JP2017153822A - 電気刺激装置及びそれを備える動作アシストシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】所望の動作を行いやすくする。
【解決手段】電気刺激装置1(第1装置10A及び第2装置10B)は、正面電極11と、背面電極12と、出力回路13と、制御回路14とを備える。正面電極11及び背面電極12は、使用者の皮膚表面に接触するように配置される。出力回路13は、筋肉に電気刺激を与える電気出力を正面電極11及び背面電極12に出力する。制御回路14は出力回路13を制御する。制御回路14は、使用者の身体の一部が動作する場合に筋肉が収縮する収縮期間に、使用者の身体の一部の動作を大きくする電気刺激を筋肉に与えるように、出力回路13を制御する。
【選択図】図1
【解決手段】電気刺激装置1(第1装置10A及び第2装置10B)は、正面電極11と、背面電極12と、出力回路13と、制御回路14とを備える。正面電極11及び背面電極12は、使用者の皮膚表面に接触するように配置される。出力回路13は、筋肉に電気刺激を与える電気出力を正面電極11及び背面電極12に出力する。制御回路14は出力回路13を制御する。制御回路14は、使用者の身体の一部が動作する場合に筋肉が収縮する収縮期間に、使用者の身体の一部の動作を大きくする電気刺激を筋肉に与えるように、出力回路13を制御する。
【選択図】図1
Description
本発明は、電気刺激装置及びそれを備える動作アシストシステムに関する。
従来、歩行動作中に筋肉に電気的な刺激を与えることで、筋肉の収縮を妨げるような負荷を発生させて、筋肉の強化を図る電気刺激装置があった(例えば特許文献1参照)。
筋力の低下した使用者が特許文献1の電気刺激装置を使用すると、筋肉の収縮を妨げるような負荷が筋肉に加わるため、所望の動作がしづらくなる可能性があった。
本発明は上記課題に鑑みてなされ、所望の動作を行いやすくする電気刺激装置及びそれを備える動作アシストシステムを提供することを目的とする。
本発明の一態様の電気刺激装置が、使用者の皮膚表面に接触するように配置される電極と、筋肉に電気刺激を与える電気出力を前記電極に出力する出力回路と、前記出力回路を制御する制御回路と、を備える。前記制御回路は、前記使用者の身体の一部が動作する場合に筋肉が収縮する収縮期間に、前記使用者の身体の一部の動作を大きくする電気刺激を前記筋肉に与えるように、前記出力回路を制御する。
本発明の一態様の動作アシストシステムが、前記電気刺激装置と、サーバ装置と、を備える。前記サーバ装置が、前記電気刺激装置から、前記使用者の身体の一部の動作に関する動作情報を収集する。
本発明によれば、所望の動作を行いやすくする電気刺激装置及びそれを備える動作アシストシステムを提供することができる。
以下に説明する実施形態は、本発明に係る電気刺激装置及びそれを備える動作アシストシステムの一例にすぎない。本発明の実施形態は、以下の実施形態に限定されず、以下の実施形態は、本発明の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
(実施形態1)
(1)構成
本実施形態に係る電気刺激装置及びそれを備える動作アシストシステムについて図1〜図4を参照して説明する。
(1)構成
本実施形態に係る電気刺激装置及びそれを備える動作アシストシステムについて図1〜図4を参照して説明する。
本実施形態の動作アシストシステム100は、図1に示すように、電気刺激装置1と、操作端末2と、サーバ装置3と、を備えている。なお、図1では、電気刺激装置1と操作端末2とが1台ずつしか図示されていないが、複数の電気刺激装置1をそれぞれ操作するための複数の操作端末2がサーバ装置3と通信していてもよい。
(1.1)電気刺激装置1の構成
本実施形態の電気刺激装置1は、電気的筋肉刺激(Electrical Muscle Stimulation )を利用して、使用者が所定の動作をしやすくするための装置である。本実施形態の電気刺激装置1は、歩行やランニングや階段昇降などの脚移動を行う場合に使用される筋肉に電気刺激を与えて、筋肉の収縮を大きくしている。電気刺激装置1が筋肉に電気刺激を与えて筋肉の収縮を大きくすることで、脚移動の動作が大きくなり、脚移動の動作がしやすくなる。
