JP2016034327A - 電気刺激装置 - Google Patents

Abstract

【課題】適切な電気刺激を与えることのできる電気刺激装置を提供する。
【解決手段】電気刺激装置は、脚の筋肉に電気刺激を与える電極部２０と、脚の筋肉内の酸素濃度に応じて変化する測定信号Ｉｓを出力する光電センサ３０と、測定信号Ｉｓに基づいて得られる電極部２０に関する情報を報知する操作兼表示部１２と、電極部２０に電気刺激を与えさせ、その後の測定信号Ｉｓの変化に基づいて操作兼表示部１２に情報を報知させる制御部１１とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、筋肉に電気刺激を付与する電気刺激装置に関する。

従来、疾病や事故により身体に障害を受けた場合の骨格筋の筋力の衰えや運動能力低下の治療として、または、治療後におけるリハビリテーションとして電気療法が用いられている（例えば、特許文献１参照）。また、スポーツ分野において、筋力を増強したり、運動能力を高めたりするための筋力トレーニングにも電気療法が用いられている。筋力トレーニングに電気療法を用いて主動筋や拮抗筋に電気刺激を行うことで高い筋肉増強効果が得られることがわかっている。

一般に、こうした電気療法において、十分な筋収縮を発生させる必要がある。十分な筋収縮を発生させるには、電気刺激の強度だけでなく、適切な電極を用いることや、電極の貼り付け位置、皮膚への接触状態が重要である。

特開２００８−１７３４８７号公報

ところで、こうした電気刺激装置は、実際の現場では、使用期限の過ぎた電極が使い続けられたり、電極が適切な位置であるモーターポイントに貼り付けられていなかったり、電極や皮膚が汚れていたりすることがある。このため、適切な電気刺激が与えられないおそれがある。

本発明の目的は、適切な電気刺激を与えることのできる電気刺激装置を提供することである。

本電気刺激装置の一形態によれば、対象物に電気刺激を与える電極部と、前記対象物の酸素濃度に応じて変化する測定信号を出力する測定部と、前記測定信号に基づいて得られる前記電極部に関する情報を報知する報知部と、前記電極部に前記電気刺激を与えさせ、その後の前記測定信号の変化に基づいて前記報知部に前記情報を報知させる制御部と、を備える。

電気刺激装置は、適切な電気刺激を与えることができる。

電気刺激装置の実施の形態１についてその概略構成を示す図。 同実施の形態の電気刺激装置の構成を示すブロック図。 同実施の形態の電気刺激装置の光電センサの構成を示す図。 同実施の形態の電気刺激装置の光電センサの発光タイミングを示す図。 （ａ）は同実施の形態の電気刺激装置による酸素濃度と時間との関係を示す図、（ｂ）は同実施の形態の電気刺激装置による出力電圧と時間との関係を示す図。 同実施の形態の電気刺激装置の動作モードを示すフローチャート。 同実施の形態の電気刺激装置の動作を示すフローチャート。 電気刺激装置の実施の形態２についてその概略構成を示す図。

（本電気刺激装置が取り得る形態の一例）
〔１〕本電気刺激装置の独立した一形態によれば、対象物に電気刺激を与える電極部と、前記対象物の酸素濃度に応じて変化する測定信号を出力する測定部と、前記測定信号に基づいて得られる前記電極部に関する情報を報知する報知部と、前記電極部に前記電気刺激を与えさせ、その後の前記測定信号の変化に基づいて前記報知部に前記情報を報知させる制御部と、を備える。

本電気刺激装置によれば、測定部が出力する測定信号によって対象物の酸素濃度の変化が測定されて、電気刺激を与えたことによって対象物の酸素濃度が変化するので、酸素濃度の変化を見ることで電極部に関する情報を得られる。そして、使用者に報知部を介して電極部に関する情報が報知される。このため、使用者が報知部から電極部に関する情報を得ることができるので、使用者自らが適切な電気刺激を与えることができる。

〔２〕前記電気刺激装置に従属する一形態によれば、前記情報は、前記電極部の劣化を示す。
本電気刺激装置によれば、報知部が電極部の劣化を示す情報を報知する。このため、使用者は電極部の劣化を把握することができ、電極部の交換時期を判断することができる。

〔３〕前記電気刺激装置に従属する一形態によれば、前記電極部の汚れ、及び、前記対象物の汚れの少なくとも一方を示す。
本電気刺激装置によれば、報知部が電極部の汚れや対象物の汚れを示す情報を報知する。このため、使用者は電極部の汚れや対象物の汚れを把握することができ、電極部や対象物の清掃要否を判断することができる。

〔４〕前記電気刺激装置に従属する一形態によれば、前記制御部は、前記測定信号に基づいて前記酸素濃度を算出し、その酸素濃度が第１の範囲に含まれることに基づいて、前記電極部の劣化を示す情報を前記報知部に報知させ、算出した前記酸素濃度が前記第１の範囲よりも大きい第２の範囲に含まれることに基づいて、前記電極部の汚れ、及び、前記対象物の汚れの少なくとも一方を示す情報を前記報知部に報知させる。

