WO2023074734A1 - マッサージ装置 - Google Patents

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WO2023074734A1
WO2023074734A1 PCT/JP2022/039901 JP2022039901W WO2023074734A1 WO 2023074734 A1 WO2023074734 A1 WO 2023074734A1 JP 2022039901 W JP2022039901 W JP 2022039901W WO 2023074734 A1 WO2023074734 A1 WO 2023074734A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
subject
current
massage device
jacobian matrix
pressure
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/039901
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
昌宏 武居
Original Assignee
国立大学法人千葉大学
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 国立大学法人千葉大学 filed Critical 国立大学法人千葉大学
Publication of WO2023074734A1 publication Critical patent/WO2023074734A1/ja

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/053—Measuring electrical impedance or conductance of a portion of the body
    • A61B5/0536—Impedance imaging, e.g. by tomography
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H7/00—Devices for suction-kneading massage; Devices for massaging the skin by rubbing or brushing not otherwise provided for

Definitions

  • the present invention relates to a massage device.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2021-174582 filed in Japan on October 26, 2021, the content of which is incorporated herein.
  • the massage applies pressure to the subject from the outside using fir balls, airbags, etc.
  • the muscle and fat of the subject can be massaged, and the interstitial fluid, lymphatic fluid, and venous blood in the muscle or fat can be circulated.
  • IPC intermittent pneumatic compression
  • Patent Literature 1 discloses a plurality of air bags that are wound around an object to be acted upon and a plurality of switching valve devices that individually supply and exhaust air to and from these air bags through air supply pipes.
  • an air pressure source device connected to the switching valve device, a pressure sensor attached to the air supply pipe, detection means for detecting an abnormality by detecting a pressure change state by the pressure sensor during operation, and the detection means
  • An air massager is disclosed which is characterized by comprising alarm means for issuing an alarm when an abnormality is detected, and time display means for measuring and displaying elapsed time starting from the time of the occurrence of the abnormality.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and aims to provide a massage device capable of measuring changes in the distribution of interstitial fluid, lymph, and venous blood in a living body due to massage.
  • a massage device includes a plurality of pressing units that press against a subject, an in vivo measuring unit that measures changes in biological information of the subject due to the pressing, wherein the in vivo measurement unit comprises one or more electrical impedance tomography sensors, and the electrical impedance tomography sensors comprise four or more electrodes.
  • the massage device may include two or more of the electrical impedance tomography sensors.
  • the massage device may include the pressing portion between the electrical impedance/tomography sensors.
  • the pressing portion may be a single airbag.
  • the pressing portion may be composed of two or more airbags, and each of the airbags may apply a different pressure. good.
  • the electrodes may be evenly spaced apart.
  • ⁇ 7> The massage device according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 6> above, wherein the in vivo measurement unit applies a current or a potential difference between the electrodes, and when applying the current, the current is applied
  • the potential difference and phase may be measured based on the voltage measurement pattern, and when the potential difference is applied between the electrodes, the current and phase may be measured based on the voltage application current measurement pattern.
  • the massage device includes the predetermined current application voltage measurement pattern or the voltage application current measurement pattern, the mesh coordinates obtained by dividing the contour of the subject, and each of the Based on the coordinates of the electrodes, the Jacobian matrix calculator for calculating the Jacobian matrix of the subject, the Jacobian matrix of the subject calculated by the Jacobian matrix calculator, and the in vivo measuring unit. and an electric property distribution calculator for calculating an electric property distribution, which is the biological information, from the potential difference and phase or the current and phase.
  • the Jacobian matrix calculator may calculate the Jacobian matrix using machine learning.
  • a massage device capable of measuring changes in the distribution of interstitial fluid, lymph, and venous blood in the body due to massage.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a massage device according to a first embodiment; FIG. It is a schematic diagram of the pressure measurement part which concerns on 1st Embodiment.
  • 1 is a schematic diagram of an electrical impedance tomography sensor according to a first embodiment; FIG. It is a figure for demonstrating a current application voltage measurement pattern.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a dataset I of known leg contours ⁇ and a dataset J of Jacobian matrices of known leg interiors ⁇ ; 4 is a flow chart of calculation of the Jacobian matrix J* in the Jacobian matrix calculator.
  • It is a schematic diagram of the massage apparatus which concerns on 2nd Embodiment. It is a schematic diagram of the massage apparatus which concerns on 3rd Embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic diagram of an electrical impedance tomography sensor according to a fourth embodiment; It is a schematic diagram of the massage apparatus which concerns on 5th Embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic diagram of an electrical impedance tomography sensor according to a fifth embodiment; 1 is a schematic diagram of a massage device used in Examples.
  • FIG. FIG. 4 is a diagram showing changes in airbag pressure during massage.
  • FIG. 4 is a diagram showing temporal changes in electrical conductivity distribution of the subject's calves obtained by electrical impedance tomography measurement during massage.
  • FIG. 4 is a diagram showing temporal changes in electrical conductivity distribution of the subject's thigh obtained by electrical impedance tomography measurement during massage.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the spatial average conductivity ⁇ > in the calf, the pressure of each airbag, and time.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the spatial average electrical conductivity ⁇ > in the thigh, the pressure in each chamber, and time.
  • the massage device 100 includes a pressure measurement section 30 and a measurement calculation section 50 .
  • the measurement calculator 50 includes a Jacobian matrix calculator 3 , an electrical property distribution calculator 4 , and an output unit 5 .
  • the measurement calculation unit 50 of the massage device 100 includes, for example, a Central Processing Unit (CPU), a Read Only Memory (ROM), a Random Access Memory (RAM), and a Hard Disk Drive (HDD)/Solid State Drive (SSD).
  • the Jacobian matrix calculator 3, the electrical property distribution calculator 4, and the output unit 5 are realized by executing a predetermined program in the CPU.
  • the program may be acquired via a recording medium or via a network.
  • a dedicated hardware configuration for realizing the configuration of the massage device 100 may be used. Each part will be described below.
  • FIG. 2 shows a schematic diagram of the pressure measuring unit 30.
  • characteristic parts may be shown enlarged for convenience in order to make the characteristics easier to understand, and the dimensional ratio of each component may differ from the actual one.
  • the materials, dimensions, etc. exemplified in the following description are examples, and the present invention is not limited to them, and can be implemented with appropriate changes within the scope of the present invention.
  • the pressure measuring unit 30 includes an in-vivo measuring unit 1 that measures a change in the subject's biological information due to pressure, a plurality of pressing units 20 that press the subject, and controls the pressure of the pressing units 20. and a pressing control unit 25 for pressing the button.
  • a direction parallel to the floor surface F is defined as an x direction
  • a direction perpendicular to the x direction along the floor surface F is defined as a y direction.
  • the z-direction is a direction perpendicular to the floor surface F.
  • the z-direction is a direction perpendicular to the x-direction and the y-direction.
  • the +z direction may be expressed as “up” and the ⁇ z direction as “down”. Up and down do not necessarily match the direction in which gravity is applied.
  • the pressing part 20 is not particularly limited as long as it can press the person to be treated, and known pressing means used for massage can be used.
  • Examples of the pressing portion 20 include an airbag and a massage ball.
  • the airbag is preferable because it can apply appropriate pressure to the subject by inflating and deflating. In this embodiment, an airbag will be described as an example.
  • the pressing portion 20 consists of one airbag 21 .
  • Each pressing portion 20 is connected to a pressing control portion 25 via a channel 22 .
  • the number of pressing parts 20 is, for example, two or more, preferably four or more.
  • the upper limit of the number of pressing portions 20 is not particularly limited, it is 20, for example.
  • the pressing part 20 may be provided with a pressure sensor (not shown) for measuring the pressure applied to the subject. By equipping the pressing part 20 with a pressure sensor, it is possible to grasp the relationship between the applied pressure and the change in the biological information in more detail.
  • the pressing portion 20 is arranged on the leg of the subject. In this embodiment, it is arranged so as to cover the circumference of the operator (the circumference of the leg). Since the pressing portion 20 is composed of one airbag 21, the periphery of the leg on which the pressing portion 20 is arranged is pressed with a uniform pressure.
  • a plurality of pressing parts 20 are arranged at intervals in the longitudinal direction of the legs of the subject.
  • the leg refers to the portion below the crotch.
  • a leg is the part of the human body that extends from the thigh to the ankle.
  • the longitudinal direction of the leg refers to the direction from the thigh to the calf when the practitioner stands upright.
  • the pressing part 20 is preferably arranged between the electrical impedance/tomography sensors 10 .
  • the pressing portions 20 By arranging the pressing portions 20 in this way, it is possible to grasp which side of the electrical impedance tomography sensor 10 the interstitial fluid, the lymph fluid, and the venous blood have moved due to the pressing.
  • the pressing control unit 25 temporally and spatially controls the pressure of each pressing unit 20 so that interstitial fluid, lymph, and venous blood can be circulated. Temporal and spatial pressure application methods are not particularly limited as long as interstitial fluid, lymph, and venous blood can be circulated.
  • the pressing control unit 25 controls a pump (not shown) that sends air to the pressing unit 20 and an electromagnetic valve (not shown) that controls the amount of air sent into the pressing unit 20, thereby controlling the pressure of each pressing unit 20. do.
  • the in vivo measurement unit 1 includes one or more electrical impedance tomography sensors 10 and an electrical control unit 40 .
  • the in vivo measurement unit 1 includes one or more electrical impedance tomography sensors 10 and an electrical control unit 40 .
  • the interior of the subject's extremities can be visualized.
  • temporal changes in the visualized internal biological information for example, distribution of electrical properties such as distribution of electrical conductivity
  • changes in the distribution of interstitial fluid, lymph, and venous blood can be grasped.
  • the in-vivo measurement unit 1 is provided with two or more electrical impedance/tomography sensors 10 because it is possible to grasp the flow of interstitial fluid, lymph, and venous blood.
  • the in vivo measurement unit 1 After the subject wears the electrical impedance/tomography sensor 10, the in vivo measurement unit 1 applies a current or a potential difference between the electrodes 15, and when applying the current, based on the current application voltage measurement pattern described later.
  • the potential difference and the phase are measured and the potential difference is applied between the electrodes 15, it is preferable to measure the current and the phase based on the voltage application current measurement pattern described later.
  • the in-vivo measurement unit 1 uses a predetermined current application voltage measurement pattern (a pattern in which two electrodes are selected from a large number of electrodes in order, current is applied, and the potential difference is sequentially measured). , to measure the potential difference. At this time, it is desirable that the in-vivo measuring unit 1 also measure the phase (the time lag between the applied current and the measured potential difference).
  • the in-vivo measuring unit 1 is based on a predetermined voltage application current measurement pattern (a pattern in which two electrodes are selected in order from a large number of electrodes, a potential difference is applied, and the current is measured sequentially). , to measure the current.
  • the in-vivo measuring unit 1 preferably also measures the phase (the time lag between the applied potential difference and the measured current).
  • the phase the time lag between the applied potential difference and the measured current.
  • the electrical impedance tomography sensor 10 of the first embodiment includes four or more electrodes 15 (electrode number Q) and a support 17 .
  • the electrodes 15 are electrically connected to the electric control section 40 .
  • the material and shape of the electrodes 15 are not particularly limited as long as they can apply current or potential difference to the subject.
  • Examples of the electrodes 15 include metals such as Au, Ag, and Cu, conductive polymers, fibers whose surfaces are coated with metals, and fibers whose surfaces are coated with conductive polymers.
  • the number Q of the electrodes 15 is 4 or more. Since the number of electrodes 15 is four or more, it is possible to estimate the electric physical property distribution, which is the biological information of the subject, using the calculation result of the Jacobian matrix calculator 3, which will be described later. A larger number of electrodes is preferable in order to improve the accuracy of calculation.
  • the arrangement position of the electrode 15 is not particularly limited.
  • the electrodes 15 are preferably evenly spaced around the perimeter of the subject (here, the perimeter of the leg).
  • the electrical connection method between the electrode 15 and the electric control unit 40 is not particularly limited, and a known electrical connection method can be used.
  • each electrode 15 and the electric control unit 40 are connected by electric wires 41 .
  • Each electrical impedance tomography sensor 10 and the electrical control unit 40 are connected by a wire bundle 42 in which wires 41 are bundled.
  • the support 17 is not particularly limited as long as it can hold the electrode 15 .
  • the support 17 is preferably capable of arranging the electrode 15 in a region near the intended pressing region of the subject.
  • “can be placed in an area near the planned pressing area of the subject” means that when the subject wears the electrical impedance tomography sensor 10, the area near the scheduled pressing area of the subject is , means that the electrodes 15 are arranged.
  • the area near the intended pressing area is an area adjacent to the area to be pressed by the pressing part 20, and is an area where the distribution of interstitial fluid, lymph, venous blood, etc. is changed by pressing.
  • the area near the intended pressing area is, for example, an area within 0 cm or more and 10 cm or less from the pressing portion 20 .
  • the support 17 can apply a predetermined pressure to the extent that the electrode 15 can be brought into close contact with the subject. As a result, the adhesion between the electrodes 15 and the subject is improved, and the current or potential difference can be applied and the potential difference or current can be measured more accurately.
  • the material of the support 17 is not particularly limited, and insulators such as elastomer, leather, and cloth are preferable, for example.
  • the shape of the support 17 is not particularly limited, but examples thereof include a boot shape and a band shape.
  • the electric control unit 40 is, for example, a multiplexer for switching between a current applying electrode that applies a current (or a voltage applying electrode that applies a potential difference) and a voltage measuring electrode that measures the potential difference (or a current measuring electrode that measures the current). , an impedance analyzer that performs voltage (or current) and phase measurements.
  • An impedance analyzer is a component that measures impedance, that is, the ratio of a measured potential difference (applied potential difference) and an applied current (measured current), and its phase by changing the applied frequency and amplitude.
  • the electric control unit 40 executes a predetermined program in the CPU, for example, and controls the multiplexer and the impedance analyzer to measure impedance (ratio of potential difference and current, and measurement of phase thereof).
  • the electrical control unit 40 may be controlled only within the in vivo measurement unit 1 to perform impedance measurement, or the electrical control unit 40 may be controlled according to the program executed by the measurement calculation unit 50 to perform impedance measurement. good too.
  • a result of the impedance measurement is sent to the electrical property distribution calculator 4 .
  • a method of transmitting information to the electrical property distribution calculator 4 is not particularly limited.
  • the data may be sent from the electrical control unit 40 to the electrical property distribution calculation unit 4 of the measurement calculation unit 50 by wire, or may be sent wirelessly to the electrical property distribution calculation unit 4 of the measurement calculation unit 50 .