本実施形態の電気刺激装置1は、電気的筋肉刺激(Electrical Muscle Stimulation )を利用して、使用者が所定の動作をしやすくするための装置である。本実施形態の電気刺激装置1は、歩行やランニングや階段昇降などの脚移動を行う場合に使用される筋肉に電気刺激を与えて、筋肉の収縮を大きくしている。電気刺激装置1が筋肉に電気刺激を与えて筋肉の収縮を大きくすることで、脚移動の動作が大きくなり、脚移動の動作がしやすくなる。
本実施形態の電気刺激装置1は、図1及び図2に示すように、第1装置10Aと、第2装置10Bとを備える。図3A及び図3Bに示すように、第1装置10Aが右足200Aの大腿201に装着され、第2装置10Bが左足200Bの大腿201に装着される。本実施形態の電気刺激装置1は、脚移動を行う場合に使用される筋肉のうち、大腿四頭筋211と大腿二頭筋221とに電気刺激を与える。右足200A及び左足200Bの各々の大腿201に装着された状態(図3A、図3B、図4A、図4B参照)で使用される。なお、右足用の第1装置10Aと左足用の第2装置10Bとは、電極(正面電極11及び背面電極12)の配置以外は共通の構成を有しているので、以下では右足用の第1装置10Aを例に説明を行い、左足用の第2装置10Bについては説明を省略する。
第1装置10Aは、図1に示すように正面電極11と、背面電極12と、出力回路13と、制御回路14とを備えている。また、本実施形態の第1装置10Aは、検知部15と、通信回路16と、記憶部17と、電源部18とを更に備えている。
正面電極11と背面電極12とは、使用者の皮膚表面に接触するように配置される。正面電極11は、図3Aに示すように、大腿201の前側(腹側)の皮膚表面に接触するように配置されており、大腿四頭筋211に電気刺激を与えるために用いられる。背面電極12は、図3Bに示すように、大腿201の後側(背側)の皮膚表面に接触するように配置されており、大腿二頭筋221に電気刺激を与えるために用いられる。
出力回路13は、正面電極11及び背面電極12を通して流れる電流の大きさを変化させることによって、正面電極11及び背面電極12のそれぞれに対応した筋肉に電気刺激を与える。
制御回路14は、例えばプロセッサを主要な構成として備えている。プロセッサが、記憶部17に記憶されたプログラムを実行することによって、制御回路14の機能が実現される。例えば、制御回路14は、脚移動中に大腿四頭筋211及び大腿二頭筋221がそれぞれ収縮し始めるタイミングで、脚移動の動作を大きくする電気刺激を大腿四頭筋211及び大腿二頭筋221にそれぞれ与えるように、出力回路13を制御する。
検知部15は、脚移動に応じて筋肉が収縮し始めるタイミング、すなわち収縮期間が開始するタイミングを検知する。検知部15は例えばジャイロセンサのような角速度センサである。検知部15は、大腿201の動きによって検知部15に加わる角速度を検知する。この検知部15は、検知部15に加わる角速度を検知することで、筋肉の収縮期間が開始するタイミングを検知する。たとえば、大腿四頭筋211及び大腿二頭筋221のいずれかが収縮すると、足の角度が変化するので、検知部15は、検知部15に加わる角速度が変化するタイミングを、収縮期間が開始するタイミングとして検知する。
通信回路16は、無線局の免許が不要である近距離無線通信の通信モジュールを有している。通信回路16は例えばBluetooth(登録商標)規格に準拠した通信モジュールである。
記憶部17は、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、又はEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)などから選択されるデバイスで構成される。記憶部17は、制御回路14が実行するプログラムを記憶する。また、記憶部17は、出力回路13が正面電極11及び背面電極12に出力する電気出力の設定内容(例えば、出力電流の電流値、周波数、電流値の時間変化など)を記憶する。なお、出力回路13が正面電極11及び背面電極12に電圧を出力してもよく、その場合は出力電圧の電圧値、周波数、電圧値の時間変化などが記憶部17に記憶されていればよい。
電源部18は、電池(一次電池又は二次電池)を電源として、出力回路13、制御回路14、検知部15、通信回路16、記憶部17などに動作電力を供給する。なお、電源部18の電源が二次電池の場合、第1装置10Aは非接触充電部を備えることが好ましい。非接触充電部は、非接触給電装置から例えば電磁誘導方式で供給される電力を非接触で受電して、二次電池を充電する。
また、第1装置10Aは、図2に示すような装着具50を備えている。装着具50は、図3A及び図3Bに示すように、大腿201の皮膚表面に巻き付けられるベルト51を有している。
