JP6351250B2 - 電気刺激システム - Google Patents
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Description
図1に示す第1実施形態に係る電気刺激システム10Aは、例えば、人体(ユーザ)の関節を動作させるために賦活する脳の特定部位(体性感覚野、体性感覚野の周辺の頭頂連合野又は前頭前野)と対応する神経(求心性神経及び遠心性神経)に当該特定部位を賦活させるために与える刺激信号を生成し、ユーザの神経に刺激を与える装置である。
信号生成装置1は、強度や波形の異なる複数の刺激信号を生成し、生成した各刺激信号を各出力部T1〜T4から出力する。図1及び図2に示す例では、信号生成装置1は、4種類の刺激信号を生成し、4の出力部T1〜T4を有する構成である。
電極パッド2a〜2dは、運動を補助するユーザの皮膚に貼付され、刺激を与える。各電極パッド2a〜2dは、信号生成装置1の出力部T1〜T4のいずれかと接続された場合、信号生成装置1で生成された刺激信号に応じてユーザに刺激を与える。また、各電極パッド2a〜2dは、いずれの出力部T1〜T4とも接続されない場合には、刺激信号を入力しないため、ユーザに刺激を与えることはない。
操作信号出力装置4は、選択装置3における処理に使用する操作信号を生成する。例えば、操作信号出力装置4は、予め指定された操作信号出力プログラムに従って、各演算部3a〜3dに対し、選択信号A1,A2と切替信号EL、無出力状態を作るリセット信号Rを含む操作信号を出力する。
図1及び2に示す選択装置3は、電極パッド2a〜2dの数と同一数の演算部3a〜3dを有し、各演算部3a〜3dにはそれぞれ対応する電極パッド2a〜2dが定められている。この選択装置3は、信号生成装置1が生成した複数の刺激信号の中から操作信号出力装置4の操作信号に従って、各電極パッド2a〜2dについて接続対象の出力部T1〜T4を選択し、選択した各電極パッド2a〜2dを選択した出力部T1〜T4と接続させる。また、選択装置3は電極パッド2a〜2dを無接続であると決定することもあり、無接続と決定された電極パッド2a〜2dについては、いずれの出力部T1〜T4とも接続させない。
生体計測センサ5は、ユーザの運動の状態を計測する装置である。例えば、ユーザの関節の角度を計測する角度センサ、ユーザの筋電位を計測する筋電位センサ、ユーザの運動時の加速度を計測する加速度センサ、ユーザの運動速度を計測する速度センサ等である。
ここで、ユーザ毎に麻痺や損傷の状態が異なる。またユーザ毎に皮下脂肪の量(厚さ)が異なり、皮下脂肪の厚さによっても感じやすい刺激(周波数や電圧)が異なる。そのため、電気刺激システム10Aは、ユーザに応じた刺激を与えることが好ましい。したがって、電気刺激システム10Aは、ユーザの反応から、ユーザ毎に所望の筋収縮の発生に適した電極パッド2a〜2dの貼付位置や刺激信号を探索する。
また、運動補助の際には、操作信号出力装置4は、運動用に決められたプログラムで、所定の順序で操作信号を出力してユーザに刺激を与える。
また、筋肉維持及び筋肉増強の際には、操作信号出力装置4は、筋肉維持及び筋肉増強用に決められたプログラムで、所定の順序で操作信号を出力してユーザに刺激を与える。
続いて、第2実施形態に係る電気刺激システムについて説明する。第2実施形態に係る電気刺激システムの構成は、図1を用いて上述した第1実施形態に係る電気刺激システム10Aと同一であるため、図1を用いて説明する。
続いて、第3実施形態に係る電気刺激システムについて説明する。第3実施形態に係る電気刺激システムの構成は、図1を用いて上述した第1実施形態に係る電気刺激システム10Aと同一であるため、図1を用いて説明する。
図10に示す第4実施形態に係る計測システム20は、ユーザの運動の際に生じる筋電位を計測する装置である。図10に示すように、計測システム20は、図1を用いて上述した電気刺激システム10Aと比較して、信号生成装置1に代えて筋電計6を有し、各電極パッド2a〜2dを筋電計6の電極として利用する。また、計測システム20では、電極パッド2a〜2dで計測された電位が選択装置3の演算部3a〜3dに入力され、その後、筋電計6に入力される。なお、図11は、図1の演算部3aについて説明する図である。
1…信号生成装置
2a〜2d…電極パッド(電極部)
3…選択装置
3a〜3d…演算部
31…デマルチプレクサ
32…リレードライバ
33…リレー回路
4…操作信号出力装置
T1〜T4…出力部
6…筋電計
20…計測システム
Claims (5)
- 刺激信号を複数生成し、生成した各刺激信号をそれぞれ異なる出力部から出力する信号生成装置と、
予め定められた探索用プログラムにより、予め定められる順序で前記刺激信号を選択するための操作信号を出力する操作信号出力装置と、
人体の皮膚に貼付されて、入力する刺激信号に応じた刺激を出力する複数の電極部と、
前記各電極部側に固定接点を設け、前記信号生成装置側に可動接点を設け、利用者に刺激を与えるタイミングで前記固定接点と前記可動接点を介して前記各電極部と接続させる前記信号生成装置の出力部を選択し、前記各電極部を選択された出力部と接続させる選択装置と、
を備え、
前記選択装置は、前記操作信号出力装置から出力される操作信号に基づいて、前記複数の電極部に対して前記刺激信号を選択的に付与することで、前記電極部の組み合わせと前記刺激信号を選択することを特徴とする電気刺激システム。 - 前記電極部は、人体の皮膚の所定面積内において略等間隔に配置されて貼付され、入力する刺激信号に応じた刺激をそれぞれ出力する
ことを特徴とする請求項1の電気刺激システム。 - 前記選択装置は、人体の動きに関するデータを計測する生体計測センサと接続され、当該生体計測センサの計測結果を利用して出力部を選択することを特徴とする請求項1又は2に記載の電気刺激システム。
- 前記信号生成装置は、高周波の二相性矩形波を低周波で変調させた波形の刺激信号を生成することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電気刺激システム。
- 前記電極部は、人体の皮膚に貼付され、人体の関節の動作によって人体で生じる電位を取得可能であって、
複数の入力部を有し、前記電極部で取得した電位を計測する筋電計と、
前記筋電計の入力部と接続される電極部を選択し、前記各電極部を選択された入力部と接続させる第2選択装置と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電気刺激システム。
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