  • the electric control unit 40 applies a current between the electrodes 15 and measures the potential difference based on a predetermined current application voltage measurement pattern (a pattern indicating between which electrodes a current is applied and between which electrodes a potential difference is measured). Measure. Alternatively, the electric control unit 40 applies a potential difference between the electrodes 15 and measures the current based on a predetermined voltage application current measurement pattern. In the case of applying a current, and similarly in the case of applying a potential difference, between which electrodes 15 the current (potential difference) is applied and between which electrodes the potential difference (current) is measured is not particularly limited. It is preferable to apply a current (potential difference) to the electrodes 15 evenly and measure the potential difference (current).
  • “Evenly apply a current (potential difference) and measure the potential difference (current)” means to apply and measure the current potential difference so that all the electrodes 15 are used once for applying or measuring the current potential difference.
  • the current application voltage measurement pattern described below can also be applied to the voltage application current measurement pattern. Considering the effect on the living body and the simplicity of the device, it is preferable that the current value to be applied and the frequency of the applied current are, for example, an alternating current in the Hz band to the MHz band of 1.0 mA or less.
  • a current application voltage measurement pattern to the electrode 15 will be described using the electrode arrangement of FIG. 4 as an example.
  • the numbers representing the positions of the electrodes 15 are, for example, numbered counterclockwise from the reference first electrode.
  • the number M of current application voltage measurement patterns differs for each current application voltage measurement pattern.
  • Each current application voltage measurement pattern will be described below. Examples of current application voltage measurement patterns will be described below, but the present invention is not limited to the following current application voltage measurement patterns.
  • a current is applied between a pair of opposing electrodes.
  • a current is applied to opposing electrodes such as the 1st electrode and the 9th electrode, and the 2nd electrode and the 10th electrode.
  • the number of electrodes Q is 16, there are 8 patterns in total.
  • the potential difference is measured in electrode pairs such as the second electrode and the third electrode, the third electrode and the fourth electrode, excluding the electrode to which the current is applied, and the electrode pair from the second electrode and the third electrode to the 15th electrode. Since up to the electrode pair of the 16th electrode is measured, there are 13 voltage measurement patterns in one current application pattern.
  • the number of measurements (measurement patterns) M is 104 in total.
  • the measurement pattern becomes a voltage measurement pattern. If a current is measured by applying a potential difference, the measurement pattern is a current measurement pattern.
  • a current is applied between adjacent electrodes.
  • a current is applied to adjacent electrodes such as the first electrode and the second electrode, the second electrode and the third electrode, and so on.
  • the number of electrodes Q is 16, there are 16 patterns in total.
  • the potential difference is measured in electrode pairs such as the 3rd and 4th electrodes excluding the electrode to which the current is applied, and measured from the 3rd and 4th electrodes to the 15th and 16th electrodes, so that one current There are 13 voltage measurement patterns in the application pattern. Therefore, in the case of the adjacent method, the number of measurements (measurement patterns) M is 208 in total.
  • the current application voltage measurement pattern by the reference method will be explained.
  • the potential difference is measured in all combinations between the reference electrode and the electrodes other than the reference electrode.
  • a current is applied between a reference electrode and an electrode other than the reference electrode, such as the 1st electrode and the 2nd electrode, the 1st electrode and the 3rd electrode, and so on. do.
  • the number of electrodes Q is 16, there are 16 patterns in total.
  • the potential difference is measured in electrode pairs such as the 3rd and 4th electrodes, excluding the electrodes to which the current is applied, from the 3rd and 4th electrode pairs to the 15th and 16th electrode pairs. Therefore, there are 13 voltage measurement patterns in one current application pattern. Therefore, in the reference method, the number of measurements (measurement patterns) M is 208 in total.
  • the Jacobian matrix expresses how much the measured potential difference (or the measured current when voltage is applied) changes with respect to changes in electrical properties distributed in space (conductivity, permittivity) with respect to the standard. Sensitivity matrix shown.
  • the Jacobian matrix (sensitivity matrix) of the subject differs depending on the spatial distribution and body shape of the subject's electrical properties, and if the Jacobian matrix of the subject is known, the electrical property distribution can be calculated.
  • the Jacobian matrix calculation unit 3 calculates a predetermined current application voltage measurement pattern (or voltage application current measurement pattern), mesh coordinates obtained by dividing the contour of the subject measured in advance, and coordinates of the electrodes 15.
  • the Jacobian matrix calculation unit 3 (1) calculates the Jacobian matrix J* using the following formula (9) based on an X-ray image or an MRI image of the inside of the leg of the person to be treated, which has been taken in advance, and obtains the Jacobian matrix J* can be customized (customized Jacobian matrix J*);
  • the 3D bone position information and the leg contours ⁇ of all shapes G are taken as a first database.
  • a data set J) of matrices may be created, and from the second database, the optimal Jacobian matrix J* for the subject may be selected for the leg contour ⁇ of the subject using machine learning or the like.
  • the contour of the leg of the subject ⁇ refers to the contour of the leg of the subject in the area where the electrode 15 is arranged.
  • the case of legs will be described as an example, but the present invention can also be applied to arms, abdomen, and the like. When applying to the arm, use the arm contour, and when applying to the belly, use the belly contour.
  • the leg of the subject will be described as an example, but the present invention can be applied not only to the leg, but also to the arm, stomach, and the like.
  • the first database for example, for publicly available leg contour information of a healthy person of a specific age, nationality, or gender (for example, a publicly available 3D image of a leg), fat Preparing information of G leg contours ⁇ of various shapes (geometry) assuming a person or a thin person (for example, an image processed by assuming a fat or thin person from a publicly available 3D image) do.
  • the leg contour ⁇ g of the g-th geometry depending on the Q electrodes 15, divide its interior ⁇ g into a two-dimensional mesh so as to obtain a suitable resolution.
  • the region containing the known leg contour ⁇ g is divided into 64 segments in the x direction and 64 segments in the y direction, for a total of 4096 points to create a mesh n. (1 ⁇ n ⁇ N). N in this case is 4096.
  • the number and shape of meshes can be appropriately set according to the number of electrodes 15 and the required resolution. Note that this operation may be performed within the first database, or may be performed within the following second database.
  • the dataset I of known leg contours ⁇ is a matrix consisting of data of known leg contours ⁇ with elements of (Q + 2) ⁇ N (number of spatial meshes) ⁇ G (number of geometries in the first database). be.
  • Q is the number of contour measurement points and may be different from the number of electrodes.
  • the data set I of the leg contour ⁇ consists of the measured subject's contour ⁇ , the N mesh coordinates (x n , yn ) obtained by dividing the leg interior ⁇ from the leg contour ⁇ , and It is composed of the distance r from the origin O to each electrode 15 .
  • the meaning of 2 in Q+2 is the coordinate position (x n , y n ) in the g-th geometry n-th mesh, and the meaning of Q is the radius r of the contour measurement point Q in the g-th geometry.
  • Data set I is represented by the following formula (1).
  • I g is the input variable at the known leg contour ⁇ g and is given by equation (2) below.
  • I g n in equation (2) is the input variable of mesh n in the known leg contour ⁇ g and is expressed in equation (3) below.
  • X g n in equation (3) denotes the Cartesian coordinates (x n , y n ) of mesh n at the known leg contour ⁇ g and is given by equation (4) below.
  • r g in Equation (3) is the distance from the origin of the electrode 15 placed on the known leg contour ⁇ g , and is represented by Equation (5) below.
  • Q in Equation (5) indicates the number of contour measurement points (which may be the same as the number of electrodes).
  • T indicates transposition of matrix elements
  • R on the right side indicates a set of real numbers
  • superscripts indicate matrix elements or column vector elements
  • subscripts indicate row vector elements. show.
  • the dataset J of the Jacobian matrix of the known leg interior ⁇ can be obtained, for example, by calculating the Jacobian matrix J using the finite element method from the first database described above and the leg contour ⁇ of any shape to obtain the known Jacobian matrix
  • the known leg contour ⁇ be ⁇ g (1 ⁇ g ⁇ G).
  • G is the number of known leg contours ⁇ in the dataset, eg 100 to 10000;
  • the type of ⁇ g and the number of Gs can be modified as appropriate.
  • the dataset J of the Jacobian matrix of the known internal leg ⁇ is a known sensitivity matrix with elements of M (the number of current application voltage measurement patterns) ⁇ N (the number of spatial meshes) ⁇ G (the number of the first database) be.
  • Data of a plurality of Jacobian matrices J obtained by the finite element method or the like from a plurality of known specimen leg contours ⁇ .
  • the Jacobian matrix data set J is a sensitivity matrix of a predetermined current application voltage measurement pattern (or voltage application current measurement pattern).
  • the Jacobian matrix J of the leg contour ⁇ is represented by the following equation (6).
  • M in Equation (6) indicates the number of current application voltage measurement patterns
  • N indicates the number of meshes
  • G indicates the number of geometries.
  • the Jacobian matrix J g of geometry g (1 ⁇ g ⁇ G) is given by Equation ( 7)
  • the Jacobian matrix J g n of mesh n (1 ⁇ n ⁇ N) of geometry g (1 ⁇ g ⁇ G) is given by , as shown in equation (8).
  • the Jacobian matrix element J g nm in the current application voltage measurement pattern m (1 ⁇ m ⁇ M) of the mesh n (1 ⁇ n ⁇ N) of the geometry g (1 ⁇ g ⁇ G) and the following formula (9) is used and calculated.
  • ⁇ n indicates conductivity in mesh n as an example of electrical property distribution, but other electrical property distributions (conductivity difference distribution ⁇ , permittivity distribution, permittivity difference distribution, phase distribution, phase difference distribution) It's okay.
  • a n indicates the n-th mesh area, but if simple calculation is desired due to the calculation cost, the mesh area in the xy direction may be used for approximation in the z direction.
  • Vm(e, d) indicates the measured potential difference V in the current application voltage measurement pattern m.
  • e indicates a current application electrode pair in the current application voltage measurement pattern m
  • d means a voltage measurement electrode pair in the current application voltage measurement pattern m.
  • V(i e ) denotes the potential difference between the voltage-measuring electrode pair d induced by the current application to the current-applying electrode pair e.
  • V(i d ) is the potential difference between the current application electrode pair e induced by the current application to the voltage measurement electrode pair d.
  • ⁇ is the Nabla symbol and the differential operator.
  • the nearest neighbor search method is not particularly limited, but includes the K-nearest neighbor method, approximate nearest neighbor search, locality-sensitive hash, kd-tree, and the like.
  • the case of using a neural network corresponds to, for example, the above-mentioned "made-to-order Jacobian matrix J*". That is, the spatial position information of tissues such as fat, muscle, and bone is known from the X-ray image or MRI image of the inside of the leg of the subject himself/herself taken in advance, and the spatial position information of conductivity and permittivity is also known. .
  • the voltage value when a current is applied between the electrodes is known by actually measuring the subject himself/herself, or even if the voltage value is not actually measured, the electromagnetism It becomes known by using calculation or the like. That is, the Jacobian matrix J* is a physical quantity that connects the spatial position information of conductivity and permittivity, which is the input value, and the spatial position information of the tissue, which is the output value. Even without it, J* can be obtained by using a neural network.
  • the K nearest neighbors method will be described as an example.
  • the Jacobian matrix calculator 3 divides the subject's leg contour ⁇ * so that it has the same number of meshes N as the data set of the known leg contour ⁇ g .
  • an input variable I * is created from the mesh n based on a predetermined current application voltage measurement pattern m and the coordinates of the electrode 15 (S12).
  • the input variable I * is an input variable in the subject's leg contour ⁇ * and is represented by the following equation (10).
  • I * n in equation (10) is an input variable of mesh n in the subject's leg contour ⁇ , and is represented by equation (11) below.
  • X* n in equation (11) represents the Cartesian coordinates (x* n , y* n ) of mesh n in the subject's leg contour ⁇ and is expressed by equation (12) below.
  • T indicates the transpose of the matrix elements.
  • r * in the formula (11) is the distance from the origin O of the electrode 15 (more precisely, the contour measurement point) placed on the leg contour ⁇ of the subject, and is expressed by the following formula (13). be.
  • Q in Equation (13) indicates the number of electrodes 15 (more precisely, contour measurement points).
  • the Euclidean distance matrix C is represented by the following equation (14), and indicates input variables I g nm of K clusters with a small Euclidean distance from I * nm .
  • the number of clusters K is not particularly limited, and is five, for example.
  • the Euclidean distance matrix C is composed of K ⁇ N elements with the number of clusters K and the number of meshes N determined independently.
  • the Euclidean distance matrix Cn in the mesh n (1 ⁇ n ⁇ N) is represented by the following equation (15), which indicates the Euclidean distance between I g n and I * n , and the measured I * of the subject and the geometry g Determine the dataset I g of known leg contours ⁇ for (1 ⁇ g ⁇ G) to be minimized.
  • J g n denotes the Jacobian matrix of the current applied voltage measurement pattern m in mesh n at the known leg contour ⁇ g .
  • the Jacobian matrix calculator 3 determines whether the number of n is equal to the number of meshes N (S16). If n is not equal to N, the number of n is incremented by one and the process returns to S15 (S16). If n is equal to N, then it is determined whether m is equal to the number M of current application voltage measurement patterns (S17). If m and M are not equal, increase the number of m by one and return to S14 again (S17). When n and m are equal to N and M, respectively, the Jacobian matrix calculator 3 finishes calculating the subject's Jacobian matrix J * (S18). Send J * .
  • the Jacobian matrix J is calculated by a normal personal computer using the above equation (9) without using machine learning, the calculation takes more than 5 minutes.
  • the Jacobian matrix J * of the subject can be calculated in a short time with high accuracy.
  • the electric physical property distribution calculation unit 4 uses the Jacobian matrix J * of the subject sent from the Jacobian matrix calculation unit 3 and the potential difference and phase (or current and phase) measured by the in vivo measurement unit 1 to calculate the subject to be treated. Calculate the electrical property distribution of the person.
  • the electrical property distribution includes, for example, a conductivity distribution ⁇ , a conductivity difference distribution ⁇ , a permittivity distribution, a permittivity difference distribution, a phase distribution, a phase difference distribution, and the like.
  • the conductivity and the conductivity difference (the conductivity at time t with respect to the reference at time t0 ) may be distinguished from each other, and ⁇ will be used as a symbol representing the difference.
  • the following description focuses on the conductivity difference distribution ⁇ .
  • the problem of obtaining the conductivity difference distribution ⁇ from the known subject's Jacobian matrix J * and the measured known potential difference ⁇ V (the potential difference at time t with respect to the reference at time t 0 ) is called the inappropriate inverse problem, For example, it can be obtained using iterative calculation.
  • the number of repetitions is indicated by the number on the right.
  • the initial conductivity difference distribution ⁇ 0 at the 0th repetition (the upper right number is the number of repetitions) is calculated from the following equation (17) using the subject's Jacobian matrix J * .