ベルト51には、正面電極11、背面電極12、出力回路13、制御回路14、検知部15、通信回路16が取り付けられている。
正面電極11及び背面電極12は、ベルト51が大腿201に巻き付けられた状態で、大腿201の皮膚表面に接触する面に配置されている。使用者は、ベルト51の一端側を大腿201の前側に当てた状態で、ベルト51の他端側を大腿201に巻き付ける。そして、使用者は、ベルト51の他端側にある面ファスナーのフック52を、ベルト51の表面に設けられた面ファスナーのループに止めることによって、ベルト51を大腿201に装着する。ここにおいて、大腿四頭筋211に電気刺激を与えるための正面電極11は、ベルト51において大腿201の前側(腹側)に当たる領域53に配置されている。また、大腿二頭筋221に電気刺激を与えるための背面電極12は、ベルト51において大腿201の後側(背側)に当たる領域54に配置されている。なお、本実施形態では正面電極11及び背面電極12が、それぞれ、2つの電極パッドで構成されているが、正面電極11及び背面電極12の構成及び配置は、電気刺激を与える筋肉の部位によって適宜変更が可能である。
(1.2)操作端末2の構成
操作端末2は電気刺激装置1を操作するために使用される。本実施形態では電気刺激装置1が第1装置10Aと第2装置10Bとで構成されている。操作端末2を用いて電気刺激装置1を動作させるための操作が行われると、操作端末2から第1装置10Aと第2装置10Bとに制御命令が送信され、第1装置10Aと第2装置10Bとがそれぞれ独立して筋肉に電気刺激を与える動作を行う。すなわち、第1装置10Aと第2装置10Bとはそれぞれ制御回路14を備えており、第1装置10Aと第2装置10Bとはそれぞれスタンドアローンで動作する。
操作端末2は電気刺激装置1を操作するために使用される。本実施形態では電気刺激装置1が第1装置10Aと第2装置10Bとで構成されている。操作端末2を用いて電気刺激装置1を動作させるための操作が行われると、操作端末2から第1装置10Aと第2装置10Bとに制御命令が送信され、第1装置10Aと第2装置10Bとがそれぞれ独立して筋肉に電気刺激を与える動作を行う。すなわち、第1装置10Aと第2装置10Bとはそれぞれ制御回路14を備えており、第1装置10Aと第2装置10Bとはそれぞれスタンドアローンで動作する。
操作端末2は、図1に示すように、処理回路21と、第1通信回路22と、第2通信回路23と、表示部24と、操作部25と、記憶部26と、電源部27とを備える。
処理回路21は、例えばプロセッサを主要な構成として備える。プロセッサが、記憶部26に記憶されたプログラムを実行することによって、処理回路21の機能が実現される。
第1通信回路22は、第1装置10A及び第2装置10Bの通信回路16と同じ通信方式で無線通信を行う通信モジュールである。
第2通信回路23は、例えば移動体通信の通信網4を介してサーバ装置3とデータ通信を行う通信モジュールである。第2通信回路23は、例えばWi−Fi(登録商標)規格に準拠した通信モジュールでもよく、Wi−Fi(登録商標)通信が利用可能な環境では、Wi−Fi(登録商標)通信を利用して通信を行うことで、通信コストを低減できる。
表示部24は、液晶ディスプレイのような薄型の表示デバイスと、その駆動回路とを備えている。
操作部25は、例えば、表示部24が備える表示デバイスに設けられたタッチパネルである。操作部25は、例えば、電気刺激装置2の動作モードを選択するために使用される。脚移動には、歩行、ランニング、階段昇降などの形態があり、歩行、ランニング、階段昇降の各々で電気刺激が与え方が異なるため、操作部25を用いて脚移動の形態が選択される。本実施形態では、操作部25を用いて、歩行モード、ランニングモード、階段昇降モードの何れかを選択可能である。
記憶部26は、ROM、RAM、又はEEPROMなどから選択されるデバイスで構成される。記憶部26は、処理回路21が実行するプログラムを記憶する。また、記憶部26は、動作モードごとに、電気刺激を与えるために正面電極11及び背面電極12から出力される電流の設定値(電流値、周波数など)を記憶する。
電源部27は、電池(一次電池又は二次電池)を電源とする。電源部27は、処理回路21、第1通信回路22、第2通信回路23、表示部24、操作部25、記憶部26などに動作電力を供給する。なお、電源部27の電源が二次電池の場合、操作端末2は非接触充電部を備えることが好ましい。非接触充電部は、非接触給電装置から例えば電磁誘導方式で供給される電力を非接触で受電して、二次電池を充電する。
