特許 5709110 電気刺激装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5709110

(24)【登録日】2015年3月13日

(45)【発行日】2015年4月30日

(54)【発明の名称】電気刺激装置

(51)【国際特許分類】

   A61N 1/36 20060101AFI20150409BHJP

【ＦＩ】

   A61N1/36

【請求項の数】8

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2012-519203(P2012-519203)

(86)(22)【出願日】2010年12月7日

(86)【国際出願番号】JP2010071880

(87)【国際公開番号】WO2011155089

(87)【国際公開日】20111215

【審査請求日】2013年10月18日

(31)【優先権主張番号】特願2010-130532(P2010-130532)

(32)【優先日】2010年6月7日

(33)【優先権主張国】JP

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用 平成２１年１２月２４日 社団法人計測自動制御学会発行 「第１０回ＳＩＣＥシステムインテグレーション部門講演会論文集」「皮膚インピーダンス情報のリアルタイムフィードバックを可能とする電気触覚ディスプレイ講演予稿集」 「第１０回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会資料」

(73)【特許権者】

【識別番号】504133110

【氏名又は名称】国立大学法人電気通信大学

(74)【代理人】

【識別番号】110000925

【氏名又は名称】特許業務法人信友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】梶本 裕之

【審査官】 佐藤 智弥

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０１６１００１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０４１６７１８９（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２５１９４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／００８５０４９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｎ １／３６

(57)【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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【0004】

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。

【0005】

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。

【0006】

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。

【0007】

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。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0008】

【非特許文献1】谷江，舘：「刺激エネルギーを強度次元パラメータとして用いる定エネルギー型電気パルス刺激Ｉ情報伝達装置」，日本エム・イー学会，１９８０年

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

上述した従来の電気刺激手法（図１０）では、プレパルス２０１からメインパルス２００に渡る期間に、皮膚インピーダンスが急激に変化しないことを前提としている。しかしながら、実際には、その期間中に、例えば、皮膚の接触強度等が変化して、皮膚インピーダンスが変化する可能性は十分にある。この場合、上述した従来の手法は厳密にはリアルタイムの対応ではないので、皮膚インピーダンスの計測結果は有効でなくなり、電気刺激の安定化を図ることが困難になる。

【0010】

また、従来、皮膚インピーダンスは皮膚に印加する電圧に応じて大きく変化することが知られている。それゆえ、上述した従来の電気刺激手法において、プレパルス２０１とメインパルス２００とのレベル差が大きくなると、プレパルス２０１による皮膚インピーダンスの計測結果の有用性（信頼性）に疑問が生じる。したがって、従来の電気刺激手法では、皮膚が電極に接触しているか否かの判定は可能であるが、皮膚インピーダンスの情報を用いてきめ細やかに電気刺激を制御して安定化を図ることは困難である。

【0011】

さらに、上述した従来の電気刺激手法を、電極が多数（例えば１００程度以上）となる用途、すなわち、実用的な状況に適用する際には、上述した皮膚とディスプレイとの接触時または非接触時にユーザに与える独特のチリチリ感や感電による強い不快感等の痛みを完全に無くすことは難しい。この理由は、次の通りである。

【0012】

電気触覚ディスプレイにおいて多数の電極の駆動する場合、通常、全電極を同時に駆動せず、各電極を刺激電極及び不関電極（グランド）のいずれかに切り換えながら順次走査する。この駆動方式では、刺激電極となる電極は常に一つであるが、電極の走査速度を高速にすることにより所定の刺激パターン（例えば所定の文字、図形等の情報パターン）をユーザに提示することができる。このような駆動方式では、図１０に示すプレパルス２０１及びメインパルス２００の印加動作が、電極の走査に同期して繰り返され、プレパルス２０１及びメインパルス２００から成るパルス群が時間軸上で密集した状態となる。