  • T indicates a transposed matrix.
  • ⁇ V in Equation (17) is a column vector having M elements of a predetermined current application voltage measurement pattern (or voltage application current measurement pattern) as shown in Equation (18) below.
  • ⁇ Vm in equation (18) There are two ways to process ⁇ Vm in equation (18), ie, a constant applied current frequency and using a measurement time difference, and a constant measurement time and several applied current frequency differences.
  • a method using the measurement time difference will be described. Using the measured potential ⁇ V m (t 0 ) at time t 0 of the current application voltage measurement pattern m (0 ⁇ m ⁇ M) as a reference, the measured potential at time t Using the measured potential difference ⁇ V of the time difference from ⁇ V m (t), it is expressed by the following equation (19).
  • Equation (19) is the current application voltage measurement pattern.
  • the conductivity difference distribution ⁇ of the subject is calculated using the following equation (20), with the initial conductivity difference distribution ⁇ of 0 as the start of the number of repetitions.
  • i in Equation (20) represents the number of iterations.
  • R is a regularization matrix
  • ⁇ is an arbitrary parameter for converging calculations, eg, 0.01.
  • R for example, is represented by Equation (21) below and is a function of the known subject's Jacobian matrix J * .
  • the calculated distribution of electrical properties of the subject (here, distribution of electrical conductivity difference ⁇ ) is sent to the output unit 5 .
  • the output unit 5 outputs electrical property distributions such as conductivity distribution ⁇ , conductivity difference distribution ⁇ , permittivity distribution, permittivity difference distribution, phase distribution, and phase difference distribution calculated by the electric property distribution calculation unit 4 .
  • These electrical property distributions are represented by a 3D (three-dimensional) image in two-dimensional space and time, a 3D image fixed in time, a 1D (one-dimensional) value obtained by spatially averaging the image in the two-dimensional space, and a time
  • These outputs may be displayed after being converted into time-averaged values or the like.
  • a two-dimensional image or the like may be displayed for each electrical impedance/tomography sensor 10 .
  • the output destination of the output unit 5 is not particularly limited.
  • the output destination may be a display unit such as a liquid crystal display, or a storage device such as an HDD.
  • ⁇ > may be used as a symbol for spatial average.
  • the massage device 100 has been described in detail above. Since the massage device 100 can grasp changes in biological information (changes in electric physical property distribution) inside the massager, the subject can grasp whether or not interstitial fluid, lymph, and venous blood have sufficiently perfused. . In addition, since the massage device 100 is provided with two or more electrical impedance tomography sensors 10, it is possible to ascertain in which direction the interstitial fluid, the lymphatic fluid, and the venous blood flowed by pressing.
  • an airbag is used as the pressing portion 20, but the pressing portion 20 may be a massage ball. Further, in the first embodiment, since the airbag is used, the channel 22 is used. However, if the pressing part 20 can be electrically driven, an electric wire may be used instead of the channel 22 . Although there are three electrical impedance tomography sensors 10 in the first embodiment, the number may be one. Even if there is only one electrical impedance tomography sensor 10, it is possible to measure changes over time in biological information due to pressure. Although the massage device 100 according to this embodiment is worn on the leg, it may be worn on the arm, stomach, or the like. In that case, the contours used to calculate the Jacobian matrix are the contours of the arms, the contours of the belly, and the like.
  • a massage device 100A includes a pressure measurement section 30A and a measurement calculation section 50A.
  • the measurement calculation unit 50A includes a Jacobian matrix calculation unit 3, an electrical property distribution calculation unit 4A, and an output unit 5.
  • the same reference numerals are assigned to the same components as in the first embodiment, the description thereof is omitted, and only the different points will be described.
  • the pressure measurement unit 30A includes an in vivo measurement unit 1, a plurality of pressure units 20, and a pressure control unit 25A.
  • the pressing control unit 25A temporally and spatially controls the pressure of each pressing unit 20 so that interstitial fluid, lymph, and venous blood can be circulated.
  • the pressing control unit 25A controls the pressure of the pressing unit 20 based on the electric physical property distribution of the subject sent from the electric physical property distribution calculating unit 4A of the measurement calculating unit 50A. For example, when the electrical property distribution obtained by the electrical impedance tomography sensor 10 changes little over time (when circulation of interstitial fluid, lymphatic fluid, and venous blood is not sufficient), the electrical property distribution that changes little over time is The pressure of the pressing portion 20 adjacent to the obtained electrical impedance tomography sensor 10 is controlled to press so that interstitial fluid, lymph, and venous blood can circulate.
  • the pressing control unit 25A controls a pump (not shown) that sends air to the pressing unit 20 and an electromagnetic valve (not shown) that controls the amount of air sent into the pressing unit 20, thereby controlling the pressure of each pressing unit 20. do.
  • the electric physical property distribution calculation unit 4A uses the Jacobian matrix J * of the subject sent from the Jacobian matrix calculation unit 3 and the potential difference and phase (or current and phase) measured by the in vivo measurement unit 1 to calculate the subject to be treated. Calculate the electrical property distribution of the person.
  • the electric physical property distribution calculator 4A calculates the electric physical property distribution of the subject by the same method as the electric physical property distribution calculator 4 does.
  • the obtained electric physical property distribution of the subject is sent to the output section 5 and the pressure control section 25A.
  • the pressure control unit 25A adjusts the pressure of the pressing unit 20 according to the electric physical property distribution of the person to be treated obtained by the electric physical property distribution calculating unit 4A. Massage can be completed.
  • a massage device 100B includes a pressure measurement section 30B and a measurement calculation section 50A.
  • the measurement calculation unit 50A includes a Jacobian matrix calculation unit 3, an electrical property distribution calculation unit 4A, and an output unit 5.
  • the same reference numerals are assigned to the same components as those in the first and second embodiments, the description thereof is omitted, and only the different points are described.
  • the pressure measurement unit 30B includes an in vivo measurement unit 1, a plurality of pressure units 20B, and a pressure control unit 25B.
  • the pressing part 20B is not particularly limited as long as it can press the person to be treated, and known pressing means used for massage can be used.
  • Examples of the pressing portion 20B include an airbag and a massage ball.
  • the airbag is preferable because it can apply appropriate pressure to the subject by inflating and deflating.
  • an airbag will be described as an example.
  • the pressing portion 20B is composed of two or more airbags 21.
  • the number of airbags 21 is preferably 3 or more, more preferably 4 or more. Each airbag 21 can apply a different pressure. As the number of airbags 21 constituting the pressing portion increases, the area to be pressed can be controlled more finely, which is preferable.
  • the airbag 21 is arranged in the circumferential direction of the subject (for example, the circumferential direction of the leg).
  • Each airbag 21 of the pressing portion 20B is connected to the pressing control portion 25B via the channel 22 .
  • the number of pressing parts 20B is, for example, 2 or more, preferably 4 or more.
  • the upper limit of the number of pressing portions 20B is not particularly limited, it is 20, for example.
  • the pressing part 20B may be provided with a pressure sensor (not shown) for measuring the pressure applied to the subject.
  • a pressure sensor is provided for each airbag 21 included in the pressing portion 20B, so that the relationship between the applied pressure and changes in biological information can be grasped in more detail.
  • the pressing portion 20B is arranged so as to cover the leg of the subject. That is, a plurality of airbags 21 are arranged in the circumferential direction of the leg. Since a plurality of airbags 21 are arranged in the circumferential direction of the legs, the pressure of the airbags 21 can be varied in the circumferential direction and pressed against the subject. This allows more efficient perfusion of stagnant interstitial fluid, lymph, and venous blood.
  • a plurality of pressing portions 20B are arranged at intervals in the longitudinal direction of the legs of the subject.
  • a plurality of pressing portions 20B are arranged at intervals in the longitudinal direction of the legs of the subject.
  • the pressing part 20B is preferably arranged between the electrical impedance/tomography sensors 10 .
  • the pressing portions 20 By arranging the pressing portions 20 in this way, it is possible to grasp which side of the electrical impedance tomography sensor 10 the interstitial fluid, the lymph fluid, and the venous blood have moved due to the pressing.
  • the pressing control part 25B temporally and spatially controls the pressure of each pressing part 20B so that interstitial fluid, lymph, and venous blood can be circulated.
  • the pressing control section 25B controls the pressure of the pressing section 20B based on the electrical physical property distribution of the subject sent from the electrical physical property distribution calculating section 4A of the measurement calculating section 50A.
  • Electrical impedance tomography in which changes in electrical property distribution of each electrical impedance tomography sensor 10 are small, and electrical property distribution with small changes is obtained when circulation of interstitial fluid, lymphatic fluid, and venous blood is insufficient.
  • the pressure of each airbag 21 in the pressing portion 20B adjacent to the sensor 10 is controlled to press so that interstitial fluid, lymph, and venous blood can circulate.
  • the pressing control unit 25B controls a pump (not shown) for sending air to the pressing unit 20 and an electromagnetic valve (not shown) for controlling the amount of air to be sent into the pressing unit 20, and controls each air in each pressing unit 20B. Control the pressure of the bag 21;
  • the pressure control unit 25B adjusts the pressure of each airbag 21 of the pressing unit 20B according to the electrical property distribution of the subject obtained by the electrical property distribution calculation unit 4A.
  • a massage can be effectively completed in a short time.
  • a massage device 100C includes a pressure measurement section 30C and a measurement calculation section 50C.
  • the measurement calculation unit 50 ⁇ /b>C includes a contour estimation unit 2 , a Jacobian matrix calculation unit 3 ⁇ /b>C, an electrical property distribution calculation unit 4 ⁇ /b>C, and an output unit 5 .
  • the same reference numerals are assigned to the same components as those in the first, second, and third embodiments, and the description thereof is omitted. only explained.
  • the pressure measurement unit 30C includes an in vivo measurement unit 1C, a plurality of pressure units 20, and a pressure control unit 25.
  • the in-vivo measurement unit 1C includes an electrical impedance tomography sensor 10C and an electrical control unit 40 .
  • the interior of the subject can be visualized.
  • changes in the distributions of interstitial fluid, lymph, and venous blood can be grasped by observing temporal changes in the visualized internal biological information (for example, conductivity distribution).
  • the in vivo measurement unit 1C includes two or more electrical impedance/tomography sensors 10C.
  • two or more electrical impedance tomography sensors 10C By providing two or more electrical impedance tomography sensors 10C in the in-vivo measurement unit 1C, it is possible to grasp the flow of interstitial fluid, lymph, and venous blood.
  • the in vivo measurement unit 1C applies a predetermined current or potential difference between the electrodes 15 and measures the potential difference or current.
  • a current is applied, the potential difference is measured based on a predetermined current application voltage measurement pattern (a pattern in which two electrodes are selected from a large number of electrodes in order, current is applied, and the potential difference is measured sequentially).
  • a predetermined current application voltage measurement pattern a pattern in which two electrodes are selected from a large number of electrodes in order, current is applied, and the potential difference is measured sequentially.
  • the current is measured based on a predetermined voltage application current measurement pattern (a pattern in which two electrodes are selected from a large number of electrodes in order, a potential difference is applied, and the current is measured sequentially). At this time, it is preferable to also measure the phase (the time lag between the applied potential difference and the measured current).
  • the in vivo measurement unit 1C uses the electrical impedance/tomography sensor 10C to measure the coordinates of the contour measurement points 26 shown in FIG. Information such as the coordinates of the obtained contour measurement points 26 is sent to the contour estimation section 2 of the measurement calculation section 50C.
  • the electrical impedance tomography sensor 10C includes four or more electrodes 15 (the number of electrodes is Q), a stretch sensor 18 that measures displacement in the stretching direction, and a bend sensor that measures displacement in the bending direction. 19 and a support 17 that holds the electrodes 15 , the stretch sensor 18 and the bend sensor 19 .
  • stretch sensors 18 and bend sensors (angle detection sensors) 19 are arranged at four or more contour measurement points 26 on the support 17 .
  • the stretch sensor 18 is an elastic strain sensor.
  • the stretch sensor 18 measures the displacement in the stretch direction near the contour measurement point 26 when the subject wears the electrical impedance tomography sensor 10C on the support 17 .
  • the contour measurement points 26 are set at positions where the electrodes 15 are arranged.
  • the bend sensor 19 is a sensor capable of measuring angular displacement.
  • the bend sensor 19 measures displacement in the bending direction near the contour measurement point 26 when the subject wears the electrical impedance/tomography sensor 10C.
  • the contour estimating unit 2 obtains the coordinates (x, y) of the contour measurement point 26 as a reference point before the subject wears the electrical impedance tomography sensor 10C.
  • the leg contour ⁇ of the subject is estimated from the change in the coordinates (x, y) of the contour measuring point 26 after wearing the sensor 10C. It is preferable that the stretch sensor 18 and the bend sensor 19 are positioned at the same position as the electrodes 15, but the x-position and y-position may be provided at unique positions, or the coordinates (x, y) of the electrodes 15 may be set. It may be arranged in the vicinity.
  • the contour estimating unit 2 uses the data of the stretch sensor 18 and the bend sensor 19, the contour estimating unit 2 calculates the data for each electrical impedance/tomography sensor 10C from the x-coordinate and y-coordinate of each contour measurement point 26 in the electrical impedance/tomography sensor 10C.
  • the two-dimensional leg contour ⁇ of the subject is estimated.
  • the contour estimating section 2 supplements the space between the contour measuring points 26 (between each coordinate point).
  • the contour estimator 2 uses the position coordinates of the contour measurement points 26 and an interpolation curve such as a B-spline curve to more accurately estimate the contour ⁇ of the subject.
  • the position of the q-th electrode 15 is the length rq from the electrode position to the center (origin) O of the electrical impedance tomography sensor 10C, the line connecting the position of the electrode 15 and the origin O, and the x-axis. It is represented by the angle ⁇ to make.
  • the obtained information on the contour ⁇ of the person to be treated is sent to the Jacobian matrix calculator 3C.
  • the Jacobian matrix calculator 3C calculates a predetermined current application voltage measurement pattern (or voltage application current measurement pattern) of the electrodes 15 and the leg contour ⁇ (leg contour ⁇ Using the mesh coordinates obtained by dividing ⁇ ) and the coordinates of the electrode 15, the Jacobian matrix J* (* means estimated for the subject) of the subject's internal ⁇ is calculated.
  • the Jacobian matrix calculator 3C sends the subject's Jacobian matrix J * to the electrical property distribution calculator 4 .
  • the Jacobian matrix can be calculated by the same method as that used by the Jacobian matrix calculator 3 .
  • the electrical impedance tomography sensor 10C measures the coordinates of the electrodes 15, and the contour estimating section 2 can estimate the contour of the subject. Therefore, there is no need to measure the contour of the person to be treated, and daily fluctuations in the contour of the person to be treated can be dealt with.
