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電気刺激システム及び計測システム

国内特許コード P150011539
掲載日 2015年3月20日
出願番号 特願2013-259481
公開番号 特開2014-133123
出願日 平成25年12月16日(2013.12.16)
公開日 平成26年7月24日(2014.7.24)
優先権データ
  • 特願2012-273523 (2012.12.14) JP
発明者
  • 佐藤 佑樹
  • 鈴木 美奈子
  • 横井 浩史
  • 加藤 龍
  • 中村 達弘
  • 森下 壮一郎
出願人
  • 国立大学法人電気通信大学
発明の名称 電気刺激システム及び計測システム
発明の概要 【課題】適切な位置と範囲への刺激の付与を可能とする。
【解決手段】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T1~T4から出力する信号生成装置1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2a~2dと、前記各電極側に固定点を設けた電流制御部を有し、利用者に刺激を与えるタイミングで各電極部2a~2dと接続させる信号生成装置1の出力部T1~T4を選択し、各電極部2a~2dを選択された出力部T1~T4と接続させる選択装置3とを備える。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要



感覚運動系の麻痺者の皮膚表面に表面電気刺激を付与し、筋群の筋収縮を促すことは、麻痺肢の運動補助やニューロリハビリテーションに有用であることが知られている。





具体的には、表面電気刺激は,皮膚表面の2箇所に電極(陰極側と陽極側)を貼付し、その2つの電極間に電位差を与えて生体内に電流を流すことにより筋収縮を促すものである。電気刺激によって所望の筋収縮を発生させるには、電気刺激に対し最も筋収縮が生じる点 (モーターポイント:motor point)を適切に刺激する必要がある。





しかしながら、体表面に貼付した2つの電極と筋内部のモーターポイントとの間には皮膚や脂肪などが存在し、モーターポイントの位置は外部観測することができない。また、モーターポイントの位置には個人差がある。そのため、画一的な電極の貼付位置の決定が難しい。さらに、電気刺激によって筋収縮することで、電極と収縮した筋内部のモーターポイントとの相対距離が変化することもある。このような理由から、モーターポイントを探し、モーターポイントに対して直接刺激することは困難である。





従来、表面電気刺激の際には、作業療法士などが解剖学的知識に基づいて試行錯誤的に電極の貼付位置を決定している。この貼付位置の探索には長時間が必要となる。また、貼付位置を決定したとしても、モーターポイントを適切に刺激することは困難であり、必要以上のエネルギーで刺激を付与することもある。





これに対し、多数の電極を貼付し、その中から所望の手指運動を発現させる電極配置を探索することが検討されている(例えば、特許文献1参照)。





しかしながら、特許文献1に記載されるような従来の方法では、複数の電極があるものの、全ての電極で1種類の刺激のみを与えている。すなわち、全ての電極で同じ強度かつ同じ刺激波形の刺激を同時に付与していることになり、筋収縮の強さの調整ができない。





その他、神経や筋に関する疾患の有無を調べる方法として、筋電位を計測するものがある。このような場合にも、複数位置の筋電位を同時に計測することが好ましいが、適切な計測位置と範囲を同時に決定することは困難である(例えば、特許文献2参照)。

産業上の利用分野



本発明は、運動の補助に利用する刺激をユーザに与える電気刺激システム及びユーザが運動する際に生じる筋電位を計測する計測システムに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
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、
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点を設けた電流制御部を有し、利用者に刺激を与えるタイミングで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、
を備えることを特徴とする電気刺激システム。

【請求項2】
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。

【請求項3】
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。

【請求項4】
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に記載の電気刺激システム。

【請求項5】
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する複数の電極部と、
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、
前記各電極部側に固定点を設けた電流制御部を有し、利用者の電位を計測するタイミングで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選択装置と、
を備えることを特徴とする計測システム。

【請求項6】
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。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2013259481thum.jpg
出願権利状態 公開


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