本電気刺激装置によれば、測定部が測定した測定信号から算出した酸素濃度が第１の範囲に含まれると電極部の劣化を示す情報を報知部が報知し、算出した酸素濃度が第２の範囲に含まれると電極部の劣化及び対象物の汚れの少なくとも一方を示す情報を報知部が報知する。対象物に電気刺激を与えると、対象物の酸素濃度が減少するので、酸素濃度が第１の範囲に含まれるということは酸素濃度の減少が本来の減少量よりも少ない。また、酸素濃度が第２の範囲に含まれるということは酸素濃度の減少が本来の減少量よりも少なく、第１の範囲に含まれるよりは多い。このため、酸素濃度に応じて報知される電極部の劣化や対象物の汚れを使用者が把握することができ、電極部の交換時期や、電極部又は対象物の清掃要否を使用者が判断することができる。

〔５〕前記電気刺激装置に従属する一形態によれば、前記制御部は、前記情報を前記報知部に報知させるために前記電極部に前記電気刺激を与えさせる準備のモード、及び、前記準備のモードを実行した後に前記電極部に前記電気刺激を与えさせる本番のモードを備える。

本電気刺激装置によれば、準備のモードにおいて測定信号に基づいて得られる電極部に関する情報を報知部によって報知するとともに、本番のモードにおいて電極部に電気刺激を与えさせる。このため、準備のモードにおいて電極部に関する情報を使用者が得られることで、使用者自らが設定を修正した上で、本番のモードを行うことができる。

〔６〕前記電気刺激装置に従属する一形態によれば、前記制御部は、前記本番のモードにおいて前記電極部を制御するとき、前記準備のモードにおいて得られた前記測定信号を利用する。

本電気刺激装置によれば、準備のモードにおいて得られた測定信号を利用して、本番のモードの電極部を制御する。このため、準備のモードにおいて電気刺激の強度に対する酸素濃度を把握することができているので、これを利用することで使用者に最適な電気刺激の強度を設定することができる。

（実施の形態１）
以下、図１〜図７を参照して、電気刺激装置の実施の形態１について説明する。
図１に示されるように、電気刺激装置は、使用者の人体に装着される電極部２０と光電センサ３０とを備える。また電気刺激装置は、電極部２０及び光電センサ３０に電気的に接続されるコントローラ１０を備える。電極部２０は、対象物である筋肉に電気刺激を与えるものであって、一組の第１の電極２１及び第２の電極２２を備える。光電センサ３０は、筋肉内の酸素濃度を測定し、測定した酸素濃度に対応する測定信号を出力する。コントローラ１０は、電極部２０から筋肉に与える電気刺激の強度として出力電圧を制御する。またコントローラ１０は、光電センサ３０から測定信号が入力され、入力された測定信号に基づいて酸素濃度を算出する。電極部２０（第１の電極２１及び第２の電極２２）と光電センサ３０とは、脚等の表面に装着可能なサポータ４０に取り付けられている。第１の電極２１と第２の電極２２とは、それぞれ電気的に絶縁される構造を備える。このため、各電極２１，２２から別の電極及びコントローラ１０などに電気が回り込むことが抑制される。

図２に示されるように、第１の電極２１と第２の電極２２とは、それらの間に流す電気によって筋肉に電気刺激を与える電極部２０として機能する。電極部２０が出力する電気刺激の強度は、例えば第１の電極２１と第２の電極２２との間の電圧である出力電圧Ｖｘの大きさにより決められる。通常、出力電圧Ｖｘが高くなるにつれて電気刺激の強度は大きくなり、出力電圧Ｖｘが低くなるにつれて電気刺激の強度は小さくなる。なお以下では、第１の電極２１と第２の電極２２との間の電圧を単に出力電圧Ｖｘと記す。光電センサ３０は、筋肉内の酸素濃度に応じて変化する測定信号Ｉｓを出力する測定部として機能する。コントローラ１０は、電気刺激等を制御する制御部１１を備えている。またコントローラ１０は、使用者によって操作されたり、刺激用電圧Ｖｐ、酸素濃度Ｘｓ、や装置の状態を表示したりする操作兼表示部１２を備えている。さらにコントローラ１０は、第１の電極２１及び第２の電極２２に電気を供給する電源部１３を備えている。なお、操作兼表示部１２が報知部として機能する。

操作兼表示部１２は、入力操作が可能な操作部と、情報を表示する表示部とを備えている。操作部は、１又は複数の操作ボタンより構成される。表示部は、液晶画面などの表示装置を備え、文字及び画像の少なくとも一方を表示させる。操作兼表示部１２は、表示部に表示させる情報によって、操作部への操作を促すように構成することもできる。