  • the stretch sensor 18 and the bend sensor 19 are used to estimate the contour ⁇ of the subject, but only one of the stretch sensor 18 and the bend sensor 19 may be used. Further, the leg contour ⁇ of the subject may be estimated simply by using the supports 17 having standard sizes such as S, M, and L, for example.
  • the massage device 100D is a chair-type massage device.
  • the massage device 100D includes a base portion 61 that is installed on the floor and supports the entire chair, a seat portion 62 that supports the buttocks of the subject on the upper side of the base portion 61, and is arranged behind the seat portion 62, A backrest portion 63 that supports the back of the subject, armrests 64 that support the elbows of the subject on both sides of the seat portion 62, and legs that are arranged on the front side of the seat portion 62 and support the legs of the subject. and a support portion 65 .
  • the electric control unit 40, the pressure control unit 25, the measurement calculation unit 50, etc. of the in vivo measurement unit 1 are arranged inside the massage device 100D (for example, under the seat 62).
  • the massage device 100D includes an electric impedance/tomography sensor 10D connected via a wire bundle 42 to an electric control unit 40 inside the massage device 100D.
  • the support 17D of the electrical impedance tomography sensor 10D may be band-shaped. Part only is fine.
  • the support 17D of the electrical impedance tomography sensor 10D is provided with an attachment/detachment portion 45 for easy attachment and detachment.
  • the attaching/detaching portion 45 is, for example, a hook-and-loop fastener. Since the attachment/detachment part 45 is provided, the subject can easily attach the electrical impedance tomography sensor 10 to the site where the massage effect is desired to be observed.
  • the massage device 100D includes a thigh pressing portion 20D and a calf pressing portion 20E. By arranging the pressing portions 20D and 20E in this manner, interstitial fluid, lymph, and venous blood can be circulated while sitting.
  • the fifth embodiment has been described above.
  • the subject can circulate interstitial fluid, lymphatic fluid, and venous blood while sitting on a chair. Also, with the massage device 100D, the subject can freely set a region where the effect of the massage can be confirmed.
  • FIG. 15 is an example of a massage device used in this embodiment.
  • This massage device is equipped with sleeves composed of four airbags, pressure sensors for measuring the pressure of each part, and sensors for electrical impedance tomography provided on the thighs and calves. Sixteen electrodes were arranged in each electrical impedance tomography sensor.
  • a healthy man (age: 30 years old) was used as a subject, and the interstitial fluid, lymphatic fluid, and venous blood of muscles and fats were interstitial fluid, lymphatic fluid, and venous blood during massage using the massage device of the present invention by an intermittent pneumatic compression (IPC) mechanism.
  • IPC intermittent pneumatic compression
  • Perfusion imaging was performed.
  • the adjacent method was used for electrical impedance tomography measurements.
  • the time change of the pressure inside each airbag was recorded.
  • An applied current of 1 mA was applied to the calves and thighs of the subject, the voltage was measured, and the image was reconstructed by the above method. Specifically, the conductivity distribution images of the calves and thighs were reconstructed.
  • Fig. 16 shows changes in the pressure of each airbag during massage.
  • the vertical axis of FIG. 16 is force (N), and the horizontal axis is time (s).
  • S1 is the pressure of the airbag 1 (first airbag) in FIG.
  • S2 is the pressure of the second airbag (second airbag) in FIG.
  • S3 is the pressure of the airbag 3 (third airbag) in FIG.
  • S4 is the pressure of the airbag 4 (fourth airbag) in FIG.
  • the massage temporally controls one cycle of the air pressure of the four airbags, and the air pressure of the four airbags spreads from the peripheral side (toe side) toward the thigh. Pneumatic compression was applied intermittently in a controlled manner.
  • FIG. 17 shows the change over time of the electrical conductivity distribution of the calf cross-section of the subject's left leg, as viewed from the head side, obtained by electrical impedance tomography measurement during massage.
  • IPC intermittent pneumatic compression
  • the change in pressure of each airbag shown in FIG. gradually flows back from the peripheral side toward the thigh, and this sensor for electrical impedance tomography measures the spatial and temporal changes of the reflux as the region size of conductivity and spatial and temporal changes of color depth. , can be captured.
  • interstitial fluid, lymphatic fluid, and venous blood are known to be ionic liquids and have higher conductivity than fat, muscle, and bone.
  • FIG. 18 shows the change over time of the conductivity distribution of the subject's left leg thigh viewed from the head side, obtained by electrical impedance tomography measurement during massage.
  • the image is shown for the time up to 21 seconds, but the perfusion of interstitial fluid, lymph, and venous blood has not yet been performed from the calf being massaged to the thigh. Especially at this time, there is no significant change in the image. However, as will be described later, after about 170 seconds, interstitial fluid, lymphatic fluid, and venous blood perfusion from the calves being massaged reached the thighs. As shown in FIGS. 17 and 18, it was shown that continuous massage caused spatial and temporal changes in the electrical conductivity distribution of the calves and thighs. In addition, there were differences in the spatial and temporal changes in conductivity distribution between the calves and thighs.
  • the massage device of the present disclosure has sufficient performance to detect the physiological response of interstitial fluid, lymphatic fluid, and venous blood circulation in muscles and fat during massage. It was verified through experiments on subjects that the interstitial fluid, lymphatic fluid, and venous blood perfusion of muscle and fat can be sufficiently distinguished in reconstructed images.
  • FIG. 19 shows the relationship between the spatial average conductivity ⁇ > in the calf, the pressure of each airbag, and time.
  • the horizontal axis of FIG. 19 represents time (s)
  • the vertical axis on the left side of FIG. 19 represents the spatial average conductivity
  • the vertical axis on the right side represents force (N).
  • td-EIT indicates the spatial average conductivity ⁇ > in the calf.
  • C1 in FIG. 19 indicates the pressure of the first airbag.
  • C2 in FIG. 19 indicates the pressure of the second airbag.
  • Fig. 20 shows the relationship between the spatial average conductivity ⁇ > in the thigh, the pressure in each chamber, and time.
  • the horizontal axis of FIG. 20 represents time (s), the vertical axis on the left side of FIG. 20 represents the spatial average conductivity, and the vertical axis on the right side represents force (N).
  • the spatial average conductivity ⁇ > indicated by td-EIT indicates the spatial average conductivity in the calf.
  • C1 in FIG. 20 indicates the pressure of the first airbag.
  • C2 in FIG. 20 indicates the pressure of the second airbag.
  • C3 in FIG. 20 indicates the pressure of the third airbag.
  • C4 in FIG. 20 indicates the pressure of the fourth airbag.
  • the spatial average conductivity ⁇ > tends to increase and remain constant over time without periodicity.