(1.3)サーバ装置3の構成
サーバ装置3は、電気刺激装置1から動作情報を収集する。ここにおいて、動作情報とは、使用者の身体の一部の動作に関する情報である。動作情報には、使用者の身体の動作を大きくするために電気刺激装置1が出力した電気出力の情報と、検知部15が検知した検知結果の情報とが含まれる。電気刺激装置1が出力した電気出力の情報には、電気出力が電流の場合、例えば出力回路13から出力される電流の電流値、電流値の時間変化、電流を出力するタイミングの情報などが含まれる。本実施形態のサーバ装置3は、電気刺激装置1から出力される動作情報を操作端末2を介して収集する。
サーバ装置3は、電気刺激装置1から動作情報を収集する。ここにおいて、動作情報とは、使用者の身体の一部の動作に関する情報である。動作情報には、使用者の身体の動作を大きくするために電気刺激装置1が出力した電気出力の情報と、検知部15が検知した検知結果の情報とが含まれる。電気刺激装置1が出力した電気出力の情報には、電気出力が電流の場合、例えば出力回路13から出力される電流の電流値、電流値の時間変化、電流を出力するタイミングの情報などが含まれる。本実施形態のサーバ装置3は、電気刺激装置1から出力される動作情報を操作端末2を介して収集する。
サーバ装置3は、処理回路31と、通信回路32と、記憶部33とを備える。
処理回路31は、例えばマイクロコンピュータを主要な構成として備える。マイクロコンピュータが、記憶部33に記憶されたプログラムを実行することによって、処理回路31の機能が実現される。
通信回路32は、例えば移動体通信の通信網4を介して操作端末2とデータ通信を行う通信モジュールである。
記憶部33は、ハードディスクドライブなどの外部記憶装置である。記憶部33は、処理回路31が実行するプログラムを記憶する。また、記憶部33は、操作端末2から収集した動作情報を記憶する。サーバ装置3が複数台の操作端末2から動作情報を収集する場合、記憶部33は、複数台の操作端末2のそれぞれについて、動作情報を蓄積する。
(2)動作
使用者が脚移動を行う場合に電気刺激装置1が筋肉に電気刺激を与える動作について説明する。
使用者が脚移動を行う場合に電気刺激装置1が筋肉に電気刺激を与える動作について説明する。
まず、使用者は、右足200Aに第1装置10Aを装着し、左足200Bに第2装置10Bを装着する。次に、使用者が、操作端末2の操作部25を操作し、動作モードを歩行モード、ランニングモード、階段昇降モードのうちの何れかに選択した後、開始操作を行う。ここでは、使用者が操作部25を用いて歩行モードを選択している。
歩行モードが選択されると、処理回路21が、歩行モードにおいて正面電極11及び背面電極12から出力する電気出力の設定内容(例えば、出力電流の電流値、周波数、電流値の時間変化など)を記憶部26から読み出す。そして、処理回路21は、記憶部26から読み出した設定内容を、第1通信回路22から第1装置10A及び第2装置10Bに送信させる。
第1装置10A及び第2装置10Bの通信回路16が設定値を受信すると、制御回路14が、この設定値を記憶部17に記憶させ、電気刺激を筋肉に与える動作を開始する。
制御回路14は、検知部15が検知した角加速度をもとに、遊脚期か立脚期かを判定する。ここにおいて、「遊脚期」は、歩行中に足が地面から離れている期間であり、「立脚期」は、歩行中に足が地面に接している期間である。
図4Aの右足200Aの状態は右足200Aが地面に着地した状態であり、図4Bの右足200Aの状態は右足200Aが地面から離れる寸前の状態である。
図4Aの状態から図4Bの状態までの期間は右足200Aが地面に着地しており、この期間が右足200Aの立脚期である。立脚期では、膝関節203が曲がっており、腹側の大腿四頭筋211が伸び、背側の大腿二頭筋221が収縮している。制御回路14は、検知部15の検知結果をもとに立脚期の始まりを検知すると、出力回路13を制御して背面電極12から大腿二頭筋221に電気刺激を与える。これにより、収縮しようとしている大腿二頭筋221が、電気刺激によってさらに収縮するから、右足200Aを曲げる動作が大きくなる。
図4Bの状態から図4Aの状態までの期間は右足200Aが地面から離れており、この期間が右足200Aの遊脚期である。遊脚期では、膝関節203が伸びており、腹側の大腿四頭筋211が収縮し、背側の大腿二頭筋221が伸びている。制御回路14は、検知部15の検知結果をもとに遊脚期であると判断すると、出力回路13を制御して正面電極11から大腿四頭筋211に電気刺激を与える。これにより、収縮しようとしている大腿四頭筋211が、電気刺激によってさらに収縮するから、右足200Aを伸ばす動作が大きくなる。