【0013】

上記駆動方式において、例えば、駆動する電極数Ｎを５０とし、５０Ｈｚのリフレッシュレートｆｒで走査して刺激する場合、一つの電極を選択している期間Ｔ（＝｛１／ｆｒ｝／Ｎ）は２０ｍｓ／５０点＝４００μｓとなる。いま、上記従来の電気刺激手法（図１０）における刺激のメインパルス２００のパルス幅を１００μｓとすると、選択期間Ｔの１／４がメインパルス２００の印加時間（刺激期間）となる。

【0014】

それゆえ、上記状況において、電極の走査中（選択中）に、ランダムなタイミングでユーザの皮膚が電極に接触または非接触したとき、その電極に刺激用のメインパルス２００が通電中である確率は２５％となる。この場合、２５％の確率で、上述した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可能性がある。また、走査する（選択する）電極数Ｎが増大すると選択期間Ｔも短くなり、選択期間Ｔに占めるメインパルス２００の印加時間の割合が増加する。この結果、上述した電気刺激による痛みの発生確率が増大する。すなわち、従来の電気刺激手法では、走査する（選択する）電極数が多くなると、安全性を完全に保証することが困難になる。

【0015】

なお、従来の電気刺激手法では、上述した電気刺激による痛みが生じる電極は一つであるので連続的な痛みは生じないという点で優れている。しかしながら、このような電気刺激による痛みの発生が一瞬の間でも許されない状況が要求される用途には、従来の手法は好適ではない。

【0016】

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、電気刺激装置において、よりリアルタイムで電気刺激を調整し、電気刺激（生起感覚）の安定化及び安全性をより向上させることである。

【課題を解決するための手段】

【0017】

上記課題を解決するために、本発明の電気刺激装置は、電極と、刺激電流供給部と、皮膚インピーダンス検出部と、刺激パルス制御部とを備える構成とし、各部の機能を次のようにする。電極は、ユーザに電気刺激を与える。刺激電流供給部は、電極に刺激電流を所定の刺激期間、供給する。皮膚インピーダンス検出部は、ユーザの皮膚インピーダンスに関する情報を検出する。刺激パルス制御部は、刺激電流の供給中に、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。

【0019】

なお、本明細書でいう「刺激期間」とは、所定の電極において電気刺激を１回行う際に、刺激用の電流（刺激電流）を連続して印加する期間のことをいう。また、本明細書でいう「皮膚インピーダンスに関する情報」とは、皮膚インピーダンス自体だけでなく、例えば電気刺激中にユーザの皮膚に印加される電圧及び電流等の皮膚インピーダンスに関連する任意のパラメータも含む意味である。

【0020】

上述のように、本発明の電気刺激装置では、所定の電極における１回の刺激期間より短い周期で皮膚インピーダンスに関する情報を取得し、その情報に基づいて、次の周期の刺激電流を調整する。すなわち、本発明では、所定の電極における１回の刺激期間に、皮膚インピーダンスに関する情報の検出及び刺激量の調整のフィードバック処理を複数回行う。それゆえ、本発明では、皮膚インピーダンスに関する情報の計測フェーズと、刺激の調整フェーズとを略統一することができ、皮膚インピーダンスに関する情報に基づく刺激量のフィードバック制御を、よりリアルタイムで行うことが可能になる。

【発明の効果】

【0021】

本発明では、上述のように、皮膚インピーダンスに関する情報に基づく刺激量のフィードバック制御をよりリアルタイムで行うことができるので、刺激中の急激な皮膚インピーダンスの変化にも対応することができる。それゆえ、本発明によれば、電気刺激装置において、電気刺激（生起感覚）の安定化及び安全性をより向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る電気刺激装置の概略ブロック構成図である。