電源部１３は、制御部１１による制御に基づいて出力電圧Ｖｘに対応する電気を電極部２０に出力する。電源部１３は、制御部１１から入力される電圧指令Ｖｃに対応する出力電圧Ｖｘを生成し、この生成した出力電圧Ｖｘを電極部２０に出力する。

制御部１１は、筋肉内の酸素濃度Ｘｓを算出する酸素濃度算出部１４と、酸素濃度算出部１４が算出した酸素濃度Ｘｓに従って適切な刺激用電圧Ｖｐを判定する判定部１５と、電極部２０を制御する電気刺激制御部１６とを備えている。酸素濃度算出部１４は、光電センサ３０から出力された測定信号Ｉｓに基づいて筋肉内の酸素濃度Ｘｓを算出する。判定部１５は、酸素濃度算出部１４から酸素濃度Ｘｓが入力され、この入力された酸素濃度Ｘｓに基づいて刺激用電圧Ｖｐを判定する。なお、酸素濃度Ｘｓは筋肉の状態に対応することから、判定される刺激用電圧Ｖｐは筋肉の状態に対応するものとなる。

判定部１５は、酸素濃度Ｘｓやその酸素濃度Ｘｓに対応する筋肉の状態、電極部２０の状態、刺激用電圧Ｖｐに関する情報を操作兼表示部１２に出力する。判定部１５は、例えば、酸素濃度Ｘｓや筋肉、電極部２０の状態、刺激用電圧Ｖｐを操作兼表示部１２に表示させる。また判定部１５は、刺激用電圧Ｖｐを電気刺激制御部１６に指示する。

操作兼表示部１２は、判定部１５から入力された酸素濃度Ｘｓや筋肉、電極部２０の状態、刺激用電圧Ｖｐなどを表示することで報知する。また、操作兼表示部１２は、使用者の操作に従う指示信号Ｉｃを電気刺激制御部１６に出力する。操作兼表示部１２から電気刺激制御部１６への指示信号Ｉｃとしては、電気刺激のパターンや、電気刺激を与える目的に応じて定まるモードなどが挙げられる。

電気刺激制御部１６は、判定部１５からの刺激用電圧Ｖｐや操作兼表示部１２からの指示信号Ｉｃが入力され、これら入力された指示に対応する電圧指令Ｖｃを作成して電源部１３に出力する。例えば、電気刺激制御部１６が作成した電圧指令Ｖｃによって、第１の電極２１及び第２の電極２２には、電源部１３を介して出力電圧Ｖｘが供給される。コントローラ１０は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１７を備えている。ＲＡＭ１７は、制御部１１に接続されている。ＲＡＭ１７には、測定された酸素濃度Ｘｓ（測定値）が一時的に記憶される。制御部１１は、電極部２０に関する情報を報知させるために電極部２０に電気刺激を与えさせる準備のモードと、準備のモードを実行した後に電極部２０に電気刺激を与えさせる本番のモードとを備える。

図３に示されるように、光電センサ３０は、検出光を出射する発光部３１と、検出光を検出する受光部３２とを備えている。発光部３１は、発光ダイオード（ＬＥＤ）であって、対象物の内部に向かって検出光を出射する。受光部３２は、近赤外領域に感度を有するフォトダイオードである。発光部３１と受光部３２との間隔Ｗは、例えば３０ｍｍに設定されている。発光部３１と受光部３２との間隔Ｗの１／２の距離が生体組織の透過深度と言われている。よって、筋肉内の酸素濃度を測定することに好ましい深度を１５ｍｍとする場合、発光部３１と受光部３２との間隔Ｗは３０ｍｍが好ましい。

図４に示されるように、発光部３１には、近赤外領域の異なる３波長を発光する素子が選択される。異なる３波長の光は、例えば７６０ｎｍ，８０５ｎｍ，８４０ｎｍの３つからなり（図４においてＡ，Ｂ，Ｃ）、この３波長の光が一組とされている。発光部３１は、一組を構成する３つの異なる波長の光を所定の順番で（図４ではＡ，Ｂ，Ｃの順番で）一定の時間間隔毎に発光する。これら３つの異なる波長の光は、その発光強度又は発光量が予め定まっている。また、発光部３１は、３つの異なる波長の光からなる組合せを周期的に発光する。受光部３２は、発光部３１から出射されて生体組織を通過した近赤外光を受光し、受光した光の受光強度又は受光量を検出する。検出した受光強度又は受光量を発光部３１の発光タイミングに対応させることで波長毎の受光強度又は受光量が得られる。光電センサ３０は、検出した受光強度又は受光量に対応する測定信号Ｉｓを出力する。