ここにおいて、制御回路14が、出力回路13から正面電極11及び背面電極12に出力される電気出力を以下のように設定してもよい。制御回路14は、出力回路13を制御して、出力回路13から正面電極11及び背面電極12に出力される電気出力を変化させる。例えば、制御回路14は、正面電極11及び背面電極12に出力される電流の大きさや電流を出力するタイミングなどを変化させる。そして、制御回路14は、検知部15の検知結果をもとに、電気出力の与え方によって筋肉の収縮がどのように変化したかを判断し、筋肉の収縮を大きくするために必要な電気出力を設定し、電気出力の設定内容を記憶部17に記憶させる。その後、制御回路14は、記憶部17に記憶された設定内容(電気出力の大きさや電気出力を与えるタイミングなど)をもとに、出力回路13から正面電極11及び背面電極12に電気出力を出力させており、筋肉の収縮を大きくして、使用者の身体の動きを大きくすることができる。
以上のように、本実施形態の電気刺激装置1は、右足用の第1装置10Aと、左足用の第2装置10Bとを備え、第1装置10Aと第2装置10Bとがそれぞれ個別に筋肉に電気刺激を与えて、使用者の歩行動作を補助する。なお、第1装置10Aと第2装置10Bとは相互に通信を行い、第1装置10Aと第2装置10Bとが協調しながら電気刺激を与えてもよい。
また、操作端末2は、電気刺激装置1を制御している間に、電気刺激装置1を使用するユーザの動作状態をサーバ装置3に送信する。なお、操作端末2は、適宜のタイミングでユーザの動作状態をサーバ装置3に送信してもよい。
操作端末2の第1通信回路22は、第1装置10A及び第2装置10Bの通信回路16と通信を行って、使用者が行う脚移動の動作に関する動作情報を受信する。処理回路21は、第1通信回路22が第1装置10A及び第2装置10Bから受信した動作情報を記憶部26に記憶させる。また、処理回路21は、一定の時間間隔又は所定のタイミングで、記憶部26に記憶されている動作情報を読み出し、この動作情報を第2通信回路23からサーバ装置3に送信させる。
サーバ装置3の通信回路32が操作端末2から送信された動作情報を受信すると、処理回路31がこの動作情報を記憶部33に記憶させる。なお、サーバ装置3は、操作端末2を用いて使用者が入力した使用者の属性情報(年齢、性別、健康状態など)や操作端末2の識別情報を操作端末2から予め収集しており、属性情報及び識別情報を記憶部33に記憶させている。処理回路31は、操作端末2から動作情報を収集すると、属性情報と動作情報とを識別情報に対応付けて記憶部33に記憶させる。
処理回路31は、記憶部33に記憶された複数の電気刺激装置1の動作情報を、性別、年齢などの属性情報が共通するグループごとに分類する。そして、処理回路31は、各々のグループにおいて、電気刺激を与える筋肉の部位ごとに平均的な電気刺激の大きさを求め、平均的な電気刺激の大きさをフィードバック情報として通信回路32から操作端末2に送信させる。
操作端末2の第2通信回路23がサーバ装置3から送信されたフィードバック情報を受信すると、処理回路21は、フィードバック情報を表示部24に表示させることで、平均的な電気刺激の大きさを使用者に通知できる。
また、処理回路21は、フィードバック情報を第1通信回路22から第1装置10A及び第2装置10Bに送信させてもよく、第1装置10A及び第2装置10Bから筋肉に与えられる電気刺激の大きさを、平均的な大きさに制御することができる。
なお、サーバ装置3の処理回路31は、操作端末2から収集した動作情報をもとに、使用者の体の動きの良否を判断してもよい。例えば、処理回路31は、操作端末2から収集した動作情報をもとに、歩行動作の場合は足の上がり方や足を動かすタイミングなどが、適正な範囲に収まっているか否かを判断し、判断結果を操作端末2に送信する。操作端末2の第2通信回路23がサーバ装置3から送信された判断結果を受信すると、処理回路21が判断結果を表示部24に表示させており、電気刺激装置1の使用者が自身の体の動きの良否を把握できる。
また、操作端末2の処理回路21は、第1装置10A及び第2装置10Bから収集した動作情報をもとに、使用者の動作に異常があるか否かを判断することもできる。例えば、電気刺激装置1が電気刺激を与えたにもかかわらず、検知部15の検知結果が変化しない場合や、検知部15の検知結果が長時間変化しない場合には、使用者に何らかの異常が発生したと判断することができる。操作端末2の処理回路21は、使用者に何らかの異常が発生したと判断すと、第2通信回路23からサーバ装置2に異常を通知する通知信号を送信させており、サーバ装置2で使用者の異常に対応することができる。