  • interstitial fluid, lymphatic fluid, and venous blood do not circulate from the calves that are being massaged to the thighs until about 60 seconds.
  • the spatial average conductivity ⁇ > gradually increased, increased sharply at about 150 seconds, and then became constant after 170 seconds. It can be seen that the return of venous blood was sufficient in about 170 seconds.
  • the spatial average conductivity is the conductivity obtained by spatially averaging the conductivity distribution obtained by electrical impedance tomography.
  • the massage device of the present disclosure it was confirmed that it is possible to measure temporal and spatial changes in the distribution of interstitial fluid, lymph, and venous blood in the body due to massage.

Abstract

このマッサージ装置は、被施術者に対して押圧する、複数の押圧部と、押圧による前記被施術者の生体情報の変化を計測する、生体内計測部と、を備え、前記生体内計測部は、１以上の電気インピーダンス・トモグラフィ用センサを備え、前記電気インピーダンス・トモグラフィ用センサは、４以上の電極を備える。

Description

マッサージ装置
　本発明は、マッサージ装置に関する。
　本願は、２０２１年１０月２６日に、日本に出願された特願２０２１－１７４５８２号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　長時間立ち位置の姿勢をすると、脹脛の筋肉または脂肪の間質液が重力により滞留し、浮腫みが生じる。これによって、疲労感を感じる。また、がん後遺症のリンパ浮腫では、リンパ液の滞留により、間質液が滞留し、浮腫が生じてしまう。そのため、間質液、およびリンパ液を効果的に還流する技術が求められている。
　マッサージは、もみ玉、エアバッグなどを用いて、被施術者に対し、外部から圧力を加える。これによって、被施術者の筋肉や脂肪をもみほぐすができることに加え、筋肉または脂肪中の間質液、リンパ液、および静脈血液を環流させることができる。
　例えば、四肢のマッサージでは、間欠的空気圧迫（ＩＰＣ　Ｉｎｔｅｒｍｉｔｔｅｎｔ　Ｐｎｅｕｍａｔｉｃ　Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）を用いることで、間質液、リンパ液、および静脈血液の環流を効果的に行うことができる。
　間欠的空気圧迫は、複数の区画（チャンバー）から構成されるスリーブ（袋）で覆い、四肢の曲面に合わせた状態で、各区画内の空気圧を時間的かつ空間的に調整する。例えば、特許文献１には、被作用体に巻回して作動する複数個の空気袋と、これらの空気袋に対し空気供給管を介して個々に空気を給排気する複数個の切換弁装置と、該切換弁装置に接続した空気圧源装置と、前記空気供給管に取り付けた圧力センサと、作動中に該圧力センサによる圧力変化状態を検知して異常を検出する検出手段と、該検出手段により異常発生を検出すると警報を発する警報手段と、前記異常発生時を起点とする経時時間を測定し表示する計時表示手段とを備えたことを特徴とするエアマッサージ器が開示されている。
日本国特開２００７－２８９３２１号公報
　マッサージによる間質液、リンパ液、および静脈血液の環流は、個人差が大きく、特にリンパ浮腫患者にとっては日動変動も大きい。特許文献１のエアマッサージ器では、マッサージによって、間質液、リンパ液、および静脈血液が十分に環流できたかどうかを被施術者自身が把握できない。そのため、途中でマッサージを終えてしまうことがあった。
　本発明は、上記の事情に鑑みなされた発明であり、マッサージによる生体内の間質液、リンパ液、および静脈血液の分布の変化を計測可能なマッサージ装置を提供することを目的とする。
　前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
＜１＞　本発明の一態様に係るマッサージ装置は、被施術者に対して押圧する、複数の押圧部と、押圧による前記被施術者の生体情報の変化を計測する、生体内計測部と、
を備え、前記生体内計測部は、１以上の電気インピーダンス・トモグラフィ用センサを備え、前記電気インピーダンス・トモグラフィ用センサは、４以上の電極を備える。
＜２＞上記＜１＞に記載のマッサージ装置は、前記電気インピーダンス・トモグラフィ用センサを２以上備えてもよい。
＜３＞上記＜１＞または＜２＞に記載のマッサージ装置は、前記電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ間に前記押圧部を備えてもよい。
＜４＞上記＜１＞～＜３＞のいずれか１つに記載のマッサージ装置は、前記押圧部が１つのエアバッグからなってもよい。
＜５＞上記＜１＞～＜３＞のいずれか１つに記載のマッサージ装置は、前記押圧部が２以上のエアバッグからなり、各前記エアバッグがそれぞれ異なる圧力を印加可能であってもよい。
＜６＞上記＜１＞～＜５＞のいずれか１つに記載のマッサージ装置は、前記電極は、均等に間隔を置いて配置されてもよい。
＜７＞上記＜１＞～＜６＞のいずれか１つに記載のマッサージ装置は、前記生体内計測部は、前記電極間に電流又は電位差を印加し、前記電流を印加する場合は電流印加電圧測定パターンに基づき電位差と位相を測定し、前記電極間に前記電位差を印加する場合は電圧印加電流測定パターンに基づき電流と位相を測定してもよい。
＜８＞上記＜７＞に記載のマッサージ装置は、あらかじめ決められた前記電流印加電圧測定パターンまたは前記電圧印加電流測定パターン、前記被施術者の輪郭を分割して得たメッシュ座標、および各前記電極の座標を基に、前記被施術者のヤコビ行列を計算するヤコビ行列計算部と、前記ヤコビ行列計算部で計算された前記被施術者の前記ヤコビ行列と、前記生体内計測部で測定された前記電位差および位相または前記電流および位相と、から前記生体情報である電気物性分布を計算する電気物性分布計算部と、をさらに備えてもよい。
＜９＞上記＜８＞に記載のマッサージ装置は、前記ヤコビ行列計算部において、機械学習を用いて、前記ヤコビ行列を計算してもよい。
＜１０＞上記＜８＞または＜９＞に記載のマッサージ装置は、前記電気物性分布に基づいて、各前記押圧部の圧力を制御する、押圧制御部をさらに備えてもよい。
　本発明の上記態様によれば、マッサージによる生体内の間質液、リンパ液、および静脈血液の分布の変化を計測可能なマッサージ装置を提供することができる。
第１実施形態に係るマッサージ装置の模式図である。 第１実施形態に係る押圧測定部の模式図である。 第１実施形態に係る電気インピーダンス・トモグラフィ用センサの模式図である。 電流印加電圧測定パターンを説明するための図である。 既知の脚輪郭∂ΩのデータセットＩと既知の脚内部Ωのヤコビ行列のデータセットＪについて説明するための図である。 ヤコビ行列計算部におけるヤコビ行列Ｊ*の計算のフローチャートである。 第２実施形態に係るマッサージ装置の模式図である。 第３実施形態に係るマッサージ装置の模式図である。 第３実施形態に係る押圧測定部の模式図である。 第４実施形態に係るマッサージ装置の模式図である。 第４実施形態に係る押圧測定部の模式図である。 第４実施形態に係る電気インピーダンス・トモグラフィ用センサの模式図である。 第５実施形態に係るマッサージ装置の模式図である。 第５実施形態に係る電気インピーダンス・トモグラフィ用センサの模式図である。 実施例に用いたマッサージ装置の模式図である。 マッサージ中のエアバッグの圧力の変化を示す図である。 マッサージ中の電気インピーダンス・トモグラフィ測定によって得られた被施術者の脹脛部の導電率分布の時間変化を示す図である。 マッサージ中の電気インピーダンス・トモグラフィ測定によって得られた被施術者の大腿部の導電率分布の時間変化を示す図である。 脹脛部における空間平均導電率<σ>、各エアバッグの圧力と時間との関係を示す図である。 大腿部における空間平均導電率<σ>、各チャンバーの圧力と時間との関係を示す図である。
＜第１実施形態＞
　以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係るマッサージ装置を説明する。図１に示すように、マッサージ装置１００は、押圧測定部３０と、測定計算部５０とを備える。測定計算部５０は、ヤコビ行列計算部３と、電気物性分布計算部４と、出力部５と、を備える。
　マッサージ装置１００の測定計算部５０は、例えば、Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ（ＣＰＵ），Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ（ＲＯＭ）、Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ（ＲＡＭ）及びＨａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ（ＨＤＤ）／Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｄｒｉｖｅ（ＳＳＤ）を備える。ヤコビ行列計算部３、電気物性分布計算部４、出力部５は、ＣＰＵにおいて、所定のプログラムを実行することで実現される。プログラムは、記録媒体経由で取得してもよく、ネットワーク経由で取得してもよい。また、マッサージ装置１００の構成を実現するための専用のハードウェア構成を用いてもよい。以下、各部について説明する。
（押圧測定部）
　押圧測定部３０について、図２を用いて説明する。図２は、押圧測定部３０の模式図を示す。以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲で適宜変更して実施することが可能である。押圧測定部３０は、押圧による被施術者の生体情報の変化を計測する、生体内計測部１と、被施術者に対して押圧する、複数の押圧部２０と、押圧部２０の圧力を制御する押圧制御部２５と、を備える。
　まず方向について定義する。ここでは、被施術者が床面Ｆに立って測定する場合を例に挙げて説明する。床面Ｆと平行な一方向をｘ方向、床面Ｆに沿って、ｘ方向と直交する方向をｙ方向とする。ｚ方向は、床面Ｆと垂直な方向である。ｚ方向は、ｘ方向及びｙ方向と直交する方向である。以下、＋ｚ方向を「上」、－ｚ方向を「下」と表現する場合がある。上下は、必ずしも重力が加わる方向とは一致しない。
（押圧部）
　押圧部２０は、被施術者に対して押圧することができれば、特に限定されず、マッサージに用いられる公知の押圧手段を用いることができる。押圧部２０としては、例えば、エアバッグ、もみ玉などが挙げられる。エアバッグは膨張、収縮することで、適切な圧力を被施術者に印加できるので、好ましい。本実施形態では、エアバッグを例に挙げて説明する。本実施形態において、押圧部２０は、１つのエアバッグ２１からなる。各押圧部２０は、流路２２を介し、押圧制御部２５と接続される。
　押圧部２０の数は例えば、２以上であり、好ましくは４以上である。押圧部２０の数が多くなるほど、押圧する領域を細かく設定することができる。これによって、間質液、リンパ液、および静脈血液の環流をより効率的に行うことができる。本実施形態では、押圧部２０は４個である。押圧部２０の数の上限は特に限定されないが例えば、２０である。
　押圧部２０には、被施術者に対して印加される圧力を計測するための圧力センサ（図示しない）が備えられていてもよい。押圧部２０に圧力センサが備えらえることで、印加される圧力と生体情報の変化との関係をより詳細に把握することができる。
　押圧部２０は、第１実施形態のマッサージ装置１００では、被施術者の脚に配置される。本実施形態では、施術者の周囲（脚の周囲）を覆うように配置される。押圧部２０は、１つのエアバッグ２１からなるため、押圧部２０が配置された脚の周囲は、一様な圧力で押圧される。
　マッサージ装置１００では、被施術者の脚の長手方向に対し、間隔を置いて、複数の押圧部２０が配置される。ここでは、脚は、股から下の部分をいう。脚は太腿から足首までの人体の部分をいう。また、脚の長手方向とは、施術者が直立した際に太腿から脹脛に向かう方向を言う。複数の押圧部２０が被施術者の脚の長手方向に間隔を置いて配置されることで、例えば、滞留した間質液、リンパ液、および静脈血液を環流することができる。
　押圧部２０は、電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０間に配置されることが好ましい。このように押圧部２０を配置することで、押圧によって、間質液、リンパ液、および静脈血液がどちらの電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０側に移動したかを把握することができる。
（押圧制御部）
　押圧制御部２５は、間質液、リンパ液、および静脈血液を環流できるように、各押圧部２０の圧力を時間的および空間的に制御する。圧力の時間的および空間的な印加方法は、間質液、リンパ液、および静脈血液を環流できれば特に限定されない。押圧制御部２５は、押圧部２０に空気を送るポンプ（図示しない）および押圧部２０内に送る空気量を制御するための電磁弁（図示しない）を制御し、各押圧部２０の圧力を制御する。
（生体内計測部）
　生体内計測部１は、１以上の電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０と、電気制御部４０と、を備える。電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０を用いて被施術者に電流又は電位差を印加することで、被施術者の四肢の内部を可視化することができる。可視化した内部の生体情報（例えば、導電率分布のような電気物性分布）の時間変化を見ることで、間質液、リンパ液、および静脈血液の分布の変化を把握することができる。
　生体内計測部１が電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０を２以上備えることで、間質液、リンパ液、および静脈血液の流れを把握することができるので好ましい。電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０の数が多いほど、より正確に、間質液、リンパ液、および静脈血液の流れを把握することができる。
　生体内計測部１は、電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０を被施術者が着用した後、電極１５間に電流又は電位差を印加し、電流を印加する場合は後述する電流印加電圧測定パターンに基づき電位差と位相を測定し、電極１５間に電位差を印加する場合は後述する電圧印加電流測定パターンに基づき電流と位相を測定することが好ましい。
　電流を印加する場合は、生体内計測部１は、あらかじめ決めた電流印加電圧測定パターン(多数ある電極から二つずつの電極を順番に選び、電流を印加し順次電位差を測定するパターン)に基づき、電位差を測定する。このとき、生体内計測部１は、位相(印加電流と測定電位差との時間的なずれ)も測定することが望ましい。電位差を印加する場合は、あらかじめ決めた電圧印加電流測定パターン(多数ある電極から二つずつの電極を順番に選び、電位差を印加し順次電流を測定するパターン)に基づき、生体内計測部１は、電流を測定する。このとき、生体内計測部１は、位相(印加電位差と測定電流との時間的なずれ)も測定することが好ましい。以後、電流を印加する場合を中心に記載し、電位差を印加する場合の詳細な記載を省略する場合もある。
（電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ）
　図３に示すように、第１実施形態の電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０は、４以上の電極１５（電極数Ｑ）と、支持体１７とを備える。
　電極１５は、電気的に電気制御部４０と接続される。被施術者に電流または電位差を印加できれば、電極１５の材質や形状は特に限定されない。電極１５としては、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕなどの金属、導電性高分子、表面を金属で被覆した繊維、導電性高分子で表面を被覆した繊維などが挙げられる。
　電極１５の数Ｑは、４以上である。電極１５の数が４以上あることで、後述のヤコビ行列計算部３の演算結果を用いて、被施術者の生体情報である電気物性分布の推定をすることができる。計算の精度を高めるために電極の数は多いほうが好ましい。
　電極１５の配置位置は、特に限定されない。電極１５は、被施術者の周囲（ここでは、脚の周囲）を取り囲むように、均等に間隔をおいて配置されることが好ましい。
