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ELECTRICAL STIMULATION APPLICATION AND DEVICE CAPABLE OF DETECTING MUSCLE CONTRACTION AND MEASUREMENT SYSTEM UPDATE_EN meetings

Patent code P200017083
File No. 2017002754
Posted date Aug 4, 2020
Application number P2018-005528
Publication number P2019-122598A
Date of filing Jan 17, 2018
Date of publication of application Jul 25, 2019
Inventor
  • (In Japanese)竹井 裕介
  • (In Japanese)吉田 学
  • (In Japanese)小林 健
  • (In Japanese)竹下 俊弘
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人産業技術総合研究所
Title ELECTRICAL STIMULATION APPLICATION AND DEVICE CAPABLE OF DETECTING MUSCLE CONTRACTION AND MEASUREMENT SYSTEM UPDATE_EN meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new and useful device in which the electrical stimulation of muscle and the detection of the muscular activity status by the stimulation can be performed in parallel, and provide a measurement system.
SOLUTION: A device 10 capable of detecting a muscle contraction by electrical stimulation includes: a sheet body 11 having elasticity; at least 2-electrodes 12 provided on the sheet body, the at least 2-electrodes that has a flexible resin layer 14 and at least multiple conductive fibers 15 extending outside on the surface; and a distortion detection element 13 provided on the sheet body, and arranged between the at least 2-electrodes. The at least 2-electrodes and the distortion detection element are brought into abutment with a measurement unit of an examinee, and an electric signal is supplied between the at least 2-electrodes to give stimulation to the measurement unit, and thereby the distortion of the measurement unit to the stimulation can be detected by the distortion detection element.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

近年、筋肉を電気的に刺激するデバイスが筋肉トレーニングに活用されている(例えば、特許文献1参照。)。電極を皮膚に接触させて、複数の電極間に電圧パルスを印加することで、筋肉が刺激され、筋肉の収縮が生じて、運動を行ったのと同様の効果が得られるというものである。

筋肉は電気的な刺激に応じて活動するが、この活動状況を検知する方法としてこれまでは、筋肉の収縮によって生じる電気的な信号、いわゆる筋電を検知するのが一般的であった。

しかし、筋電は数mV(ミリボルト)の電気信号に対して、筋肉を収縮させるために必要な電気刺激は数百V(ボルト)であり、最大で5桁も電圧の大きさが異なり、かつ両方とも皮膚表面の電位を計測する必要があるため、同時に計測することは非常に困難であった。

このような状況において、筋肉の活動状況を知るために、筋肉が収縮する際に発生する圧力波が注目されている。この圧力波は、筋音図、あるいは筋音(Mechanomyogram(MMG)と呼ばれている(例えば、非特許文献1参照。)。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、生体に装着可能なデバイスおよび計測システムに係り、具体的には、生体に電気的な刺激を与えそれに応じた筋収縮を検出可能なデバイスおよび計測システムに関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
電気的刺激による筋収縮を検出可能なデバイスであって、
伸縮性を有するシート体と、
前記シート体上に設けられた少なくとも2つの電極であって、可撓性の樹脂層とその表面に少なくとも外側に延びる複数の導電性繊維とを有する、該少なくとも2つの電極と、
前記シート体上に設けられ、前記少なくとも2つの電極の間に配置される歪検出素子と、を備え、
被検者の測定部に前記少なくとも2つの電極および前記歪検出素子を当接させ、該少なくとも2つの電極間に電気信号を供給して該測定部に刺激を与えることによって、前記歪検出素子により前記刺激に対する測定部の歪みを検出可能である、前記デバイス。

