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電気刺激装置 新技術説明会

国内特許コード P130009761
掲載日 2013年8月8日
出願番号 特願2012-519203
登録番号 特許第5709110号
出願日 平成22年12月7日(2010.12.7)
登録日 平成27年3月13日(2015.3.13)
国際出願番号 JP2010071880
国際公開番号 WO2011155089
国際出願日 平成22年12月7日(2010.12.7)
国際公開日 平成23年12月15日(2011.12.15)
優先権データ
  • 特願2010-130532 (2010.6.7) JP
発明者
  • 梶本 裕之
出願人
  • 国立大学法人電気通信大学
発明の名称 電気刺激装置 新技術説明会
発明の概要 電気刺激装置及びその電気刺激方法において、よりリアルタイムで電気刺激を調整し、電気刺激の安定化及び安全性をより向上させる。
電気刺激装置10を、電極と、刺激電流供給部12と、皮膚インピーダンス検出部13と、刺激パルス制御部11とを備える構成とする。刺激電流供給部12は、電極に刺激電流を所定の刺激期間、供給する。そして、刺激パルス制御部12は、刺激電流の印加中に、刺激期間より短い周期で皮膚インピーダンス検出部13を介して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電極に供給する刺激電流を調整する。
従来技術、競合技術の概要


近年、電気刺激により所定の情報をユーザに提示する電気刺激装置が種々提案されている。その一つに電気触覚ディスプレイがある。電気触覚ディスプレイでは、皮膚が接触する面側に配置された電極から与えられる電気刺激により、皮膚下の受容器につながる神経軸索を駆動し、所定の情報を提示する。



電気触覚ディスプレイは、例えば、構成が簡易である、機械的駆動部が無い、騒音の問題が無い、低消費電力であるなど、実用面で多くの利点を有する。しかしながら、今のところ、電気刺激による生起感覚の安定化を図ることが難しいという問題から、延期触覚ディスプレイは一般用途に普及していない。



生起感覚(電気刺激)が安定しない原因は、主に2つ考えられ、その一つは感覚の時間的変化である。これは、例えば発汗等による使用中の状況変化により発生する。もう一つの原因は、感覚の空間的ばらつきである。これは、例えば接触する皮膚の厚みの違いや部分的発汗等により電気刺激の閾値が変化することにより発生する。前者の原因による電気刺激の不安定性は電極の数に関係なく発生するが、後者の原因による電気刺激の不安定性は、特に電極が多数の場合に発生する。



そして、電気触覚ディスプレイを、皮膚とディスプレイとの接触及び非接触が頻繁に行われるタッチパネルに適用した場合には、上述した2つの原因が複合して生じる。さらに、このような用途では、皮膚とディスプレイとの接触及び非接触間の切り替わり時に電流経路が変化し易く、これにより、例えば独特のチリチリ感や感電による強い不快感等の痛みをユーザに与える場合がある。



上述した問題を解消するため、従来様々な電気刺激手法が提案されている。例えば、上述した電気刺激の不安定性と相関のある皮膚インピーダンスを計測し、その計測結果に基づいて電気刺激量を調整する技術が提案されている(例えば非特許文献1参照)。図10に、非特許文献1等で提案されている従来の電気刺激手法の概要を示す。なお、図10は、一つの電極において電気刺激を1回行う際に印加する刺激パルスの波形図であり、縦軸は刺激量であり、横軸は時間である。



非特許文献1で提案されている電気刺激手法では、所定の電極に対して刺激用のメインパルス200を印加する前に、ユーザに刺激感覚を生じさせない程度の弱い強度(電流)のプレパルス201を印加して皮膚インピーダンスを計測する。そして、その計測した皮膚インピーダンスに基づいて、メインパルス200の強度を調整する。なお、非特許文献1に記載の手法は、皮膚インピーダンスの計測結果をフィードフォワードして電気刺激量を調整する手法であるので、厳密にはリアルタイムの対応とは言えない。

産業上の利用分野



本発明は、電気刺激装置に関し、より詳細には電気刺激によりユーザに所定の情報を提示する電気刺激装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
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。

【請求項2】
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。

【請求項3】
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。

【請求項4】
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。

【請求項5】
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。

【請求項6】
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。

【請求項7】
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。

【請求項8】
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。
産業区分
  • 治療衛生
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2012519203thum.jpg
出願権利状態 登録


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