいて、複数の電極211のいずれかから筋電位を取得し、入出力部205を通じて識別付与部206で電極IDを付与するところまでは、前述した実施例と同様である。
 識別付与部206は、電極IDとともに計測した筋電位を増幅部(増幅回路)209に送る。増幅部209は、受け取った筋電位の電圧値をもとに電力を増幅し、刺激表示部(提示装置)212が機能する程度の電力を発生させる。切替部(切替回路)210は、増幅部209から電極IDを受け取り、電極IDに対応する刺激表示部212へ、配線を接続する。刺激表示部212は、例えば発光ダイオードから構成することができる。また、刺激表示部212は、音声発信部などの刺激情報を発信する機器から構成することができる。刺激表示部212は、好ましくは電極211と対応した位置に配置されている。
 本実施例の動作の一例として、まず、被験者が、電極布を装着してリハビリ活動を行う。リハビリの過程で、被験者としては思うように体が動かない場合もある。しかし、動かそうという意思は、脳から出力されており、わずかに患部に届いていることもある。複数の電極211のいずれかは、この信号を筋電位として受信し、入出力部205を経由して識別付与部206に送信する。識別付与部206では、対応する電極の電極IDを付与し計測した筋電位情報とともに増幅部209に送る。増幅部209では、受信した筋電位情報をもとに、発光ダイオードから構成された刺激表示部212が発光可能な電力を創出し、電極IDとともに切替部210に送信する。切替部210では、電極IDにひもづいた刺激表示部212に向けて受信した電力を受け渡す。
 なお、実施例1との組み合わせを考慮すると、識別付与部206では、増幅部209に電極IDおよび筋電位情報を送るとともに、入力部202に対しても同様の情報を送信し、判定部203を通じて電極211に対して、電気刺激の印加を同時にするように構成することもできる。
 このようにすることで、リハビリの被験者は、動かなくても動かそうとしている部位に確かに信号が伝わっていることを、視覚を通して自覚することが可能であり、こうした視覚を通じたフィードバックにより、さらにリハビリの促進を期待することが可能である。
[実施例6]
 次に、外部端末215上で動作するソフトウェアについて説明する。リハビリの被験者のモチベーションをあげる行為に関するものである。
 リハビリの被験者は高齢者も多く、またリハビリ施設においては指導者の下でリハビリが行われるが、自宅での療養に段階が移行すると、リハビリへのモチベーションが低下し、回復が進まなくなるという課題がある。本実施例はこれを補うものである。
 実施例3ないし実施例4において、外部端末215では、電気刺激を印加すべき電極の部位、すなわちリハビリの必要な部位を、ユーザインタフェース上で指定している。外部接続部208では、ID記憶モードの際にこの電極の指定を行ったが、本実施例では、計測・印加モードにした場合に、当該電極IDを記憶した電極IDに対応した筋電位を、外部接続部208を通じて外部端末215に送信する。
 外部端末215では、リハビリの必要な部位の情報に紐づけて実際の筋電位の情報を受信し、記憶する。実施例3であれば、患部の筋電位の情報を記憶し、実施例4であれば患部の筋電位および患部に対応づけた左右のもう一方の筋電位の情報も記憶する。
 データ量圧縮のため、筋電位のすべてではなくサンプリングデータでもよいし、一定計測期間の平均値のみを記憶するようにしてもよい。本実施例ではこうした筋電位情報を評価値として扱う。
 これらの患部の位置情報、筋電位情報を計測日時とともに記憶する。本実施例のソフトウェアは、これら情報を時系列で表示する手段(ステップ)を備える。すなわち、こうした筋電位情報を平均化し、計測日時とともに時系列で表示する手段を備える。こうすることで、被験者は、中長期で回復を実感できないという課題を克服し、日々発生する筋電位量が増加することを励みにリハビリ意欲を増進させることを期待できる。
[実施例7]
 次に本発明の実施例7について図11を参照して説明する。実施例7は、外部端末215上で動作するソフトウェアと協同して動作するネットワーク上のサーバ220に関するものであり、リハビリの被験者のモチベーションをあげる行為に関するものである。
 リハビリの被験者は、高齢者も多く、またリハビリ施設においてはリハビリが強制されるが、自宅での療養に段階が移行すると、リハビリへのモチベーションが低下し、回復が進まなくなるという課題がある。また、高齢者の中には、独居老人も多く、地域社会の人々との交流(コミュニティ)を持たず、リハビリへの意欲がわかないという課題もある。本実施例はこれを補うものである。