【請求項2】
 
前記歪検出素子は、前記歪みを検出する歪検出膜を有し、該歪検出膜は、前記歪みに応じて電気抵抗値が変化するピエゾ抵抗膜である、請求項1記載のデバイス。

【請求項3】
 
前記歪検出素子は、前記歪みを検出する歪検出膜を有し、該歪検出膜は、前記歪みに応じて圧電効果により起電力が生じる、請求項1記載のデバイス。

【請求項4】
 
前記歪検出素子は、前記少なくとも2つの電極の配列方向に対して垂直な方向に沿って複数配置されてなる、請求項2または3記載のデバイス。

【請求項5】
 
前記歪検出素子は、前記少なくとも2つの電極の配列方向に沿って複数配置されてなる、請求項2または3記載のデバイス。

【請求項6】
 
前記少なくとも2つの電極は、それぞれ帯状であり、その長手方向が前記少なくとも2つの電極の配列方向に対して垂直であり、
前記歪検出素子は、前記少なくとも2つの電極の長手方向に沿って複数配置されてなり、
それによって、被験者の腕部または脚部を囲むように、あるいは腹筋または背筋の筋肉束に対して垂直に該電極を装着可能である、請求項2~5のうちいずれか一項記載のデバイス。

【請求項7】
 
前記電極は、前記歪検出素子とそれを囲むように設けた複数の導電性繊維を有してなり、
前記電極は、少なくとも3つが一方向に配列され、該少なくとも3つの電極のうちの2つの電極の前記複数の導電性繊維に電気信号を供給して前記測定部に刺激を与え、該2つの電極の間の他の電極の歪検出素子により該刺激に対する測定部の歪みを検出可能である、請求項1~5のうちいずれか一項記載のデバイス。

【請求項8】
 
前記一方向に対して垂直な方向に配列された前記電極をさらに有する、請求項7記載のデバイス。

【請求項9】
 
前記少なくとも2つの電極は、前記歪検出素子を囲むように配置される、請求項1~8のうちいずれか一項記載のデバイス。

【請求項10】
 
前記歪検出素子は平面視四角形であり、2つの前記電極は平面視コ状であり、
前記2つの電極は、コ状の開口部を互いに相対してその開口部内に前記歪検出素子が配置される、請求項9記載のデバイス。

【請求項11】
 
前記歪検出素子は平面視四角形であり、
前記歪検出素子の四隅のそれぞれに隣接し、該隅の形状に沿ったかぎ形の辺を有する4つの前記電極が配置される、請求項9記載のデバイス。

【請求項12】
 
平面視において、前記電極は十字状であり、前記歪検出素子は四角形であり、
複数の前記歪検出素子がマトリックス状に配置され、前記電極が、互いに隣接する4つの前記歪検出素子の間に配置される、請求項1~8のうちいずれか一項記載のデバイス。

【請求項13】
 
前記電極は、前記歪検出素子とそれを覆うように設けた複数の導電性繊維を有してなり、
前記電極は、少なくとも3つが一方向に配列され、該少なくとも3つの電極のうちの2つの電極の前記複数の導電性繊維に電気信号を供給して前記測定部に刺激を与え、該2つ電極の間の他の電極の歪検出素子により該刺激に対する測定部の歪みを検出可能である、請求項1~6のうちいずれか一項記載のデバイス。

【請求項14】
 
請求項1~13のうちのいずれか一項記載のデバイスと、
前記電極に電気信号を供給し、被検者の測定部に刺激を与えることが可能な電気信号供給部と、
前記歪検出素子の歪みを検出する検出部と、
前記電気信号供給部を制御する制御部と、
前記検出部からの歪みを表す信号を解析する解析部と、
を備える、計測システム。

【請求項15】
 
前記電気信号供給部と前記電極との間に、前記電気信号供給部と前記電極との接続を前記制御部からの第1の切換信号により切り換える第1の切換手段と、
前記歪検出素子と前記検出部との間に、前記歪検出素子と前記検出部との接続を前記制御部からの第2の切換信号により切り換える第2の切換手段と、をさらに備え、
前記制御部は、前記第1の切換手段および前記第2の切換手段を制御して、測定に用いる前記複数の電極および歪検出素子を選択的に切り換える、請求項14記載の計測システム。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2018005528thum.jpg
State of application right Published


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