酸素濃度算出部１４は、３波長それぞれの発光量と受光量とから当該波長における対象物の吸光度を求め、所定の推定式によって酸素濃度Ｘｓを求める。推定式は、装置の状態等、条件によって異なるが、各波長の吸光度の線形結合で表される。酸素濃度Ｘｓは、いわゆる酸素飽和度であり、血液中のヘモグロビンのうち、実際に酸素を運んでいるヘモグロビンである酸化ヘモグロビンの比率を示し、単位は％（パーセント）である。酸素濃度算出部１４は、光電センサ３０によって継続的に測定され、酸素濃度により変化する測定信号Ｉｓを入力されることにより酸素濃度Ｘｓの時系列データを得る。ここで、血液中のヘモグロビンは体内で酸素と結合し、結合の有無によって近赤外領域における吸光度が変化する。そこで、酸素濃度算出部１４は、この吸光度の違いを利用することで酸素濃度Ｘｓを算出する。なお、光電センサ３０が人体の筋肉に対応する部位の体表面に設けられることによって、光電センサ３０の透過深度の範囲内にある筋肉内の酸素濃度Ｘｓが算出される。

次に、図５を参照して、電気刺激装置によって出力電圧Ｖｘを出力した際の酸素濃度の変化について説明する。
一般に、筋肉は、負荷が与えられると該筋肉内の血管が収縮して酸素濃度Ｘｓが低下することが知られている。また、電気刺激は、筋肉に負荷を与えることも知られている。そこで、制御部１１は、筋肉に電気刺激を与えつつ、その筋肉内の酸素濃度Ｘｓを測定することで電気刺激が筋肉に負荷を与えていることを検出する。また、制御部１１は、筋肉に与えられている負荷の強さについても、その筋肉内の酸素濃度Ｘｓに基づいて判定する。

図５（ｂ）に示されるように、時刻ｔ１から電極２１，２２に対して一定の出力電圧Ｖｘが出力され続けると、図５（ａ）の実線で示されるように、筋肉内の酸素濃度Ｘｓが徐々に低下して一定の値となって低下が停止する。出力電圧Ｖｘは、筋収縮を発生させることが可能な電圧である。すなわち、電極２１，２２に一定の出力電圧Ｖｘが出力され続けることで、一定の強度の電気刺激が筋肉に与えられ続けると筋肉に負荷が掛かり、負荷の掛かった筋肉内の酸素濃度Ｘｓが低下する。筋肉に負荷が掛けられる期間が一定の期間を超えると、通常は酸素濃度Ｘｓが低下しなくなりおおよそ一定の値を保つ。

ここで、電極２１，２２に出力電圧Ｖｘが出力される前、すなわち筋肉に電気刺激を与えていない状態における筋肉内の酸素濃度Ｘｓを基準値Ｘ０とする。また、電極２１，２２に出力電圧Ｖｘが出力され、すなわち筋肉に電気刺激が与えられて筋肉内の酸素濃度Ｘｓが安定した値を安定値Ｘ１とする。判定部１５は、酸素濃度Ｘｓが所定時間経過してもほとんど変化しないときに安定したと判定して安定値Ｘ１を算出する。

また、電極部２０が劣化している場合には、図５（ａ）の一点鎖線で示されるように酸素濃度Ｘｓの安定値Ｘ１が第１の判定値Ｄ１の範囲内に位置する。また、電極部２０又は皮膚が汚れている場合には、図５（ａ）の二点鎖線で示されるように酸素濃度Ｘｓの安定値Ｘ１が第２の判定値Ｄ２の範囲内に位置する。

そして、判定部１５は、基準値Ｘ０と安定値Ｘ１との差の絶対値である変化値ΔＸ＝｜Ｘ０−Ｘ１｜を算出する。判定部１５は、酸素濃度Ｘｓの変化値ΔＸが第１の判定値Ｄ１よりも小さいときには、電気刺激が正しく与えられていなかったり、本来与えられるべき電気刺激の強度が筋肉に与えられていなかったりすると判定する。筋肉に電気刺激が正しく与えられていなかったり、本来与えられるべき電気刺激の強度が筋肉に与えられていなかったりする原因としては、電極２１，２２が劣化していると考えられる。ここで、第１の判定値Ｄ１よりも小さい範囲が第１の範囲に相当する。よって、判定部１５は、電極２１，２２が劣化している旨の「電極劣化」を操作兼表示部１２に表示させる。これによって、使用者に電極２１，２２を交換するように促すことができる。

また、判定部１５は、酸素濃度Ｘｓの変化値ΔＸが第１の判定値Ｄ１よりも大きく、第１の判定値Ｄ１よりも大きい値である第２の判定値Ｄ２よりも小さいときには、電気刺激が与えられているものの、本来与えられるべき電気刺激の強度が筋肉に与えられていないと判定する。本来与えられるべき電気刺激の強度が筋肉に与えられていない原因としては、電極２１，２２が接触している皮膚又は電極２１，２２の表面が汚れていると考えられる。ここで、第１の判定値Ｄ１よりも大きく且つ第２の判定値Ｄ２よりも小さい範囲が第２の範囲に相当する。よって、判定部１５は、皮膚が汚れている旨の「皮膚汚れ」を操作兼表示部１２に表示させる。これによって、使用者に皮膚の汚れまたは電極２１，２２の表面の汚れを除去するように促すことができる。