 実施例5では、外部端末215上にリハビリの時系列変化をリハビリ部位や印加電圧量を表示して時系列による日々の向上、回復を被験者のモチベーション向上につなげるものであったが、実施例7ではさらに、これら情報を用いて他人との状況の共有によるモチベーション向上を期待するものである。
 外部端末215は、搭載したソフトウェアを通じてネットワーク上のサーバ220に、リハビリ活動で記憶した計測日時情報、印加電圧、印加部位に関する情報を送信する。この送信行為は、リアルタイムでリハビリ計測時に行う、または、バッチ処理で一日一回行うことができる。また、上述した送信は、被験者が、外部端末215はアプリケーションを立ち上げたときに送信する構成とすることもできる。
 サーバ220には、被験者のIDと紐づけてこれら計測日時情報、印加電圧、印加部位の情報を記憶する。被験者の個人情報としてIDのほか、住所、氏名、性別、年齢等の情報もあわせて記憶することができる。年齢や性別の情報は、自分と境遇の似た人間を探すのに、役立たせることができる。サーバ220は、登録した被験者の識別情報と紐づけてこれら時系列情報を記憶する。
 次に本実施例のサーバ220の動作について説明する。被験者は外部端末215から自らと境遇の似た人間を検索する要求をサーバ220に送信する。境遇の似た人間とは、例えばリハビリの電圧印加部位が類似した人間である。
 サーバ220では、被験者のIDから当該被験者の電圧印加部位情報を取り出し、これと同一もしくは類似の部位の被験者の、リハビリ日時、印加部位、印加電圧に関する情報を抽出し、時系列のグラフを生成する。生成したグラフは、外部端末215に送信され、外部端末215の表示装置に表示される。なお、類似の部位とは、例えば上腕と下腕、ないし下肢全体と足の指といったように近い部位のことである。これらはあらかじめ類似部位の情報としてサーバ220に登録しておき、随時データ照会をかけることで検索できるようにする。
 上述したことにより、被験者は、自分と類似の境遇にある人間が日々さぼらずにリハビリに励み、回復している様子を、外部端末215の表示装置に表示されたグラフとして見ることで自分の未来への希望を持つことができる。
 さらに、抽出する情報には、年齢や性別情報も検索対象に含めてもよい。年齢や性別によっても回復度合いは異なるため、より親近感をもって他人のデータを励みにできるからである。これら検索は、被験者が希望し、データ提供している他の被験者の同意がとれる場合に限って、検索キーとすることができる。同意取得の方法としては、例えば、データ提供をしている他の被験者に対してサーバ220から、検索結果としてデータ共有してもよいか許諾要求を発信することが考えられる。この際、サーバ220からの許諾要求には、データ共有を要求する被験者の年齢、性別、患部部位等、個人情報の特定にまでは至らないものの、境遇を類推するに必要は情報を含めることもできる。
 リハビリにおいては、特に高齢者では孤独感や疎外感からやる気が減衰することもある中、境遇が似たものかどうかという情報によって、データ共有をきっかけとしたリハビリに限らない人生のひろがりのきっかけを得ることにもつながるため、個人情報よりはるかに判断要素として重要という効果がある。
 サーバ220では、データ共有を要求されている他の被験者が同意した場合、データ共有要求した被験者と要求された被験者のIDを紐づけて、共有フラグを立てて保存する。この共有フラグは、以後一方の被験者からの検索要求に対する検索結果表示に含めるか否かの判定に用いる。
 また、類似の境遇のデータを閲覧した被験者が、サーバ220を経由して類似の境遇を持つ別のリハビリ療養者に対してメッセージを送れる機能を付加することもできる。同じ境遇の者同士が励ましあうことが、また、リハビリのモチベーションを高め、さらに新たなコミュニティ形成のきっかけづくりにもつながることを期待できる。
[実施の形態8]
 次に、本発明の実施例8について説明する。本実施例は、実施例6および実施例7にさらにリハビリの継続意欲を増進させるゲーム要素を加えたものである。図11を用いて説明したサーバ220では、図11に示したデータ構成に加えて、図12に示すように、IDと紐づけて性別、年齢のほか、被験者のログイン日時、リハビリ開始時刻、リハビリ終了時刻の情報を記憶する。リハビリ開始時刻、リハビリ終了時刻は、リハビリ計測日時の最初の時刻を開始時刻として、最後の時刻を終了時刻として記憶する。
 また、図13は、被験者のIDと各種アイテムのID(itemID)の情報とを紐づけるテーブルを示している。ここでいう各種アイテムとは、ソフトウェア上で被験者への報償として表現される仮想物品であって、どのようなものでもよいが、例えばメダル、パズルの部品、アバター用の装飾品等のものである。特に、各種アイテムに関連性をもたせ、一定数集めることで1つの集合的意味を持たせると、被験者の収集意欲が増進し、後述する他者との交換意欲にもつながる。