(3)効果
本実施形態の電気刺激装置は、電極(正面電極11及び背面電極12)と、出力回路13と、制御回路14とを備える。電極(正面電極11及び背面電極12)は、使用者の皮膚表面に接触するように配置される。出力回路13は、筋肉に電気刺激を与える電気出力を電極(正面電極11及び背面電極12)に出力する。制御回路14は出力回路13を制御する。制御回路14は、体の一部が動作する場合に筋肉が収縮する収縮期間に、体の一部の動作を大きくする電気刺激を筋肉に与えるように、出力回路13を制御する。
本実施形態の電気刺激装置は、電極(正面電極11及び背面電極12)と、出力回路13と、制御回路14とを備える。電極(正面電極11及び背面電極12)は、使用者の皮膚表面に接触するように配置される。出力回路13は、筋肉に電気刺激を与える電気出力を電極(正面電極11及び背面電極12)に出力する。制御回路14は出力回路13を制御する。制御回路14は、体の一部が動作する場合に筋肉が収縮する収縮期間に、体の一部の動作を大きくする電気刺激を筋肉に与えるように、出力回路13を制御する。
電気刺激装置が筋肉に電気刺激を与えることで、体の一部の動作を大きくしているので、使用者の筋力が低下している場合でも所望の動作がしやすくなる。また、使用者は自身の筋力以上の動作が行えるので、関節の可動域が広がり、また電気刺激によって筋肉が動かされることで筋力の低下が抑制される。
本実施形態の電気刺激装置1において、使用者によって装着される装着具50に、電極(正面電極11及び背面電極12)が取り付けられていてもよい。
これにより、使用者が装着具50を身につければ、電極(正面電極11及び背面電極12)が使用者の皮膚表面に接触するから、電極を使用者の体に取り付ける作業が不要になる。なお、この構成は電気刺激装置1に必須の構成ではなく、適宜省略が可能である。また、この構成は実施形態の他の構成及び変形例と適宜組み合わせることが可能である。
本実施形態の電気刺激装置1において装着具50が2以上あってもよい。2以上の装着具50のそれぞれに、電極(正面電極11及び背面電極12)と、出力回路13と、制御回路14とが取り付けられていてもよい。そして、2以上の装着具50のそれぞれには、無線通信を行う通信回路16が、さらに取り付けられていてもよい。2以上の装着具50のそれぞれに取り付けられた通信回路16が無線通信を行い、2以上の装着具50のそれぞれに取り付けられた制御回路14が連携して出力回路13を制御すればよい。
これにより、2以上の装着具50に取り付けられた2以上の制御回路14が連携して出力回路13を制御することで、2以上の装着具50がそれぞれ取り付けられた2以上の体の部位をスムーズに動作させることできる。なお、この構成は電気刺激装置1に必須の構成ではなく、適宜省略が可能である。また、この構成は実施形態の他の構成及び変形例と適宜組み合わせることが可能である。
本実施形態の電気刺激装置1において、収縮期間が開始するタイミングを検知する検知部15を、さらに備えてもよい。制御回路14が、検知部15の検知結果をもとに収縮期間において電気刺激を筋肉に与えるように出力回路13を制御すればよい。
これにより、収縮期間が開始するタイミングで電気刺激が筋肉に与えられるから、筋肉の収縮が大きくなり、対応する体の部位の動きを大きくすることができる。なお、この構成は電気刺激装置1に必須の構成ではなく、適宜省略が可能である。また、この構成は実施形態の他の構成及び変形例と適宜組み合わせることが可能である。
また、本実施形態の動作アシストシステム100は、電気刺激装置1と、電気刺激装置1から体の一部の動作に関する動作情報を収集するサーバ装置3と、を備えている。
サーバ装置3は、電気刺激装置1が収集した動作情報を蓄積することができる。例えば、サーバ装置3は、電気刺激装置1が収集した動作情報をもとに、使用者の動作の良否を判断できる。
(4)変形例
以下に、上記実施形態の変形例に係る電気刺激装置1及び動作アシストシステム100を列記する。なお、以下に説明する変形例の各構成は、上記実施形態で説明した各構成と適宜組み合わせて適用可能である。
以下に、上記実施形態の変形例に係る電気刺激装置1及び動作アシストシステム100を列記する。なお、以下に説明する変形例の各構成は、上記実施形態で説明した各構成と適宜組み合わせて適用可能である。