また、判定部１５は、酸素濃度Ｘｓの変化値ΔＸが第２の判定値Ｄ２以上であるときには、電極２１，２２の劣化がなく、電極２１，２２及び皮膚に汚れがないと判定する。このため、判定部１５は、安定値Ｘ１を数値、あるいはレベルバー表示、色表示等によって操作兼表示部１２に表示させる。これによって、使用者は、表示を見ながら筋力アップを図りたい筋肉や状態を見たい筋肉において電極２１，２２の位置を移動させて、各位置における酸素濃度Ｘｓの表示を確認しながら最適位置を決定する。なお、もっとも効果的に電気刺激を与えることができる電極２１，２２の位置であるモーターポイントは、酸素濃度Ｘｓの変化値ΔＸが最大となる位置である。

次に、図６及び図７を参照して、上記のように説明した電気刺激装置の作用について説明する。
まず、図６を参照して、電気刺激装置の動作モードについて説明する。

ステップＳ１０において、電気刺激装置は、情報を操作兼表示部１２から報知させるために、電極部２０から電気刺激を与えさせる準備のモードを実行する。制御部１１は、電極部２０の状態が正常であって、取付位置も正常であるとして、血管を収縮させることが可能な出力電圧Ｖｘを電極部２０に出力する。制御部１１は、この出力電圧Ｖｘによる測定信号Ｉｓの変化に基づいて操作兼表示部１２に情報を報知させる。

その後に、ステップＳ２０において、電気刺激装置は、電極部２０から電気刺激を与えさせる本番のモードを実行する。制御部１１は、本番のモードでは、準備のモードにおいて得られた測定信号Ｉｓから算出される酸素濃度Ｘｓを利用して、電気刺激の強度を制御する。例えば、制御部１１は、準備のモードで得られた電気刺激の強度に対応する刺激用電圧Ｖｐに基づいて出力電圧Ｖｘを上下させることで、電気刺激の強度を変更させる。

続いて、図７を参照して、電気刺激装置の準備のモードにおける動作について説明する。
使用者は、サポータ４０を脚に装着した状態で、電気刺激装置を起動させ、酸素濃度Ｘｓを測定させる。ステップＳ１１において、制御部１１は、起動又は測定が指示されると、電気刺激を与える前の酸素濃度Ｘｓである基準値Ｘ０を測定する。すなわち、電気刺激制御部１６は、操作兼表示部１２に対して起動又は測定の操作が行われると、電気刺激が与えられないように電源部１３を介して電気を電極部２０に出力しない。そして、酸素濃度算出部１４は、電極部２０に電気が出力されていない状態における酸素濃度Ｘｓである基準値Ｘ０を測定して、判定部１５に基準値Ｘ０を出力する。判定部１５は、酸素濃度Ｘｓの基準値Ｘ０をＲＡＭ１７に記憶させる。

続いて、ステップＳ１２において、制御部１１は、出力電圧Ｖｘを第１の電圧Ｖ１に設定する。すなわち、電気刺激制御部１６は、酸素濃度算出部１４により酸素濃度Ｘｓの安定値Ｘ１を測定するために、筋収縮が発生して酸素濃度Ｘｓが安定値Ｘ１に達する第１の電圧Ｖ１に出力電圧Ｖｘを設定する。

そして、ステップＳ１３において、制御部１１は、第１の電圧Ｖ１で電気刺激を脚の筋肉に与える。すなわち、電源部１３は、電気刺激制御部１６の電圧指令Ｖｃに従って電極部２０に出力電圧Ｖｘを出力する。

ステップＳ１４において、制御部１１は、第１の電圧Ｖ１における酸素濃度Ｘｓの安定値Ｘ１を測定する。すなわち、判定部１５は、第１の電圧Ｖ１が電極部２０に出力された状態における酸素濃度Ｘｓの安定値Ｘ１が酸素濃度算出部１４から入力される。判定部１５は、酸素濃度Ｘｓが所定時間経過してもほとんど変化しないときに安定したと判定して安定値Ｘ１を算出する。

ステップＳ１５において、制御部１１は、酸素濃度Ｘｓの変化値ΔＸが第１の判定値Ｄ１よりも大きいか否かを判定する。すなわち、判定部１５は、ＲＡＭ１７から基準値Ｘ０を読み出し、基準値Ｘ０と酸素濃度算出部１４から入力された安定値Ｘ１との絶対値の差を求めることで酸素濃度Ｘｓの変化値ΔＸ＝｜Ｘ０−Ｘ１｜を算出する。そして、判定部１５は、まず電極２１，２２が劣化していないか否かを判定する第１の判定値Ｄ１と、第１の電圧Ｖ１を出力したときの酸素濃度Ｘｓである安定値Ｘ１と基準値Ｘ０との差である変化値ΔＸとを比較する。

