JP5709110B2 - 電気刺激装置 - Google Patents
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Description
1.電気刺激装置の基本構成
2.刺激量の調整手法
3.各種変形例及び応用例
[電気刺激装置の構成]
図1に、本発明の一実施形態に係る電気刺激装置のブロック構成図を示す。なお、図1には、本実施形態の電気刺激装置10の性能を検証するために構築したシステムを示す。
[調整手法の概要]
本実施形態の電気刺激装置10では、上述のように、高速処理可能なマイクロプロセッサ1を適用するだけでなく、マイクロプロセッサ1とD/A変換器2及びA/D変換器3との間のデータの通信時間をより短縮するためにパラレルインターフェースのD/A変換器2及びA/D変換器3を用いる。このような構成の電気刺激装置10に対して、図1に示す検証システムで種々の予備実験を行ったところ、本実施形態の電気刺激装置10では、数μs程度の処理時間でフィードバック処理が可能であることが確認された。なお、ここでは、予備実験の説明は省略する。
次に、本実施形態の電気刺激装置10における刺激量の調整手法の原理を、図6を参照しながらより詳細に説明する。なお、図6は、所定の電極30において1回の刺激期間(選択期間)に印加される刺激パルス40の波形図であり、横軸は時間であり、縦軸は刺激量(電流値)である。
次に、本実施形態の電気刺激装置10における刺激量調整時の具体的な処理手順を、図7を参照しながら説明する。なお、図7は、本実施形態における刺激量調整時の具体的な処理手順を示すフローチャートである。
[変形例1]
上記実施形態の電気刺激装置10では、刺激パルスのパルス幅の閾値ΔTth(電気刺激を感じ始めるパルス幅)と、皮膚インピーダンスZとの相関を示す調整データを一つ用意する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。
上記実施形態では、刺激パルス40中の最後の通電期間(調整用サブパルス42の印加期間)以外の時間では、通電する刺激電流は一定としたが、本発明はこれに限定されない。皮膚インピーダンスZの計測毎に、その計測結果に基づいて、刺激電流の大きさを適宜変化させてもよい。図9に、その一例(変形例2)を示す。図9は、変形例2の刺激量の調整手法における刺激パルス50の波形図であり、横軸は時間であり、縦軸は刺激量(電流値)である。
上記実施形態では、刺激調整時のフィードバック制御を高速化するため、マイクロプロセッサ1とは別個に、マイクロプロセッサ1とのインターフェースがパラレルであるD/A変換器2及びA/D変換器3を設ける例を説明したが、本発明はこれに限定されない。上述した刺激調整時のフィードバック制御を数μsで実現できる構成であれば任意の構成を用いることができる。例えば、シリアルインターフェースのD/A変換器及びA/D変換器であっても、上述のような高速制御が可能となる性能を有するものであれば本発明に適用可能である。
上記実施形態では、電気刺激装置10を単体で構成する例を説明したが、本発明はこれに限定されず、種々の電子機器等にモジュールとして組み込むことができる。例えば、本発明の電気刺激装置は、タッチパネル機能を備えるパーソナルコンピュータ、モバイル機器、タッチパネル機能を備えるカーナビ、視覚障害用の情報提示機器等の電子機器に適用可能である。また、本発明の電気刺激装置は、電子機器以外にも、例えば、自動車のハンドル等の人間の皮膚が接触するような機器部品にも組み込むことができる。
Claims (8)
- ユーザに電気刺激を与える電極と、
前記電極に刺激電流を所定の刺激期間、供給する刺激電流供給部と、
前記ユーザの皮膚インピーダンスに関する情報を検出する皮膚インピーダンス検出部と、
前記刺激電流の供給中に、前記刺激期間より短い周期で前記皮膚インピーダンス検出部を介して前記皮膚インピーダンスに関する情報を取得し、該取得された皮膚インピーダンスに関する情報に基づいて次の該周期に前記電極に供給する前記刺激電流を調整する刺激パルス制御部と
を備える電気刺激装置。 - 前記刺激パルス制御部は、前記刺激期間の最後の前記周期以外の通電期間に供給する刺激電流を一定とすることを特徴とする
請求項1に記載の電気刺激装置。 - 前記刺激パルス制御部は、ユーザが電気刺激を感じ始める電流パルスのパルス幅の閾値と皮膚インピーダンスに関する情報との関係を示す相関データを記憶し、前記周期毎に、前記取得された皮膚インピーダンスに関する情報に基づいて該相関データから該電流パルスのパルス幅の閾値を算出し、且つ、該算出した電流パルスのパルス幅の閾値と刺激開始から当該皮膚インピーダンスに関する情報の取得時までの経過期間から得られる最終的な刺激期間とを比較して次の該周期に前記電極に供給する刺激電流を調整することを特徴とする
請求項2に記載の電気刺激装置。 - 前記刺激パルス制御部は、互いに異なる複数の刺激強度にそれぞれ対応する複数の前記相関データを有し、
さらに、ユーザが前記複数の相関データから所定の相関データを選択することのできる選択部を備える
請求項3に記載の電気刺激装置。 - 前記刺激パルス制御部は、
前記周期毎に行う前記皮膚インピーダンスに関する情報の取得処理、及び、前記取得された皮膚インピーダンスに関する情報に基づく前記刺激電流の調整処理を行うマイクロプロセッサと、
前記マイクロプロセッサから出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換して前記刺激電流供給部に出力し、且つ、前記マイクロプロセッサ側のインターフェースがパラレルインターフェースであるデジタルアナログ変換器と、
前記皮膚インピーダンス検出部から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して前記マイクロプロセッサに出力し、且つ、前記マイクロプロセッサ側のインターフェースがパラレルインターフェースであるアナログデジタル変換器とを有することを特徴とする
請求項1〜4のいずれか一項に記載の電気刺激装置。 - 前記刺激電流供給部が、電圧/電流変換器であることを特徴とする
請求項1〜5のいずれか一項に記載の電気刺激装置。 - さらに、複数の電極と、
前記複数の電極を所定の順序で走査及び選択するスイッチとを備え、
前記刺激パルス制御部は、前記スイッチの走査及び選択処理を制御し、選択された所定の前記電極に前記刺激電流を供給することを特徴とする
請求項1〜6のいずれか一項に記載の電気刺激装置。 - 前記皮膚インピーダンスに関する情報が、前記電極に印加される電圧である
請求項1〜7のいずれか一項に記載の電気刺激装置。
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