　電極１５と電気制御部４０との電気的な接続方法は、特に限定されず、公知の電気的接続方法を用いることができる。本実施形態では、各電極１５と電気制御部４０とは電線４１で接続される。各電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０と電気制御部４０とは、電線４１が束ねられた電線束４２とで接続される。
　支持体１７は、電極１５を保持できれば特に限定されない。支持体１７は、電極１５を被施術者の押圧予定領域付近の領域に配置可能であることが好ましい。ここで、「被施術者の押圧予定領域付近の領域に配置可能な」とは、被施術者が電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０を着用した際、被施術者の押圧予定領域付近の領域に、電極１５が配置されることをいう。押圧予定領域付近の領域とは、押圧部２０によって押圧される領域に隣接する領域であって、押圧によって、間質液、リンパ液、および静脈血液などの分布の変化がある領域をいう。押圧予定領域付近の領域は、例えば、押圧部２０から０ｃｍ以上１０ｃｍ以内の領域をいう。
　支持体１７は、被施術者に電極１５を密着できる程度に所定の圧力が印加できることが好ましい。これによって、電極１５と被施術者との密着性が向上し、より正確に電流または電位差を印加し、電位差または電流を測定することができる。支持体１７の材質としては、特に限定されず、例えば、エラストマー、革、布などの絶縁体が好ましい。支持体１７の形状は、特に限定されないが、例えば、ブーツ状、バンド状などが挙げられる。
（電気制御部）
　電気制御部４０は、例えば、電流を印加する電流印加電極(または電位差を印加する電圧印加電極)と電位差を測定する電圧測定電極(または電流を測定する電流測定電極)の切り替えを行うためのマルチプレクサ、電圧測定(または電流測定)と位相測定を行うインピーダンスアナライザなどを備える。インピーダンスアナライザとは、印加周波数と振幅を変化させて、インピーダンス、すなわち、測定電位差(印加電位差)と印加電流(測定電流)の比、および、その位相とを計測する部品である。電気制御部４０は、例えば、ＣＰＵにおいて、所定のプログラムを実行し、マルチプレクサおよびインピーダンスアナライザを制御することで、インピーダンス測定（電位差と電流の比、およびその位相の測定）を行う。生体内計測部１内部だけで電気制御部４０を制御し、インピーダンス測定を行ってもよいし、測定計算部５０で実行されたプログラムに応じて電気制御部４０を制御し、インピーダンス測定を行ってもよい。インピーダンス測定の結果は、電気物性分布計算部４に送られる。電気物性分布計算部４への情報の伝達方法は特に限定されない。電気制御部４０から有線で測定計算部５０の電気物性分布計算部４に送ってもよいし、無線で測定計算部５０の電気物性分布計算部４に送ってもよい。
　電気制御部４０は、あらかじめ決めた電流印加電圧測定パターン(どの電極間に電流を印加し、どの電極間に電位差を測定するかのパターン)に基づき、電極１５間に電流を印加し、電位差を測定する。または、電気制御部４０は、あらかじめ決めた電圧印加電流測定パターンに基づき、電極１５間に電位差を印加し、電流を測定する。電流を印加する場合、同様に電位差を印加する場合も、どの電極１５間に電流(電位差)を印加し、どの電極間で電位差(電流)を測定するかについては、特に限定されないが、配置した電極１５に「満遍なく」電流(電位差)を印加し電位差(電流)を測定することが好ましい。「満遍なく電流(電位差)を印加し電位差(電流)を測定する」とは、全ての電極１５が一度は電流電位差の印加または測定に用いられるように、電流電位差を印加測定することを意味する。なお、以下に説明する電流印加電圧測定パターンは、電圧印加電流測定パターンにも適用することができる。印加する電流値とその印加周波数は、生体への影響や装置の簡便性を鑑みて、例えば、１．０ｍＡ以下のＨｚ帯からＭＨｚ帯程度までの交流が好ましい。
　図４の電極配置を例にして電極１５への電流印加電圧測定パターンを説明する。電極１５の位置を表す番号は、例えば、基準となる第１電極から反時計回りに番号が振られる。電流印加電圧測定パターンの数Ｍは、各電流印加電圧測定パターンで異なる。以下、各電流印加電圧測定パターンについて説明する。以下、電流印加電圧測定パターンの例を説明するが、本発明は、以下の電流印加電圧測定パターンに限定されない。
　まず、対極法による電流印加電圧測定パターンについて説明する。この場合、対向する一対の電極間に電流を印加する。例えば、図４（ａ）で説明をすると、１番電極と９番電極、２番電極と１０番電極といったように、対向する電極に電流を印加する。図４（ａ）の場合は、電極数Ｑが１６であるので、全部で８通りある。電位差は、電流を印加する電極を除外した第２電極および第３電極、第３電極および第４電極のように電極ペアで測定し、第２電極および第３電極の電極ペアから第１５電極と第１６電極の電極ペアまで測定するので、１つの電流印加パターンに１３通りの電圧測定パターンが存在する。したがって、対極法の場合、測定数（測定パターン）Ｍは、全部で１０４通りとなる。ここで、電流を印加して電位差を測定した場合は、測定パターンは、電圧測定パターンとなる。電位差を印加して電流を測定した場合は、測定パターンは電流測定パターンとなる。
　次に、隣接法による電流印加電圧測定パターンについて説明する。この場合、隣接する電極間に電流を印加する。例えば図４（ｂ）で説明をすると、１番電極と２番電極、２番電極と３番電極といったように、隣接する電極に電流を印加する。図４（ｂ）の場合は、電極数Ｑが１６であるので、全部で１６通りある。電位差は、電流を印加する電極を除外した第３電極および第４電極のように電極ペアで測定し、第３電極および第４電極から第１５電極と第１６電極まで測定するので、１つの電流印加パターンに１３通りの電圧測定パターンが存在する。したがって、隣接法の場合では、測定数（測定パターン）Ｍは、全部で２０８通りとなる。
　リファレンス法による電流印加電圧測定パターンについて説明する。この場合、基準となる電極と、基準となる電極以外の電極との間のすべての組み合わせで電位差を測定する。例えば、図４（ｃ）で説明をすると、１番電極と２番電極、１番電極と３番電極といったように、基準となる電極と基準となる電極以外の電極との間に電流を印加する。図４（ｃ）の場合は、電極数Ｑが１６であるので、全部で１６通りある。電位差は、電流を印加する電極を除外した第３電極および第４電極のように電極ペアで測定し、第３電極および第４電極の電極ペアから第１５電極と第１６電極の電極ペアまで測定するので、１つの電流印加パターンに１３通りの電圧測定パターンが存在する。したがって、リファレンス法では、測定数（測定パターン）Ｍは、全部で２０８通りとなる。
　以下、本実施形態のマッサージ装置１００では、隣接法を用いて、電位差を測定した例について説明する。なお、下記では、１つの電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０についての計算例を説明するが、電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０が２つ以上の場合も同様に計算することができる。
（ヤコビ行列計算部３）
　ヤコビ行列は、空間に分布する電気物性（導電率、誘電率）の基準に対する変化に対して、電流印加したときの測定電位差(または、電圧印加したときの測定電流)がどれだけ変化するかを示した感度行列である。被施術者のヤコビ行列（感度行列）は被施術者の電気物性の空間分布や体形などで異なり、被施術者のヤコビ行列が分かれば電気物性分布を算出することができる。ヤコビ行列計算部３は、あらかじめ決められた電流印加電圧測定パターン(または電圧印加電流測定パターン)、および、予め測定した被施術者の輪郭を分割して得たメッシュ座標と電極１５の座標とを用い、被施術者の内部Ωのヤコビ行列Ｊ＊（＊は被施術者のために推定したこと意味する記号）を計算する。本実施形態では、被施術者の輪郭を分割して得たメッシュ座標は、被施術者の脚輪郭∂Ω（脚輪郭∂Ωを分割して得たメッシュ座標）である。ヤコビ行列計算部３は、（１）あらかじめ撮影した被施術者自身の脚内部のＸ線画像やＭＲＩ画像などをベースとして、下記式（９）を用いてヤコビ行列Ｊ＊を計算し、ヤコビ行列Ｊ＊をオーダーメイドで作成してもよいし（ヤコビ行列Ｊ＊のオーダーメイド）、（２）年齢、性別、国籍、身長、体重などの一般的な情報に基づく脚内部の脂肪、筋肉、および骨の３次元位置情報とあらゆる形Ｇ個の脚輪郭∂Ωを第一データベースとし、その第一データベースから、第二データベース（既知の脚輪郭∂ΩのデータセットＩと既知の脚内部Ωのヤコビ行列のデータセットＪ）を作成し、その第二データベースから、被施術者の脚輪郭∂Ωに対して、機械学習などを用いて被施術者の最適なヤコビ行列Ｊ＊を選んでもよい。なお、ここで、被施術者の脚輪郭∂Ωとは、電極１５が配置された領域の被施術者の脚輪郭をいう。本実施形態では、脚の場合を例に挙げて説明するが、本発明は、腕や腹などにも適用することができる。腕に適用する場合は、腕の輪郭を用い、腹に適用する場合は、腹の輪郭を用いる。
　以下、図５に従って（２）の第一データベースと第二データベースについて説明する。ここでは、被施術者の脚を例に挙げて説明するが、本発明は、脚だけではなく、腕、腹などにも適用することができる。はじめに、第一データベースでは、例えば、一般的に公開されている特定の年齢や国籍や性別の健常者の脚の輪郭情報（例えば一般的に公開されている脚の３Ｄ画像）に対して、太った人ややせた人を想定してあらゆる形（ジオメトリ）のＧ個の脚輪郭∂Ωの情報（例えば一般的に公開されている３Ｄ画像を太った人ややせた人を想定して加工した画像）を用意する。
　第一データベースでは、ｇ番目のジオメトリの脚輪郭∂Ωｇに対して、Ｑ個の電極１５に応じて、適切な解像度が得られるように、その内部Ωｇを２次元のメッシュに分割する。例えば、電極１５がＱ＝１６個の場合は、既知の脚輪郭∂Ωｇを含む領域を、ｘ方向に６４分割、ｙ方向に６４分割、合計４０９６点に文割してメッシュｎを作成してもよい（１≦ｎ≦Ｎ）。この場合のＮは４０９６となる。メッシュ数や形状は、電極１５の個数や必要な解像度に合わせて適宜設定することができる。なお、この作業は第一データベース内で行ってもよいし、次の第二データベース内で行ってもよい。
　次に、第二データベースにおける、ジオメトリＧ個の脚輪郭∂Ωの情報に対する既知の脚輪郭∂ΩのデータセットＩについて説明する。既知の脚輪郭∂ΩのデータセットＩとは、(Ｑ＋２)×Ｎ（空間メッシュ数）×Ｇ（第１データベースのジオメトリ数）の要素を持った既知の脚輪郭∂Ωのデータからなる行列である。ここで、Ｑは厳密には輪郭計測点の数であり、電極数と異なる値をとってもよいが、ここでは便宜上、輪郭計測点の数Ｑと電極数Ｑとは同じ値とする。脚輪郭∂ΩのデータセットＩは、測定した被施術者の輪郭∂Ω、その脚輪郭∂Ωから脚内部Ωを分割して得たＮ個のメッシュ座標（ｘｎ，ｙｎ）、および、原点Ｏからの各電極１５までの距離ｒから構成される。Ｑ＋２の２の意味は、ｇ番目ジオメトリｎ番目メッシュにおける座標位置（ｘｎ，ｙｎ）であり、Ｑの意味はｇ番目ジオメトリにおける輪郭計測点Ｑの半径ｒである。
　データセットＩは、以下の式（１）で表される。Ｉｇは、既知の脚輪郭∂Ωｇにおける入力変数であり、下記の式（２）で表される。式（２）中のＩｇ ｎは、既知の脚輪郭∂Ωｇにおけるメッシュｎの入力変数であり、下記の式（３）で表される。式（３）中のＸｇ ｎは、既知の脚輪郭∂Ωｇにおけるメッシュｎのデカルト座標（ｘｎ，ｙｎ）を示し、下記の式（４）で表される。式（３）中のｒｇは、既知の脚輪郭∂Ωｇに配置される電極１５の原点からの距離で、下記の式（５）で表される。式（５）中のＱは、輪郭計測点の数 (電極数と同じでもよい)を示す。なお、式中のＴは行列要素の転置を示し、右辺Ｒは実数の集合を示し、その上付き文字は行列の要素、または列ベクトルの要素を示し、その下付き文字は行ベクトルの要素を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　既知の脚内部Ωのヤコビ行列のデータセットＪは、例えば、前述した第一データベースとあらゆる形の脚輪郭∂Ωとから有限要素法を用い、ヤコビ行列Ｊを計算することで、既知のヤコビ行列のデータセットＪを作成してもよい。ヤコビ行列Ｊは、被施術者の脚輪郭∂Ωによって変わるので、多数の既知の脚輪郭∂Ωおよびヤコビ行列Ｊを用意することが好ましい。ここでは、既知の脚輪郭∂Ωを∂Ωｇ（１≦ｇ≦Ｇ）とする。Ｇは、データセット中の既知の脚輪郭∂Ωの数であり、例えば１００から１００００である。∂Ωｇの種類やＧの数は、適宜修正できる。既知の脚内部Ωのヤコビ行列のデータセットＪは、Ｍ（電流印加電圧測定パターンの数）×Ｎ（空間メッシュ数）×Ｇ（第１データベースの数）の要素を持った既知の感度行列である。Ｇ個の２次元の形をＸベクトル、複数の既知の試料の脚輪郭∂Ωから有限要素法などで取得した複数のヤコビ行列Ｊのデータをいう。ヤコビ行列のデータセットＪは、あらかじめ決めた電流印加電圧測定パターン(または、電圧印加電流測定パターン)の感度行列である。
　脚輪郭∂Ωのヤコビ行列Ｊは、下記の式（６）で表される。式（６）のＭは、電流印加電圧測定パターンの数を示し、Ｎはメッシュ数を示し、Ｇはジオメトリ数を示す。ジオメトリｇ（１≦ｇ≦Ｇ）のヤコビ行列Ｊｇは、式(７)で示され、ジオメトリｇ（１≦ｇ≦Ｇ）のメッシュｎ（１≦ｎ≦Ｎ）におけるヤコビ行列Ｊｇ nは、式(８)で示される。ジオメトリｇ（１≦ｇ≦Ｇ）のメッシュｎ（１≦ｎ＜Ｎ）の電流印加電圧測定パターンｍ（１≦ｍ≦Ｍ）およびにおけるヤコビ行列要素Ｊｇ ｎｍは、下記の式（９）を用い、計算される。ここで、σｎは、電気物性分布の例としてメッシュｎにおける導電率を示すが、他の電気物性分布（導電率差分布Δσ、誘電率分布、誘電率差分布、位相分布、位相差分布）でもよい。Ａｎはｎ番目のメッシュ面積を示すが、計算コストの関係などで簡便に計算したい場合はｘ－ｙ方向のメッシュ面積を用いてｚ方向には近似してもよい。Ｖｍ（ｅ，ｄ）は、電流印加電圧測定パターンｍにおける測定電位差Ｖを示す。ｅは電流印加電圧測定パターンｍにおける電流印加電極ペアを示し、ｄは電流印加電圧測定パターンｍにおける電圧測定電極ペアを意味する。Ｖ（ｉｅ）は、電流印加電極ペアｅへの電流印加により誘発された、電圧測定電極ペアd間の電位差を示す。Ｖ（ｉｄ）は電圧測定電極ペアｄへの電流印加により誘発された、電流印加電極ペアｅ間の電位差である。∇はナブラ記号で微分演算子である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　以下、図５の第二データベースから出力される既知の脚内部Ωのヤコビ行列のデータセットＪと既知の脚輪郭∂Ωのデータセットを用いて、被施術者の脚輪郭∂Ωから、あらかじめ決めた電流印加電圧測定パターンｍ（１≦ｍ≦Ｍ）を基に、被施術者のヤコビ行列Ｊ＊（＊は被施術者のために推定したこと意味する記号）を計算する方法について説明する。ヤコビ行列Ｊ＊を計算する際には、入力変数として、脚輪郭∂ΩのデータセットＩと脚内部Ωのヤコビ行列のデータセットＪを用い、例えば最近傍探索手法やニューラルネットワークなどの機械学習を用いて、被施術者のヤコビ行列Ｊ＊を計算する。最近傍探索手法としては、特に限定されないが、Ｋ近傍法、近似最近傍探索、局所性鋭敏型ハッシュ、ｋd木などが挙げられる。ニューラルネットワークを用いる場合は、例えば、前述の「ヤコビ行列Ｊ＊のオーダーメイド」に該当する。すなわち、あらかじめ撮影した被施術者自身の脚内部のＸ線画像やＭＲＩ画像により、脂肪、筋、骨などの組織の空間位置情報が既知となり、導電率や誘電率の空間位置情報も既知となる。そして、この既知の対象において、各電極間に電流を印加したときの電圧値は、実際に被施術者自身を実際に計測して既知となり、または、実際に電圧値を計測しなくても電磁気計算などを用いることにより既知となる。すなわち、ヤコビ行列Ｊ＊は、入力値である導電率や誘電率の空間位置情報と、出力値である組織の空間位置情報を繋ぐ物理量であるので、両者の関係が非線形が強く定式化されていなくても、ニューラルネットワークを用いることにより、Ｊ＊を求めることができる。
　以下、ここでは、Ｋ近傍法を例に挙げて説明する。