その結果、ステップＳ１５のＮＯにおいて、判定部１５は、酸素濃度Ｘｓの変化値ΔＸが第１の判定値Ｄ１以下であると判定した場合には、ステップＳ１８において、電極２１，２２が劣化している旨の「電極劣化」を操作兼表示部１２に表示させる。すなわち、操作兼表示部１２は、判定部１５の指示に従って「電極劣化」を表示する。

また、ステップＳ１５のＹＥＳにおいて、判定部１５は、酸素濃度Ｘｓの変化値ΔＸが第１の判定値Ｄ１よりも大きいと判定した場合には、ステップＳ１６において、酸素濃度Ｘｓの変化値ΔＸが第２の判定値Ｄ２よりも大きいか否かを判定する。すなわち、判定部１５は、続いて皮膚又は電極２１，２２の表面が汚れていないか否かを判定する第２の判定値Ｄ２と、変化値ΔＸとを比較する。

その結果、ステップＳ１６のＮＯにおいて、判定部１５は、酸素濃度Ｘｓの変化値ΔＸが第２の判定値Ｄ２以下であると判定した場合には、ステップＳ１９において、皮膚又は電極２１，２２の表面が汚れている旨の「皮膚汚れ」を操作兼表示部１２に表示させる。すなわち、操作兼表示部１２は、判定部１５の指示に従って「皮膚汚れ」を表示する。

また、ステップＳ１６のＹＥＳにおいて、判定部１５は、酸素濃度Ｘｓの変化値ΔＸが第２の判定値Ｄ２よりも大きいと判定した場合には、ステップＳ１７において、酸素濃度レベルを操作兼表示部１２に表示させる。すなわち、操作兼表示部１２は、判定部１５の指示に従って安定値Ｘ１の数値、あるいはレベルバー表示、色表示等によって表示する。

使用者は、筋力アップを図りたい筋肉や状態を見たい筋肉において電極２１，２２の位置を移動させて、各位置における酸素濃度Ｘｓの表示（安定値Ｘ１）を確認しながら最適位置を設定する。すなわち、電気刺激装置は、電極２１，２２の位置が移動される度に、ステップＳ１２〜Ｓ１７を繰り返して、酸素濃度レベルを操作兼表示部１２に表示させる。

電気刺激装置は、上記のように準備のモードが完了すると、本番のモードに移行する。使用者は、本番のモードにおいて、準備のモードにおいて得られた電気刺激の強度に対応する出力電圧Ｖｘに基づいて操作兼表示部１２の操作により出力電圧Ｖｘを上下させる。これにより、電気刺激の強度が変更され、筋肉のトレーニングやリハビリテーションなどを図ることができる。よって、専門家の知識や経験を必要とせず、使用者の痛みを伴わずに、電気刺激の強度を客観的に定めることができる。

以上説明したように、本電気刺激装置によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）光電センサ３０が出力する測定信号Ｉｓによって筋肉内の酸素濃度Ｘｓの変化が測定されて、電気刺激を与えたことによって筋肉内の酸素濃度が変化するので、酸素濃度の変化を見ることで電極部２０に関する情報を得られる。そして、使用者に操作兼表示部１２を介して電極部２０に関する情報が報知される。このため、使用者が操作兼表示部１２から電極部２０に関する情報を得ることができるので、使用者自らが適切な電気刺激を与えることができる。

（２）操作兼表示部１２が電極部２０の劣化を示す情報を表示することで報知する。このため、使用者は電極部２０の劣化を把握することができ、電極部２０の交換時期を判断することができる。

（３）操作兼表示部１２が電極部２０の汚れや脚の皮膚の汚れを示す情報を表示することで報知する。このため、使用者は電極部２０の汚れや脚の皮膚の汚れを把握することができ、電極部２０や脚の皮膚の清掃要否を判断することができる。

（４）光電センサ３０が測定した測定信号Ｉｓから算出した酸素濃度Ｘｓの変化値ΔＸが第１の判定値Ｄ１以下であると電極部２０の劣化を示す情報を操作兼表示部１２が表示することで報知する。また、算出した酸素濃度Ｘｓの変化値ΔＸが第２の判定値Ｄ２以下であると電極部２０の劣化及び脚の皮膚の汚れの少なくとも一方を示す情報を操作兼表示部１２が表示することで報知する。このため、酸素濃度Ｘｓに応じて報知される電極部２０の劣化や脚の皮膚の汚れを使用者が把握することができ、電極部２０の交換時期や、電極部２０又は脚の皮膚の清掃要否を使用者が判断することができる。