 各種アイテムに関連性を持たせる例としては、例えばメダルに各種の色があり、銅を3つ集めると銀に、銀を3つ集めると金に変化するようにアイテム間のランクづけという関連性を持たせたり、アバター用のアイテムとしてサングラス、帽子、ジャケット、スカート等、キャラクターに装着させるものという関連性を持たせたり、もしくはアイテムがパズルの部品であってそれぞれの役割が決まっていて全体で1つの絵が完成する、といったように1つの目的物に対する関連性を持たせるといったことが考えられる。
 被験者がアイテムを保有していることの表現を、図13を用いて説明する。例えば、金メダルのitemIDが1の場合、item1にフラグとして1を立てた状態が、金メダルを1個保有している状態、0を立てた状態が金メダルを保有していない状態である。
 次に各種アイテムを保有するまでの動作について説明する。各種アイテムを収集しようとする感情をわき上がらせてリハビリへの取り組みを促進するため、被験者のリハビリ活動の状況をアイテム獲得の契機とする。
 このアイテム獲得契機の判定方法は、例えばログインの連続日数に対して与える。リハビリは継続して取り組むことが重要であり、断続的に行うより継続して行う方が、効果が大きいからである。例えば、3日連続のログインに対して、1つのアイテム獲得契機を与える。
 また、ログインだけでは、実際のリハビリ活動につながらないため、図12に例示したリハビリ開始時刻とリハビリ終了時刻との差が、一定期間、例えば30分以上のものを1回のリハビリとしてカウントし、一定回数リハビリを行ったことをもって、アイテム獲得契機とすることができる。これは、ある程度の時間、リハビリに取り組むことを継続することがリハビリには重要なためである。
 サーバ220は、こうしたアイテム獲得契機判定機能を備え、被験者がアイテム獲得契機の条件を満たしたと判定した場合に、被験者IDに対してアイテムを付与する。すなわち、アイテムIDのいずれかに1を加える。どのアイテムを獲得(提供)するかは、乱数によって決定することができる。また、どのアイテムを獲得するかは、ある程度の偏差をつけて、取得しやすいアイテムと、取得しにくいアイテムとを設けることもできる。このようにして被験者ごとにリハビリの状況に応じてアイテムを提供していく。
 サーバ220は、被験者のIDごとに、上述したitemIDのフラグ状況を抽出して、被験者の外部端末215に表示命令を送信する。外部端末215では、各itemIDに対応する画像を、外部端末215の記憶回路もしくはサーバ220から読みだして、外部端末215の画面上に表示する。例えば、各種アイテムがパズルのピースの場合、1つの絵の中で被験者が保有している各種アイテムの画像を1つの絵の特定の場所に表示していく。被験者は、自分が収集した各種アイテムを画面上で確認することで、収集意欲が掻き立てられ、さらなるリハビリへのモチベーションを持つこととなる。
 以上の通り、被験者は、リハビリの状況に応じて各種アイテムを獲得することができるが、実施例7と組み合わせることで、さらにリハビリ意欲を増進させることが期待できる。実施例7では同じくリハビリに励む他人とのコミュニティ形成について説明した。一方、実施例8では各種アイテムの収集によるモチベーション向上について説明したが、どのようなアイテムを獲得できるかは、被験者の意志とは無関係に乱数によって決定される例を説明した。このため、被験者にとっては望まないアイテムが獲得され、また、重複して複数同じアイテムが獲得される状況もありうる。
 しかし、これが他人にとってはほしいアイテムであることもあるため、このようなコミュニティの中で、アイテムの交換を可能とすることもできる。具体的には、少なくとも2名の被験者間で、互いに通信機能によって意思確認を行った上で、交換対象のアイテムを選択する。通信機能に限定はないが、例えば、実施例7で説明したメッセージを送れる機能を用いてもよい。
 選択されたアイテムの交換は、サーバ220において、互いの被験者IDに紐づくitemIDの数を変動させることで実現する。例えば、被験者Aのitem1を1増加させ、被験者Bのitem1を1減少させる。そして、被験者Aのitem2を1減少させ、被験者Bのitem2を1増加させる処理を行うことで、被験者Aのitem2と被験者Bのitem1の交換を実現できる。
 以上、8つの実施例を説明したが、これらは本発明の意義を変更することなく適宜変更可能であり、またこれら実施例を組み合わせて実施することを妨げるものではない。