【図2】図２は、本発明の一実施形態に係る電気刺激装置の皮膚インピーダンス検出部の一構成例を示す図である。

【図3】図３は、本発明の一実施形態に係る電気刺激装置のスイッチ群及びタッチパネルの内部構成を示す図である。

【図4】図４Ａ及び４Ｂは、切替スイッチの動作を説明するための図である。

【図5】図５は、電極の走査例を示す図である。

【図6】図６は、刺激量の調整原理を説明するための図である。

【図7】図７は、本発明の一実施形態に係る電気刺激装置における刺激量の調整手順を示すフローチャートである。

【図8】図８は、変形例１の電気刺激装置のボリューム調整機能で用いる刺激強度の調整曲線群を示す図である。

【図9】図９は、変形例２における刺激量の調整手法を示す図である。

【図10】図１０は、従来の電気刺激手法を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下に、本発明の一実施形態に係る電気刺激装置及びその電気刺激方法の一例を、図面を参照しながら下記の順で説明する。ただし、本発明はこれに限定されない。
１．電気刺激装置の基本構成
２．刺激量の調整手法
３．各種変形例及び応用例

【0024】

＜１．電気刺激装置の基本構成＞
［電気刺激装置の構成］
図１に、本発明の一実施形態に係る電気刺激装置のブロック構成図を示す。なお、図１には、本実施形態の電気刺激装置１０の性能を検証するために構築したシステムを示す。

【0025】

本実施形態の検証システムは、主に、電気刺激装置１０と、パーソナルコンピュータ１００と、シリアルインターフェース１０１とで構成される。

【0026】

図１に示す検証システムでは、電気刺激装置１０の後述するタッチパネルに提示する所定の刺激パターン（例えば所定の文字、図形等の情報パターン）の信号をパーソナルコンピュータ１００で生成する。そして、パーソナルコンピュータ１００は、生成した所定の刺激パターンの信号を、シリアルインターフェース１０１を介して高速シリアル通信で電気刺激装置１０に送信する。電気刺激装置１０は、受信した刺激パターンの情報がタッチパネル上に提示されるように電気刺激を制御する。

【0027】

電気刺激装置１０は、刺激パルス制御部１１と、電圧／電流変換器１２（刺激電流供給部）と、皮膚インピーダンス検出部１３と、スイッチ群１４（スイッチ）と、タッチパネル１５とを備える。

【0028】

刺激パルス制御部１１は、マイクロプロセッサ１と、デジタル／アナログ変換器２（以下、Ｄ／Ａ変換器２という）と、アナログ／デジタル変換器３（以下、Ａ／Ｄ変換器３という）とを有する。

【0029】

マイクロプロセッサ１は、演算処理装置および制御装置として機能し、後述する刺激量の調整時に、電気刺激装置１０の各部の動作を制御する。また、マイクロプロセッサ１は、記憶部（不図示）を備える。そして、その記憶部には、刺激量の調整時に用いる例えば刺激パルスのパルス幅の閾値と皮膚インピーダンスとの相関データ等の各種判定データが記憶される。

【0030】

なお、本実施形態では、マイクロプロセッサ１に、動作周波数２５ＭＨｚのマイクロプロセッサを用いる。ただし、マイクロプロセッサ１としては、高速性を有するものであれば任意のマイクロプロセッサを用いることができる。また、本実施形態の電気刺激装置１０を種々の用途への適用を考慮した場合には、例えばマイクロプロセッサ１の入手可能性及び入出力インターフェースの豊富さ等を考慮してマイクロプロセッサ１を選択することが好ましい。

【0031】

Ｄ／Ａ変換器２（デジタルアナログ変換器）は、マイクロプロセッサ１からパラレル出力されたデジタル信号（刺激電圧信号）をアナログ信号に変換する。そして、Ｄ／Ａ変換器２は、変換したアナログ信号を電圧／電流変換器１２に出力する。

【0032】

なお、Ｄ／Ａ変換器２には、ビット数が１２ビットであり、サンプリングレートが１Ｍｓｐｓであり、且つ、セトリングタイムが１μｓであるＤ／Ａ変換器を用いる。また、Ｄ／Ａ変換器２のマイクロプロセッサ１に接続する側（信号入力側）のインターフェースは、パラレルインターフェースとする。

【0033】

Ａ／Ｄ変換器３（アナログデジタル変換器）の２つの入力端子は、皮膚インピーダンス検出部１３内の後述する分圧回路５を介して抵抗４の両端にそれぞれ接続される。Ａ／Ｄ変換器３には、抵抗４の両端の電圧信号が入力され、Ａ／Ｄ変換器３は、その入力信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換する。そして、Ａ／Ｄ変換器３は、変換したデジタル信号をマイクロプロセッサ１にパラレル出力する。