（５）準備のモードにおいて測定信号Ｉｓに基づいて得られる電極部２０に関する情報を操作兼表示部１２によって報知するとともに、本番のモードにおいて電極部２０に電気刺激を与えさせる。このため、準備のモードにおいて電極部２０に関する情報を使用者が得られることで、使用者自らが設定を修正した上で、本番のモードを行うことができる。

（６）準備のモードにおいて得られた測定信号Ｉｓを利用して、本番のモードの電気刺激の強度を制御する。このため、準備のモードにおいて電気刺激の強度に対する酸素濃度Ｘｓを把握することができているので、これを利用することで使用者に最適な電気刺激の強度を設定することができる。

（実施の形態２）
以下、図８を参照して、電気刺激装置の実施の形態２について説明する。この実施の形態の電気刺激装置は、対象物に対する電極部２０の位置を決定する際に、以前の酸素濃度の変化値ΔＸを用いる点が上記実施の形態１と異なっている。以下、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

図８に示されるように、コントローラ１０は、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１８を備えている。ＥＥＰＲＯＭ１８は、制御部１１に接続されている。

実施の形態１の準備のモードにおいて、酸素濃度Ｘｓの変化値ΔＸが最大となる電極部２０の位置を決定した際に、判定部１５は、このときの酸素濃度Ｘｓの変化値ΔＸをＥＥＰＲＯＭ１８に記憶させる。

そして、判定部１５は、電極部２０の位置を決定する際に、以前記憶させた酸素濃度Ｘｓの変化値ΔＸをＥＥＰＲＯＭ１８から読み出し、記憶させた酸素濃度Ｘｓの変化値ΔＸと、算出した酸素濃度Ｘｓの変化値ΔＸとを比較する。すなわち、判定部１５は、記憶させた酸素濃度Ｘｓの変化値ΔＸを目標値として、目標値と算出される酸素濃度Ｘｓの変化値ΔＸとを比較して、比較結果を操作兼表示部１２に表示させる。使用者は、操作兼表示部１２を見ながら電極部２０の位置を探索する。ここで、目標値がない状態で電極部２０の位置を決定する際には、算出される酸素濃度Ｘｓの変化値ΔＸが最大となる位置を探さなければならない。このため、記憶させた酸素濃度Ｘｓの変化値ΔＸを目標値とすることで、最適位置を簡易に設定することができる。

また、判定部１５は、ＥＥＰＲＯＭ１８に記憶した各酸素濃度Ｘｓの変化値ΔＸが経時的に変化して、酸素濃度Ｘｓの変化値ΔＸ同士の差が所定値よりも大きくなったことに基づいて電極部２０の劣化を推定することもできる。

以上説明したように、本電気刺激装置によれば、実施の形態１の（１）〜（６）の効果に加え、以下の効果を奏することができる。
（７）電極部２０の位置を決定した際の酸素濃度Ｘｓの変化値ΔＸをＥＥＰＲＯＭ１８に記憶して、この酸素濃度Ｘｓの変化値ΔＸを次回の電極位置の決定の際に参考に使用する。このため、目標値に合わせればよいので、最適位置の設定を簡易にすることができる。また、記憶した各酸素濃度Ｘｓの変化値ΔＸ同士を比較することで、電極部２０の劣化を推定することができる。

（変形例）
各実施の形態に関する説明は、本電気刺激装置が取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本電気刺激装置は、各実施の形態以外に例えば以下に示される各実施の形態の変形例を取り得る。

・上記実施の形態１では、第１の判定値Ｄ１と第２の判定値Ｄ２とを設定し、これら各第１の判定値Ｄ１と第２の判定値Ｄ２とによって電極部２０の劣化や電極部２０及び皮膚の汚れを判定した。しかしながら、１つの判定値のみを設定し、この判定値よりも酸素濃度の変化値ΔＸが小さいことに基づいて電極部２０の劣化と電極部２０の汚れ及び皮膚の汚れとの両方を判定して、使用者に電極部２０の劣化と電極部２０の汚れ及び皮膚の汚れとを報知してもよい。

・上記実施の形態１では、電極部２０の汚れ及び皮膚の汚れを報知したが、どちらか一方のみを報知してもよい。
・上記実施の形態１では、電極部２０の劣化と電極部２０の汚れ及び皮膚の汚れを報知したが、電極部２０の劣化と、電極部２０の汚れ及び皮膚の汚れとのどちらか一方のみを報知してもよい。

・上記各実施の形態では、操作兼表示部１２は、タッチパネルでもよい。タッチパネルは、その表面を操作部として用いることにより、ボタンを減らしたり、無くしたりすることができる。

・上記各実施の形態では、操作兼表示部１２は、情報の報知が可能であれば、表示部とともに、または、表示部に代えて、音、音声、振動や光などを出力する機能を有していてもよい。これにより、文字や画像以外の方法によって情報を報知することができる。