　次に、図６を用いてＫ近傍法による被施術者のヤコビ行列Ｊ*の計算の方法について説明する。ヤコビ行列計算部３は、被施術者の脚輪郭∂Ω*を既知の脚輪郭∂Ωｇのデータセットと同じメッシュ数Ｎとなるように分割する。その後、あらかじめ決められた電流印加電圧測定パターンｍと、電極１５の座標から、メッシュｎから入力変数Ｉ＊を作成する（Ｓ１２）。入力変数Ｉ＊は、被施術者の脚輪郭∂Ω*における入力変数であり、下記の式（１０）で表される。式（１０）中のＩ＊ ｎは、被施術者の脚輪郭∂Ωにおけるメッシュｎの入力変数であり、下記の式（１１）で表される。式（１１）中のＸ*ｎは、被施術者の脚輪郭∂Ωにおけるメッシュｎのデカルト座標（ｘ*ｎ，ｙ*ｎ）を示し、下記の式（１２）で表される。Ｔは行列要素の転置を示す。式（１１）中のｒ＊は、被施術者の脚輪郭∂Ωに配置される電極１５（正確には、輪郭計測点）の原点Ｏからの距離で、下記の式（１３）で表される。式（１３）中のＱは、電極１５（正確には、輪郭計測点）の個数を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　次に、Ｋ近傍法（Ｋ－ｎｅａｒｅｓｔ　ｎｅｉｇｈｂｏｒ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，　Ｋ－ＮＮ）による被施術者のヤコビ行列Ｊ＊の計算の流れを説明する。ヤコビ行列計算部３は、初期値（例えば、ｎ＝１、ｍ＝１）を入力する（Ｓ１３）。次にヤコビ行列計算部３は、まず、被施術者の計測したＩ＊と第二データベースからの出力である既知の脚輪郭∂ΩのデータセットＩとのユークリッド距離行列Ｃを計算する（Ｓ１４）。ユークリッド距離行列Ｃは、下記の式（１４）で表され、Ｉ＊ ｎｍとユークリッド距離が小さいクラスター数Ｋ個の入力変数Ｉｇ ｎｍを示す。クラスター数Ｋの数は特に限定されず、例えば５である。ユークリッド距離行列Ｃは、独自に決めるクラスター数Ｋとメッシュ数Ｎの要素Ｋ×Ｎからなる。メッシュｎ（１≦ｎ≦Ｎ）におけるユークリッド距離行列Ｃｎは、下記の式（１５）で示され、Ｉｇ ｎとＩ＊ ｎのユークリッド距離を示し、被施術者の計測したＩ＊とジオメトリｇ（１≦ｇ≦Ｇ）の既知の脚輪郭∂ΩのデータセットＩｇが最小になるように決める。次に、ユークリッド距離行列Ｃと既知の脚内部Ωのヤコビ行列のデータセットＪを用いて、ｎを固定した時のｍにおける被施術者のヤコビ行列Ｊ＊ ｎ（要素数はＭ）を計算する（Ｓ１５）。それは、下記の式（１６）で計算され、Ｊｇ ｎは既知の脚輪郭∂Ωｇにおけるメッシュｎにおける電流印加電圧測定パターンｍのヤコビ行列を示す。図６には、例えば、メッシュｎ＝５の位置を例として、Ｉ５ ＊についての例が、記載されている。
　Ｊｎｍ ＊の計算が終わったところで、ヤコビ行列計算部３は、ｎの数がメッシュ数Ｎと等しいか判定する（Ｓ１６）。ｎとＮが等しくない場合は、ｎの数を１つ上げ、再度Ｓ１５に戻る（Ｓ１６）。ｎとＮが等しい場合は、次にｍが電流印加電圧測定パターンの数Ｍと等しいか判定する（Ｓ１７）。ｍとＭが等しくない場合は、ｍの数を１つ上げ、再度Ｓ１４に戻る（Ｓ１７）。ｎとｍがそれぞれＮとＭと等しくなれば、ヤコビ行列計算部３は、被施術者のヤコビ行列Ｊ＊の計算を終了し（Ｓ１８）、電気物性分布計算部４に被施術者のヤコビ行列Ｊ＊を送る。機械学習を用いず、上記の式（９）を用いて、通常のパーソナルコンピュータでヤコビ行列Ｊを計算すると、５分以上計算に時間がかかってしまう。既知のデータセットＩと脚輪郭∂Ωｇのヤコビ行列のデータセットＪを用意し、被施術者の脚輪郭∂Ωおよび電流印加電圧測定パターンを基に、Ｋ近傍法のような機械学習を用いることで、被施術者のヤコビ行列Ｊ＊を短時間で精度高く計算することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
（電気物性分布計算部）
　電気物性分布計算部４は、ヤコビ行列計算部３から送られてきた被施術者のヤコビ行列Ｊ＊と、生体内計測部１で測定された電位差および位相（または電流および位相）とから被施術者の電気物性分布を計算する。ここで、電気物性分布とは、例えば、導電率分布σ、導電率差分布Δσ、誘電率分布、誘電率差分布、位相分布、および、位相差分布などである。以後、導電率と導電率差（時間ｔ０の基準に対する時間ｔの導電率）を区別して記載する場合があり、差を表す記号としてΔを用いる。
　以下は導電率差分布Δσに焦点をあてて説明する。既知の被施術者のヤコビ行列Ｊ＊と、測定した既知の電位差ΔＶ（時間ｔ０の基準に対する時間ｔの電位差）から、導電率差分布Δσを求める問題は、不適切逆問題と呼ばれ、例えば、繰り返し計算を使って求めることができる。その繰り返し回数を右数の数字で表す。繰り返し回数０回目の初期の導電率差分布Δσ０は（右上の数字は繰り返し回数）、被施術者のヤコビ行列Ｊ＊を用い下記の式（１７）から計算される。Ｔは転置行列を示す。式（１７）中のΔＶは、下記の式（１８）に示す通り、あらかじめ決められた電流印加電圧測定パターン（または電圧印加電流測定パターン）Ｍ個の要素を持つ列ベクトルである。式（１８）中のΔＶｍの処理の仕方は２つの方法、すなわち、印加電流周波数一定で測定時間差を使う方法と、測定時間一定でいくつかの印加電流周波数差を用いることができる。ここでは測定時間差を使う方法について述べると、電流印加電圧測定パターンｍ（０≦ｍ≦Ｍ）の時間ｔ０のときの測定電位ΔＶｍ（ｔ０）を基準として、時間ｔのときの測定電位ΔＶｍ（ｔ）からの時間差の測定電位差ΔＶを用い、下記の式（１９）で表される。また、この式は、Ｖｍ（ｔ０）で除してもよい。式（１９）中のｍは、電流印加電圧測定パターンである。
　被施術者の導電率差分布Δσは、初期の導電率差分布Δσ０を繰り返し回数のスタートとして、下記の式（２０）を用いて計算される。式（２０）中のｉは、繰り返し計算回数を表す。式（２０）中のＲは正則化行列、λは計算を収束させるための、任意のパラメータを示し、例えば、０．０１である。Ｒは例えば、下記の式（２１）で表され、既知の被施術者のヤコビ行列Ｊ＊の関数である。計算された被施術者の電気物性分布（ここでは、導電率差分布Δσ）は、出力部５に送られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
（出力部）
　出力部５は、電気物性分布計算部４で計算された導電率分布σ、導電率差分布Δσ、誘電率分布、誘電率差分布、位相分布、位相差分布などの電気物性分布を出力する。これらの電気物性分布は、２次元空間と時間の３Ｄ（３次元）画像、時間を固定した３Ｄ画像、その２次元空間の画像を空間的に平均化した１Ｄ（一次元）値、および、時間的に平均化した時間平均値などに換算して、それらの出力を表示してもよい。また、各電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０毎に２次元画像などを表示してもよい。出力部５の出力先は特に限定されない。出力先は、液晶ディスプレイのような表示部であってもよいし、ＨＤＤのような記憶装置であってもよい。以降、空間平均の記号として<　>を用いる場合がある。
　以上、本実施形態に係るマッサージ装置１００を詳説した。マッサージ装置１００は、施術者の内部の生体情報の変化（電気物性分布の変化）を把握できるため、被施術者は、間質液、リンパ液、および静脈血液が十分に環流したかどうかを把握できる。また、マッサージ装置１００は、２以上の電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０を備えているので、押圧によって、どちらに間質液、リンパ液、および静脈血液が流れたかを把握することができる。
　第１実施形態では、押圧部２０にエアバッグを用いていたが、押圧部２０は、もみ玉でもよい。また、第１実施形態では、エアバッグを用いていたため、流路２２を用いていたが、押圧部２０が電気で駆動できる場合は、流路２２の代わりに電線を用いてもよい。そして、第１実施形態では、電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０は３つあったが、１つでもよい。電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０が１つであっても、押圧による生体情報の時間変化を測定することができる。本実施形態に係るマッサージ装置１００は、脚に装着したが、腕、腹などに装着してもよい。その場合、ヤコビ行列の計算に用いる輪郭は、腕の輪郭、腹の輪郭などになる。
＜第２実施形態＞
　次に第２実施形態について説明する。図７に示すように、第２実施形態に係るマッサージ装置１００Ａは、押圧測定部３０Ａと、測定計算部５０Ａとを備える。測定計算部５０Ａは、ヤコビ行列計算部３と、電気物性分布計算部４Ａと、出力部５と、を備える。
　なお、この第２実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については同一の符号を付し、その説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。
（押圧測定部）
　押圧測定部３０Ａは、生体内計測部１と、複数の押圧部２０と、押圧制御部２５Ａと、を備える。
（押圧制御部）
　押圧制御部２５Ａは、間質液、リンパ液、および静脈血液を環流できるように、各押圧部２０の圧力を時間的および空間的に制御する。押圧制御部２５Ａは、測定計算部５０Ａの電気物性分布計算部４Ａから送られてきた被施術者の電気物性分布に基づいて、押圧部２０の圧力を制御する。例えば、電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０で得られた電気物性分布の時間変化が小さい場合（間質液、リンパ液、および静脈血液の環流が十分ではない場合）、時間変化が小さい電気物性分布が得られた電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０に隣接する押圧部２０の圧力を制御し、間質液、リンパ液、および静脈血液が環流できるように押圧する。このように、電気物性分布に基づいて、押圧部２０を制御することで、より短時間に間質液、リンパ液、および静脈血液を環流することができる。押圧制御部２５Ａは、押圧部２０に空気を送るポンプ（図示しない）および押圧部２０内に送る空気量を制御するための電磁弁（図示しない）を制御し、各押圧部２０の圧力を制御する。
（電気物性分布計算部）
　電気物性分布計算部４Ａは、ヤコビ行列計算部３から送られてきた被施術者のヤコビ行列Ｊ＊と、生体内計測部１で測定された電位差および位相（または電流および位相）とから被施術者の電気物性分布を計算する。電気物性分布計算部４Ａは、電気物性分布計算部４と同様の方法で、被施術者の電気物性分布を計算する。得られた被施術者の電気物性分布は、出力部５および押圧制御部２５Ａに送られる。
　以上、第２実施形態について説明した。第２実施形態のマッサージ装置１００Ａは、電気物性分布計算部４Ａで得られた被施術者の電気物性分布に従って、押圧制御部２５Ａが押圧部２０の圧力を調整するため、通常よりも短時間にマッサージを完了することができる。
＜第３実施形態＞
　次に第３実施形態について説明する。図８に示すように、第３実施形態に係るマッサージ装置１００Ｂは、押圧測定部３０Ｂと、測定計算部５０Ａとを備える。測定計算部５０Ａは、ヤコビ行列計算部３と、電気物性分布計算部４Ａと、出力部５と、を備える。
　なお、この第３実施形態においては、第１実施形態および第２実施形態における構成要素と同一の部分については同一の符号を付し、その説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。
（押圧測定部）
　押圧測定部３０Ｂは、生体内計測部１と、複数の押圧部２０Ｂと、押圧制御部２５Ｂと、を備える。
（押圧部）
　押圧部２０Ｂは、被施術者に対して押圧することができれば、特に限定されず、マッサージに用いられる公知の押圧手段を用いることができる。押圧部２０Ｂとしては、例えば、エアバッグ、もみ玉などが挙げられる。エアバッグは膨張、収縮することで、適切な圧力を被施術者に印加できるので、好ましい。第３実施形態では、エアバッグを例に挙げて説明する。図９に示すように、本実施形態において、押圧部２０Ｂは、２以上のエアバッグ２１からなる。エアバッグ２１の数は好ましくは３以上であり、さらに好ましくは４以上である。各エアバッグ２１は、それぞれ異なる圧力を印加可能である。押圧部を構成するエアバッグ２１の数が増えるほど押圧する領域を細かく制御できるので好ましい。エアバッグ２１は、被施術者の周方向（例えば、脚の周方向）に対し、配置される。押圧部２０Ｂの各エアバッグ２１は、流路２２を介し、押圧制御部２５Ｂと接続される。
　押圧部２０Ｂの数は例えば、２以上であり、好ましくは４以上である。押圧部２０Ｂの数が多くなるほど、押圧する領域を細かく設定することができる。これによって、間質液、リンパ液、および静脈血液の環流をより効率的に行うことができる。本実施形態では、押圧部２０Ｂは４個である。押圧部２０Ｂの数の上限は特に限定されないが例えば、２０である。
　押圧部２０Ｂには、被施術者に対して印加される圧力を計測するための圧力センサ（図示しない）が備えられていてもよい。本実施形態では、押圧部２０Ｂに含まれる各エアバッグ２１毎に圧力センサが備えらえることで、印加される圧力と生体情報の変化との関係をより詳細に把握することができる。
　第３実施形態のマッサージ装置１００Ｂにおいて、押圧部２０Ｂは、被施術者の脚の周囲を覆うように配置される。即ち、複数のエアバッグ２１が脚の周方向に配置される。複数のエアバッグ２１が脚の周方向に配置されるので、周方向に、エアバッグ２１の圧力を変えて被施術者に対し押圧することができる。これによって、より効率的に、滞留した間質液、リンパ液、および静脈血液を環流することができる。
　マッサージ装置１００Ｂでは、被施術者の脚の長手方向に対し、間隔を置いて、複数の押圧部２０Ｂが配置される。複数の押圧部２０Ｂが被施術者の脚の長手方向に間隔を置いて配置されることで、例えば、立姿勢で滞留した間質液、リンパ液、および静脈血液を環流することができる。
　押圧部２０Ｂは、電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０間に配置されることが好ましい。このように押圧部２０を配置することで、押圧によって、間質液、リンパ液、および静脈血液がどちらの電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０側に移動したかを把握することができる。
（押圧制御部）
　押圧制御部２５Ｂは、間質液、リンパ液、および静脈血液を環流できるように、各押圧部２０Ｂの圧力を時間的および空間的に制御する。押圧制御部２５Ｂは、測定計算部５０Ａの電気物性分布計算部４Ａから送られてきた被施術者の電気物性分布に基づいて、押圧部２０Ｂの圧力を制御する。各電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０の電気物性分布の変化が小さく、間質液、リンパ液、および静脈血液の環流が十分ではない場合、変化が小さい電気物性分布が得られた電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０に隣接する押圧部２０Ｂ中の各エアバッグ２１の圧力を制御し、間質液、リンパ液、および静脈血液が環流できるように押圧する。このように、電気物性分布に基づいて、押圧部２０Ｂ中の各エアバッグ２１を制御することで、第２実施形態の場合よりも、より短時間に間質液、リンパ液、および静脈血液を環流することができる。押圧制御部２５Ｂは、押圧部２０に空気を送るポンプ（図示しない）および押圧部２０内に送る空気量を制御するための電磁弁（図示しない）を制御し、各押圧部２０Ｂ中の各エアバッグ２１の圧力を制御する。
　以上、第３実施形態について説明した。第３実施形態のマッサージ装置１００Ｂは、電気物性分布計算部４Ａで得られた被施術者の電気物性分布に従って、押圧制御部２５Ｂが押圧部２０Ｂの各エアバッグ２１の圧力を調整するため、より短時間で効果的にマッサージを完了することができる。
＜第４実施形態＞
　次に第４実施形態について説明する。図１０に示すように、第４実施形態に係るマッサージ装置１００Ｃは、押圧測定部３０Ｃと、測定計算部５０Ｃとを備える。測定計算部５０Ｃは、輪郭推定部２と、ヤコビ行列計算部３Ｃと、電気物性分布計算部４Ｃと、出力部５と、を備える。なお、この第４実施形態においては、第１実施形態、第２実施形態、および第３実施形態における構成要素と同一の部分については同一の符号を付し、その説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。
（押圧測定部）
　押圧測定部３０Ｃは、生体内計測部１Ｃと、複数の押圧部２０と、押圧制御部２５とを備える。
（生体内計測部）
　図１１に示すように生体内計測部１Ｃは、電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０Ｃと、電気制御部４０と、を備える。電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０Ｃを用いて被施術者に電流又は電位差を印加することで、被施術者の内部を可視化することができる。また、可視化した内部の生体情報（例えば、導電率分布）の時間変化を見ることで、間質液、リンパ液、および静脈血液の分布の変化を把握することができる。
　生体内計測部１Ｃが電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０Ｃを２以上備えることが好ましい。生体内計測部１Ｃが電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０Ｃを２以上備えることで、間質液、リンパ液、および静脈血液の流れを把握することができる。電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０Ｃの数が多いほど、より正確に、間質液、リンパ液、および静脈血液の流れを把握することができるので、電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０Ｃの数の上限は特に限定されない。
　生体内計測部１Ｃは、電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０Ｃを被施術者が着用後、電極１５間に所定の電流または電位差を印加し、電位差または電流を測定する。電流を印加する場合は、あらかじめ決めた電流印加電圧測定パターン(多数ある電極から二つずつの電極を順番に選び、電流を印加し順次電位差を測定するパターン)に基づき、電位差を測定する。このとき、位相(印加電流と測定電位差との時間的なずれ)も測定することが望ましい。電位差を印加する場合は、あらかじめ決めた電圧印加電流測定パターン(多数ある電極から二つずつの電極を順番に選び、電位差を印加し順次電流を測定するパターン)に基づき、電流を測定する。このとき、位相(印加電位差と測定電流との時間的なずれ)も測定することが好ましい。