上記実施形態の電気刺激装置1では、右足用の第1装置10Aと、左足用の第2装置10Bとがそれぞれ制御回路14を備え、第1装置10Aと第2装置10Bとがスタンドアローンで動作している。なお、第1装置10A及び第2装置10Bの何れかに制御回路が設けられ、この制御回路が第1装置10A及び第2装置10Bの他方を制御してもよい。また、第1装置10Aと第2装置10Bとに接続された操作端末2に制御回路が設けられ、操作端末2の制御回路が、第1装置10A及び第2装置10Bの動作を制御してもよい。この場合は、第1装置10Aと第2装置10Bと操作端末2とで電気刺激装置1が構成される。
上記実施形態の電気刺激装置1は、膝関節203の曲げ伸ばしを行うために使用される大腿四頭筋211及び大腿二頭筋221に電気刺激を与えているが、大腿四頭筋211及び大腿二頭筋221以外の筋肉に電気刺激を与えてもよい。電気刺激装置1は、脚移動の動作を行う場合に使用される筋肉、例えば腸要筋212、前頚骨筋213、大殿筋222、中殿筋223、下腿三頭筋224に電気刺激を与えてもよい。また、電気刺激装置1は、脚移動以外の所望の動作(例えば、腕の曲げ伸ばしなどの動作)を行いやすくするために、所望の動作で使用される筋肉に電気刺激を与えてもよい。
本実施形態の電気刺激装置1が備える正面電極11,12の数及び配置は一例であり、電気刺激を与える筋肉の部位によって電極の数及び配置は適宜変更が可能である。また、電気刺激装置1が電気刺激を与えるタイミングや正面電極11,12に流す電流は、使用者が行う動作や、電気刺激を与える筋肉によって適宜変更すればよい。
本実施形態の電気刺激装置1の検知部15は角速度センサであったが、検知部15は、人体の動きを検知可能なセンサであれば、角速度センサ以外のセンサでもよい。例えば、検知部15は、所定の動作(例えば歩行動作)が行われることによって発生する筋電位を検知するセンサでもよい。また、検知部15は、所定の動作(例えば歩行動作)が行われることによって発生する人体のインピーダンスの変化を検知するセンサでもよい。
本実施形態の電気刺激装置1の通信回路16は、Bluetooth(登録商標)規格に準拠した通信モジュールに限定されず、ワイヤレスで通信する通信回路であれば、他の通信方式の通信モジュールでもよい。通信回路16は、例えばWi−Fi(登録商標)規格に準拠した通信モジュールでもよいし、人体を伝送路として利用する人体通信の通信モジュールでもよい。
本実施形態の電気刺激装置1は、使用者の体の一部に巻き付けられる装着具50を備えているが、電気刺激を与える部位に応じて装着具50の形態は適宜変更が可能である。また、本実施形態の電気刺激装置1が備える装着具50は、使用者の体の一部に巻き付けられるベルト形状であるが、使用者の体の一部に通される筒状の装着具でもよいし、使用者が身につけるウエア状の装着具でもよい。
本実施形態では操作端末2が電気刺激装置1の専用の装置であるが、操作端末2は、電気刺激装置1を制御するソフトウエア(アプリ)が組み込まれたスマートフォンなどの携帯端末でもよい。
上述のように、本実施形態の電気刺激装置1において電極が複数あってもよい。複数の電極は、関節の曲げ伸ばしを行うために用いられる複数の筋肉のそれぞれに電気刺激を与えるために用いられる。なお、本実施形態では複数の電極として正面電極11と背面電極12とがあるが、電極の数は電気刺激を与える筋肉の部位や数に応じて適宜変更が可能である。
電気刺激装置1が複数の電極から電気刺激を与えることによって、関節を曲げる動作と、関節を伸ばす動作の両方を大きくすることができる。なお、この構成は電気刺激装置1に必須の構成ではなく、適宜省略が可能である。また、この構成は実施形態の他の構成及び変形例と適宜組み合わせることが可能である。
また、本実施形態の電気刺激装置1において、検知部15は、筋電位センサ、インピーダンスセンサ、角速度センサのうちの何れかであることが好ましい。筋電位センサは筋電位を検知するセンサである。インピーダンスセンサは、例えば圧電センサを備えている。インピーダンスセンサは、使用者の身体の一部の動作に応じて変形し、変形量に応じてインピーダンスが変化するセンサである。角速度センサは、使用者の身体に取り付けられるセンサである。
1 電気刺激装置
3 サーバ装置
10A 第1装置
10B 第2装置
11 正面電極(電極)
12 背面電極(電極)
13 出力回路
14 制御回路
15 検知部
16 通信回路
50 装着具
100 動作アシストシステム
3 サーバ装置
10A 第1装置