・上記各実施の形態では、操作兼表示部１２は、使用者の生体に関する情報が入力されてもよい。生体に関する情報としては、年齢、性別、身長、体重、健康状態などが挙げられる。電気刺激制御部１６は、生体に関する情報を操作兼表示部１２から入力され、この入力された情報に基づき電源部１３に指示する電圧指令Ｖｃを調整することができる。

・上記各実施の形態では、トレーニングの目的に適した電気刺激を筋肉に与えることができるのであれば、電気刺激制御部１６は、電圧指令Ｖｃを、漸増、一定やパルス状、及びそれらの二つ以上を組み合わせて構成されるパターンを含む指令としてもよい。

・上記各実施の形態では、第１の電極２１、第２の電極２２及び光電センサ３０は、筋肉が対象となる部位であれば、脚以外の部位、例えば腕、腹部などに装着されてもよい。
・上記各実施の形態では、第１の電極２１及び第２の電極２２は、筋肉に電気刺激を与えることができるものであればよく、使用者の体表面に直接貼り付けられるものなど、サポータ以外の方法で使用者の体に装着されるものであってもよい。

・上記各実施の形態では、光電センサ３０は、酸素濃度を測定することができるのであれば、使用者の体表面に直接貼り付けられるなど、サポータ以外の方法で使用者に装着されてよい。

・上記各実施の形態では、発光部３１と受光部３２との間Ｗ隔は、３０ｍｍには限定されない。発光部３１と受光部３２との間隔Ｗの１／２の距離が生体組織の透過深度と言われていことから、目的に応じて定まる生体組織の透過深度に応じて発光部３１と受光部３２との間隔Ｗを設定することができる。なお、筋肉内の酸素濃度を測定することができるのであれば、間隔Ｗと透過深度との関係は１／２に限定されるものではない。

・上記各実施の形態では、発光部３１は、酸素濃度を測定可能であれば、７６０ｎｍ，８０５ｎｍ，８４０ｎｍ以外の波長を用いてもよい。例えば、波長としては、酸素化ヘモグロビンと脱酸素化ヘモグロビンの等吸収点である８０５ｎｍを跨ぐような波長を選択することが好ましいが、吸光度に相違が生じればそれ以外の波長が用いられてもよい。

・上記各実施の形態では、発光部３１は、酸素濃度を測定可能であれば、２波長を発光するものでもよい。２波長の場合、例えば、波長として、７６０ｎｍ、８４０ｎｍの組合せが挙げられる。

・上記各実施の形態では、出力電圧Ｖｘの変更にて電気刺激の強度を調整する場合について例示したが、電気刺激の強度を調整することができるのであれば、この調整を電流や電力の変更などによって調整してもよい。

・上記各実施の形態では、ＲＡＭ１７を備えたが、電源が入っているときに一時的に記憶することができるメモリであれば、他の記憶装置でもよい。
・上記実施の形態２の構成において、ＥＥＰＲＯＭ１８を備えたが、電源が入っていないときに記憶が維持されるメモリであれば、他の記憶装置でもよい。

１０：コントローラ
１１：制御部
１２：操作兼表示部（報知部）
１３：電源部
１４：酸素濃度算出部
１５：判定部
１６：電気刺激制御部
２０：電極部
２１：第１の電極
２２：第２の電極
３０：光電センサ（測定部）
３１：発光部
３２：受光部
４０：サポータ

Claims (6)

1. 対象物に電気刺激を与える電極部と、
   前記対象物の酸素濃度に応じて変化する測定信号を出力する測定部と、
   前記測定信号に基づいて得られる前記電極部に関する情報を報知する報知部と、
   前記電極部に前記電気刺激を与えさせ、その後の前記測定信号の変化に基づいて前記報知部に前記情報を報知させる制御部と、を備える
   電気刺激装置。
2. 前記情報は、前記電極部の劣化を示す
   請求項１に記載の電気刺激装置。
3. 前記情報は、前記電極部の汚れ、及び、前記対象物の汚れの少なくとも一方を示す
   請求項１に記載の電気刺激装置。
4. 前記制御部は、前記測定信号に基づいて前記酸素濃度を算出し、その酸素濃度が第１の範囲に含まれることに基づいて、前記電極部の劣化を示す情報を前記報知部に報知させ、算出した前記酸素濃度が前記第１の範囲よりも大きい第２の範囲に含まれることに基づいて、前記電極部の汚れ、及び、前記対象物の汚れの少なくとも一方を示す情報を前記報知部に報知させる
   請求項１に記載の電気刺激装置。
5. 前記制御部は、前記情報を前記報知部に報知させるために前記電極部に前記電気刺激を与えさせる準備のモード、及び、前記準備のモードを実行した後に前記電極部に前記電気刺激を与えさせる本番のモードを備える
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の電気刺激装置。
6. 前記制御部は、前記本番のモードにおいて前記電気刺激の強度を制御するとき、前記準備のモードにおいて得られた前記測定信号を利用する
   請求項５に記載の電気刺激装置。

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