　生体内計測部１Ｃは電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０Ｃを用いて、図１２に示す輪郭計測点２６の座標を測定する。得られた輪郭計測点２６の座標などの情報は、測定計算部５０Ｃの輪郭推定部２に送られる。
（電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ）
　図１２に示すように、電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０Ｃは、４以上の電極１５（電極数Ｑ）と、伸縮方向の変位を計測するストレッチセンサ１８と、曲げ方向の変位を計測するベンドセンサ１９と、電極１５、ストレッチセンサ１８、およびベンドセンサ１９を保持する支持体１７と、を備える。図１２に示す通り、例えば、ストレッチセンサ１８とベンドセンサ(角度検センサ)１９を支持体１７上の４点以上の輪郭計測点２６に配置する。電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０がストレッチセンサ１８およびベンドセンサ１９のような電極１５の座標位置を計測できる座標測定手段を備えることで、予め各電極１５の位置を計測しないでも、ヤコビ行列計算部３においてヤコビ行列を計算することができる。
　ストレッチセンサ１８は、伸縮性のひずみセンサである。ストレッチセンサ１８は、支持体１７を被施術者が電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０Ｃを着用した際の輪郭計測点２６付近の伸縮方向の変位を測定する。第４実施形態では、輪郭計測点２６は電極１５の配置位置としている。
　ベンドセンサ１９は、角変位を測定することができるセンサである。ベンドセンサ１９は、電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０Ｃを被施術者が着用した際の輪郭計測点２６付近の曲げ方向の変位を測定する。
（輪郭推定部）
　輪郭推定部２は、被施術者が電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０Ｃを着用する前にその輪郭計測点２６の座標（ｘ、ｙ）の基準点として求め、被施術者が電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０Ｃを着用した後の輪郭計測点２６の座標（ｘ、ｙ）の変化から、被施術者の脚輪郭∂Ωを推定する。ストレッチセンサ１８とベンドセンサ１９は、各電極１５の位置と同じにすることが好ましいが、ｘ位置とｙ位置については、独自の位置に設けてもよいし、電極１５の座標（ｘ、ｙ）近傍に配置してもよい。ストレッチセンサ１８とベンドセンサ１９のデータを用い、輪郭推定部２は、電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０Ｃ内の各輪郭計測点２６のｘ座標とｙ座標とから電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０Ｃ毎に、被施術者の２次元的な脚輪郭∂Ωを推定する。輪郭計測点２６の座標データから被施術者の脚輪郭∂Ωを得るために、輪郭推定部２は、輪郭計測点２６の間（各座標点間）を補う。輪郭推定部２は、輪郭計測点２６の位置座標およびＢスプライン曲線などの補間曲線を用いて、被施術者の輪郭∂Ωをより精度よく推定する。補間曲線としては、Ｂスプライン曲線のほかに、ベジエ曲線、ラメ曲線などを用いてもよい。ｑ番目の電極１５の位置は、電極位置から電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０Ｃの中心（原点）Ｏまでの長さｒｑと、電極１５の位置および原点Ｏを結んだ線とｘ軸とのなす角度θと、で表される。得られた被施術者の輪郭∂Ωの情報は、ヤコビ行列計算部３Ｃに送られる。
（ヤコビ行列計算部）
　ヤコビ行列計算部３Ｃは、あらかじめ決められた電極１５の電流印加電圧測定パターン(または電圧印加電流測定パターン)、および、輪郭推定部２で推定された被施術者の脚輪郭∂Ω（脚輪郭∂Ωを分割して得たメッシュ座標）と電極１５の座標とを用い、被施術者の内部Ωのヤコビ行列Ｊ＊（＊は被施術者のために推定したこと意味する記号）を計算する。ヤコビ行列計算部３Ｃは、電気物性分布計算部４に被施術者のヤコビ行列Ｊ＊を送る。ヤコビ行列の計算方法は、ヤコビ行列計算部３と同様の方法で計算することができる。
　以上、第４実施形態について、説明した。第４実施形態では、電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０Ｃが電極１５の座標を計測し、輪郭推定部２で被施術者の輪郭を推定することができる。そのため、被施術者の輪郭を測定する必要が無く、日々の被施術者の輪郭の変動にも対応することができる。
　第４実施形態では、ストレッチセンサ１８とベンドセンサ１９を用いることで被施術者の輪郭∂Ωを推定したが、ストレッチセンサ１８とベンドセンサ１９を片方だけ用いてもよい。また、例えばＳ、Ｍ、Ｌなどの標準となるサイズの支持体１７を用いることで、簡易的に被施術者の脚輪郭∂Ωを推定してもよい。
＜第５実施形態＞
　次に第５実施形態に係るマッサージ装置１００Ｄについて説明する。図１３に示すようにマッサージ装置１００Ｄは椅子型のマッサージ装置となる。
　マッサージ装置１００Ｄは、床面上設置されて椅子全体を支持する台部６１と、台部６１の上側で被施術者の臀部を支持する座部６２と、座部６２の後側に配置され、被施術者の背を支持する背もたれ部６３と、座部６２の両側で被施術者の肘を支持するひじ掛け部６４と、座部６２の前側に配置され、被施術者の脚を支持する脚支持部６５とを備える。生体内計測部１の電気制御部４０、押圧制御部２５、測定計算部５０などはマッサージ装置１００Ｄの内部（例えば座部６２の下部）に配置されている。
　マッサージ装置１００Ｄは、マッサージ装置１００Ｄの内部にある電気制御部４０と電線束４２を介し接続された電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０Ｄを備える。図１４に示すように電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０Ｄの支持体１７Ｄは、バンド状であってもよいし、脚部の周全体を覆うことが難しい場合は、バンド状ではなく周方向の一部だけでもよい。また、電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０Ｄの支持体１７Ｄには、着脱が容易になるように着脱部４５が備えられている。着脱部４５は、例えば面ファスナーである。着脱部４５を備えているため、被施術者は、マッサージの効果を見たい部位に電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ１０を容易に装着することができる。
　マッサージ装置１００Ｄは、太腿用の押圧部２０Ｄと、脹脛用の押圧部２０Ｅと、を備える。このように押圧部２０Ｄ，２０Ｅを配置することで、座りながら間質液、リンパ液、および静脈血液を環流することができる。
　以上、第５実施形態について、説明した。第５実施形態のマッサージ装置１００Ｄでは、被施術者は、椅子に座りながら間質液、リンパ液、および静脈血液を環流することができる。また、マッサージ装置１００Ｄでは、被施術者が自由にマッサージの効果を確認できる部位を設定することができる。
　以上、本実施形態に係るマッサージ装置について説明した。なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した実施形態を適宜組み合わせてもよい。
（実施例）
　次に、本開示のマッサージ装置の有効性を検証するために実験した例について説明する。
　図１５は本実施例で用いたマッサージ装置の一例である。このマッサージ装置は、４つのエアバッグから構成されるスリーブ、各部の圧力を測定する圧力センサ、大腿部と脹脛部に設けられた電気インピーダンス・トモグラフィ用センサを備える。各電気インピーダンス・トモグラフィ用センサには、１６個の電極を配置した。
　健康な男性（年齢：３０歳）を被施術者とし、本発明のマッサージ装置を用いて、間欠的空気圧迫（ＩＰＣ）機構によるマッサージ中において、筋肉や脂肪の間質液・リンパ液・静脈血液の還流のイメージングを行った。電気インピーダンス・トモグラフィ測定には、隣接法を用いた。また、各エアバッグ内の圧力の時間変化を記録した。印加電流１ｍＡで電流を被施術者の脹脛と大腿とに印加し電圧を測定して上記の方法で画像再構成を行った。具体的には、脹脛と大腿部の導電率分布画像を再構成した。
　図１６にマッサージ中の各エアバッグの圧力の変化を示す。図１６の縦軸は力（Ｎ）であり、横軸は時間（ｓ）である。Ｓ１は、図１５の１のエアバッグ（第１エアバッグ）の圧力である。Ｓ２は、図１５の２のエアバッグ（第２エアバッグ）の圧力である。Ｓ３は、図１５の３のエアバッグ（第３エアバッグ）の圧力である。Ｓ４は、図１５の４のエアバッグ（第４エアバッグ）の圧力である。図１６に示すようにマッサージは、４つのエアバッグの空気圧の一サイクルを時間的に制御し、かつ、4つのエアバッグの空気圧は、抹消側(つま先側)から大腿部に向かって、空間的にも制御して、間欠的に空気圧迫を行った。
　図１７に、マッサージ中での電気インピーダンス・トモグラフィ測定によって得られた被施術者の左足の脹脛断面を頭部側から見た導電率分布の時間変化を示す。この間欠的空気圧迫（ＩＰＣ）機構によるマッサージでは、前記図１６の各エアバッグの圧力の変化が、抹消側から大腿部に向かって時間遅れがあるので、間質液・リンパ液・静脈血液は、徐々に抹消側から大腿部に向かって還流し、この電気インピーダンス・トモグラフィ用センサにより、その還流の空間と時間の変化を、導電率の領域サイズと色深度の空間と時間の変化として、とらえることができる。ちなみに、間質液・リンパ液・静脈血液は、イオン性の液体であり、脂肪、筋肉、骨よりも、導電率が高いことが分かっている。具体的には、この被施術者の場合、（左上部の青い位置は脛骨なので特に注目することはせず）、１１秒付近まで、徐々に腓腹筋（後側の筋肉）周囲の導電率の増加、１６秒付近で、腓腹筋だけではなくヒラメ筋（中央下部付近の筋肉）周囲の導電率の増加大きくなり、その後、２１秒付近では、腓腹筋、ヒラメ筋周囲の導電率は少し減少し、後脛骨筋（左上部の青色の脛骨付近の筋肉）周囲の導電率が少し増加した。すなわち、間質液・リンパ液・静脈血液の環流の時間と空間位置が把握できる。
　図１８に、マッサージ中での電気インピーダンス・トモグラフィ測定によって得られた被施術者の左足の大腿部を頭部側から見た導電率分布の時間変化を示す。特にこの大腿部では、２１秒までの時間について画像を示しているが、マッサージを施している脹脛から、まだ大腿部まで、間質液・リンパ液・静脈血液の環流がなされておらず、特にこの時間では、画像に大きな変化がない。しかし、後述の通り、１７０秒ほど経過すると、マッサージを施している脹脛から、間質液・リンパ液・静脈血液の環流が、大腿部まで達したことがわかる。図１７および図１８に示すように、マッサージを継続することで、脹脛部および太腿部の導電率分布の空間と時間に変化が生じることが示された。また、脹脛部と太腿部では、導電率分布の空間と時間の変化に違いがみられた。
　以上より、本開示のマッサージ装置によって、マッサージ中の筋肉や脂肪の間質液・リンパ液・静脈血液の還流の生理学的応答を検出するのに十分な性能を持っていることが示された。再構成画像における筋肉や脂肪の間質液・リンパ液・静脈血液の還流を十分に識別できることが、被施術者における実験を通じて検証できた。
　さらに、空間平均導電率<σ>を定義し、マッサージ中での導電率変化の大きさを定量化し、間質液・リンパ液・静脈血液の還流を詳細に評価した。図１９は脹脛部における空間平均導電率<σ>、各エアバッグの圧力と時間との関係を示したものである。図１９の横軸は時間（ｓ）、図１９の左側の縦軸は、空間平均導電率を示し、右側の縦軸は力（Ｎ）を示す。ｔｄ－ＥＩＴは、脹脛部における空間平均導電率<σ>を示す。図１９のＣ１は、第１エアバッグの圧力を示す。図１９のＣ２は、第２エアバッグの圧力を示す。図１９のＣ３は、第３エアバッグの圧力を示す。図１９のＣ４は、第４エアバッグの圧力を示す。Ｌｉｎｅａｒ　Ｆｉｔｔｉｎｇは、空間平均導電率<σ> (ｔｄ－ＥＩＴ)を線形近似した結果を示す。脹脛部では、空気圧の周期波形と比較して、長い周期をもちながら空間平均導電率<σ>が増加し、その後一定なる傾向が観察され、空気圧１サイクルが終了するごとに、間質液・リンパ液・静脈血液の還流が見られた。特に、この被施術者の場合、２６０秒以前は空間平均導電率＜σ＞が緩やかな周期を繰り返しながら徐々に増加し、２６０秒以降は、空間平均導電率＜σ＞が緩やかな周期を繰り返しながら徐々に一定になる傾向が見られ、２６０秒程度で十分還流がなされたことがわかる。
　図２０は大腿部における空間平均導電率<σ>、各チャンバーの圧力と時間との関係を示したものである。図２０の横軸は時間（ｓ）、図２０の左側の縦軸は、空間平均導電率を示し、右側の縦軸は力（Ｎ）を示す。ｔｄ－ＥＩＴで示した空間平均導電率<σ>は、脹脛部における空間平均導電率を示す。図２０のＣ１は、第１エアバッグの圧力を示す。図２０のＣ２は、第２エアバッグの圧力を示す。図２０のＣ３は、第３エアバッグの圧力を示す。図２０のＣ４は、第４エアバッグの圧力を示す。大腿部では、マッサージを施している脹脛と異なり、時間の経過とともに、周期を持たずに空間平均導電率＜σ＞が増加と一定となる傾向が観察される。この被施術者の場合、６０秒ぐらいまでは、マッサージを施している脹脛から、まだ大腿部まで、間質液・リンパ液・静脈血液の環流がなされておらず、特にこの時間では、大きな変化がない。６０秒を過ぎたときから、空間平均導電率＜σ＞が徐々に増加し、１５０秒ぐらいのときに急激に増加し、その後１７０秒以降は一定となり、脹脛のマッサージによる間質液・リンパ液・静脈血液の還流が１７０秒程度で十分なされたことがわかる。なお、空間平均導電率は、電気インピーダンス・トモグラフィで得られた導電率分布を空間平均した導電率となる。
　以上より、本開示のマッサージ装置によれば、マッサージによる生体内の間質液、リンパ液、および静脈血液の分布の時間と空間の変化を計測可能であることが確認された。
１　生体内計測部、２　輪郭推定部、３　ヤコビ行列計算部、４　電気物性分布計算部、１０　電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ、２０　押圧部、２１　エアバッグ、２２　流路、２５　押圧制御部、４０　電気制御部、４２　電線束、５０　測定計算部５０、１００　マッサージ装置

Claims (10)

  1. 　被施術者に対して押圧する、複数の押圧部と、
    　押圧による前記被施術者の生体情報の変化を計測する、生体内計測部と、
    を備え、
    　前記生体内計測部は、１以上の電気インピーダンス・トモグラフィ用センサを備え、　前記電気インピーダンス・トモグラフィ用センサは、４以上の電極を備える、マッサージ装置。
  2. 　前記電気インピーダンス・トモグラフィ用センサを２以上備える、
    　請求項１に記載のマッサージ装置。
  3. 　前記電気インピーダンス・トモグラフィ用センサ間に前記押圧部を備える、請求項１または２に記載のマッサージ装置。
  4. 　前記押圧部が１つのエアバッグからなる、請求項１または２に記載のマッサージ装置。
  5. 　前記押圧部が２以上のエアバッグからなり、各前記エアバッグがそれぞれ異なる圧力を印加可能である、請求項１または２に記載のマッサージ装置。
  6. 　前記電極は、均等に間隔を置いて配置される、請求項１または２に記載のマッサージ装置。
  7. 　前記生体内計測部は、前記電極間に電流又は電位差を印加し、前記電流を印加する場合は電流印加電圧測定パターンに基づき電位差と位相を測定し、前記電極間に前記電位差を印加する場合は電圧印加電流測定パターンに基づき電流と位相を測定する、請求項１または２に記載のマッサージ装置。
  8. 　　あらかじめ決められた前記電流印加電圧測定パターンまたは前記電圧印加電流測定パターン、前記被施術者の輪郭を分割して得たメッシュ座標、および各前記電極の座標を基に、前記被施術者のヤコビ行列を計算するヤコビ行列計算部と、
    　前記ヤコビ行列計算部で計算された前記被施術者の前記ヤコビ行列と、前記生体内計測部で測定された前記電位差および位相または前記電流および位相と、から前記生体情報である電気物性分布を計算する電気物性分布計算部と、
    をさらに備える、請求項７に記載のマッサージ装置。
  9. 　前記ヤコビ行列計算部において、機械学習を用いて、前記ヤコビ行列を計算する、請求項８に記載のマッサージ装置。
  10. 　前記電気物性分布に基づいて、各前記押圧部の圧力を制御する、押圧制御部をさらに備える請求項８に記載のマッサージ装置。
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