 なお、上述した実施の形態に係る電気刺激装置の特定回路、印加回路、記憶回路、受付回路、出力回路は、図14に示すように、CPU(Central Processing Unit;中央演算処理装置)301と主記憶装置302と外部記憶装置303とネットワーク接続装置304となどを備えたコンピュータ機器とし、主記憶装置302に展開されたプログラムによりCPU301が動作する(プログラムを実行する)ことで、上述した各機能(電気刺激印加)が実現されるようにすることもできる。上記プログラムは、上述した実施の形態で示した電気刺激印加方法をコンピュータが実行するためのプログラムである。ネットワーク接続装置304は、ネットワーク305に接続する。また、各機能は、複数のコンピュータ機器に分散させることもできる。
 また、上述した実施の形態に係る電気刺激装置は、FPGA(field-programmable gate array)などのプログラマブルロジックデバイス(PLD:Programmable Logic Device)により構成することも可能である。例えば、FPGAのロジックエレメントに、特定回路、印加回路、記憶回路、受付回路、出力回路の各々を備えることで、電気刺激装置として機能させることができる。特定回路、印加回路、記憶回路、受付回路、出力回路の各々は、所定の書き込み装置を接続してFPGAに書き込むことができる。また、FPGAに書き込まれた上記の各回路は、FPGAに接続した書き込み装置により確認することができる。
 以上に説明したように、本発明によれば、筋電位を測定するための複数の電極が固定されて、複数の電極を対象者の体表面に装着するための布を用い、筋電位が測定された電極を特定するので、より容易にリハビリの必要な部位への電気刺激ができるようになる。
 なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。
[参考文献1]:筋電図の臨床応用、(2)表面筋電図による筋活動の評価、[令和元年7月5日検索]、(https://www.sakaimed.co.jp/knowledge/surface-electromyogram/clinical/clinical02/)。
 100…電気刺激制御装置、101…複数の電極、102…特定回路、103…印加回路、104…記憶回路、105…受付回路、106…提示装置、107…出力回路、111…布。

Claims (8)

  1.  筋電位を測定するための複数の電極と、
     前記複数の電極が固定されて、前記複数の電極を対象者の体表面に装着するための布と、
     前記複数の電極の中より、筋電位が測定された電極を特定する特定回路と
     を備える電気刺激装置。
  2.  請求項1記載の電気刺激装置において、
     前記特定回路が特定した電極に信号を印加する印加回路をさらに備えることを特徴とする電気刺激装置。
  3.  請求項2記載の電気刺激装置において、
     前記特定回路は、前記複数の電極の中より、設定されている基準値より大きい筋電位が測定された電極を特定する
     ことを特徴とする電気刺激装置。
  4.  請求項2または3記載の電気刺激装置において、
     印加の対象となる電極を識別する識別情報を記憶する記憶回路を備え、
     前記印加回路は、前記記憶回路に記憶されている識別情報で識別される電極の中で、前記特定回路が特定した電極に信号を印加する
     ことを特徴とする電気刺激装置。
  5.  請求項4記載の電気刺激装置において、
     前記複数の電極の中の対象となる電極の指示を受け付けて、受け付けた指示の電極を識別する識別情報を前記記憶回路に記憶する受付回路を備える
     ことを特徴とする電気刺激装置。
  6.  請求項1~5のいずれか1項に記載の電気刺激装置において、
     前記複数の電極の各々の位置に対応して配置された複数の提示装置と、
     前記複数の提示装置の中の、前記特定回路が特定した電極の位置に対応した提示装置に、刺激情報を出力する出力回路と
     を備え、
     前記提示装置は、前記刺激情報を受け付けて、前記刺激情報を受け付けたことを提示する
     ことを特徴とする電気刺激装置。
  7.  請求項6記載の電気刺激装置において、
     前記提示装置は、発光することで前記刺激情報を受け付けたことを提示することを特徴とする電気刺激装置。
  8.  請求項1~7のいずれか1項に記載の電気刺激装置において、
     前記布は、前記布を前記対象者に着脱可能に取付けるための面ファスナーを供えることを特徴とする電気刺激装置。
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