10B 第2装置
11 正面電極(電極)
12 背面電極(電極)
13 出力回路
14 制御回路
15 検知部
16 通信回路
50 装着具
100 動作アシストシステム
Claims (7)
- 使用者の皮膚表面に接触するように配置される電極と、
筋肉に電気刺激を与える電気出力を前記電極に出力する出力回路と、
前記出力回路を制御する制御回路と、を備え、
前記制御回路は、前記使用者の身体の一部が動作する場合に筋肉が収縮する収縮期間に、前記使用者の身体の一部の動作を大きくする電気刺激を前記筋肉に与えるように、前記出力回路を制御する、
ことを特徴とする電気刺激装置。 - 前記使用者によって装着される装着具に、前記電極が取り付けられている、
ことを特徴とする請求項1に記載の電気刺激装置。 - 前記装着具が2以上あり、
前記2以上の装着具のそれぞれに、前記電極と、前記出力回路と、前記制御回路とが取り付けられており、
前記2以上の前記装着具のそれぞれには、無線通信を行う通信回路が、さらに取り付けられており、
前記2以上の前記装着具のそれぞれに取り付けられた通信回路が無線通信を行い、
前記2以上の前記装着具のそれぞれに取り付けられた制御回路が連携して前記出力回路を制御する、
ことを特徴とする請求項2に記載の電気刺激装置。 - 前記電極が複数あり、
前記複数の電極は、関節の曲げ伸ばしを行うために用いられる複数の筋肉のそれぞれに電気刺激を与えるために用いられる、
ことを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の電気刺激装置。 - 前記収縮期間が開始するタイミングを検知する検知部を、さらに備え、
前記制御回路が、前記検知部の検知結果をもとに前記収縮期間において電気刺激を前記筋肉に与えるように前記出力回路を制御する、
ことを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の電気刺激装置。 - 前記検知部は、筋電位を検知する筋電位センサ、前記使用者の身体の一部の動作に応じて変形し、変形量に応じてインピーダンスが変化するインピーダンスセンサ、及び前記使用者の身体に取り付けられる角速度センサのうちの何れかである、
ことを特徴とする請求項5に記載の電気刺激装置。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載された電気刺激装置と、
前記電気刺激装置から、前記使用者の身体の一部の動作に関する動作情報を収集するサーバ装置と、を備えた、
ことを特徴とする動作アシストシステム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016041561A JP2017153822A (ja) | 2016-03-03 | 2016-03-03 | 電気刺激装置及びそれを備える動作アシストシステム |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2016041561A JP2017153822A (ja) | 2016-03-03 | 2016-03-03 | 電気刺激装置及びそれを備える動作アシストシステム |
Publications (1)
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JP2017153822A true JP2017153822A (ja) | 2017-09-07 |
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ID=59807534
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2016041561A Pending JP2017153822A (ja) | 2016-03-03 | 2016-03-03 | 電気刺激装置及びそれを備える動作アシストシステム |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2017153822A (ja) |
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-
2016
- 2016-03-03 JP JP2016041561A patent/JP2017153822A/ja active Pending
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