【0034】

なお、Ａ／Ｄ変換器３には、ビット数が１２ビットであり、サンプリングレートが１．２５ＭｓｐｓであるＡ／Ｄ変換器を用いる。このような性能のＡ／Ｄ変換器３を用いることにより、Ａ／Ｄ変換器３のサンプリング間隔（１μｓ以下）を皮膚の電気的時定数より十分小さくすることができ、略同時サンプリングが可能になる。また、Ａ／Ｄ変換器３のマイクロプロセッサ１に接続する側（信号入力側）のインターフェースは、パラレルインターフェースとする。

【0035】

従来、マイクロプロセッサには、Ｄ／Ａ変換器及びＡ／Ｄ変換器を備えるものも存在するが、本実施形態では、上述のように、パラレルインターフェースを有するＤ／Ａ変換器２及びＡ／Ｄ変換器３をマイクロプロセッサ１とは別個に設ける。これは、次の理由によるものである。本実施形態の電気刺激装置１０では、後述するように、皮膚インピーダンスを計測し、その計測結果をフィードバックして刺激量を調節するが、本実施形態で必要とするこのフィードバック処理の周期は数μｓ以下である。しかしながら、現状では、マイクロプロセッサに内蔵されたＤ／Ａ変換器及びＡ／Ｄ変換器によりこのような高速処理を行うことは困難であり、電気刺激装置の用途には適さない。

【0036】

また、従来、高速動作可能なシリアルインターフェースのＤ／Ａ変換器及びＡ／Ｄ変換器も存在する。しかしながら、上述のような高速のフィードバック処理を実現するためには、マイクロプロセッサ１と、Ｄ／Ａ変換器及びＡ／Ｄ変換器との間のデータの通信時間も短縮する必要がある。それゆえ、本実施形態では、シリアルインターフェースのＤ／Ａ変換器及びＡ／Ｄ変換器よりも通信時間を短縮することが可能なパラレルインタースのＤ／Ａ変換器２及びＡ／Ｄ変換器３を用いる。

【0037】

電圧／電流変換器１２は、Ｄ／Ａ変換器２でアナログ信号に変換された電圧信号を電流信号（刺激電流）に変換する。そして、電圧／電流変換器１２は、変換した電流信号を、皮膚インピーダンス検出部１３及びスイッチ群１４を介してタッチパネル１５内の選択された所定の電極に供給する。すなわち、本実施形態の電気刺激装置１０では、電流制御により電気刺激量を調整する。

【0038】

皮膚インピーダンス検出部１３は、抵抗４と、分圧回路５とを有する。抵抗４及び分圧回路５は、タッチパネル１５内の電極に接触した皮膚のインピーダンス（皮膚インピーダンスＺ）を計測するために設けられたものである。

【0039】

図２に、本実施形態の分圧回路５の内部構成、及び、抵抗４と分圧回路５との接続関係を示す。分圧回路５は、抵抗４の両端（入出力端）の電圧を精度よく測定するための回路であり、４つの分圧抵抗Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄ，Ｒｅで構成される。なお、本実施形態では、例えば３５０Ｖ程度の高電圧を用いるので、図２に示すような分圧回路５を設ける。

【0040】

抵抗４の一方の端子（入力側端子）は、電圧／電流変換器１２の出力端子に接続され、抵抗４の他方の端子（出力側端子）は、スイッチ群１４の入力端子に接続される。また、抵抗４の一方の端子には、分圧抵抗Ｒｂ及びＲｃからなる直列抵抗が接続され、抵抗４の他方の端子には、分圧抵抗Ｒｄ及びＲｅからなる直列抵抗が接続される。さらに、分圧抵抗Ｒｂ及びＲｃからなる直列抵抗の抵抗４側とは反対側の端子は接地され、分圧抵抗Ｒｂと分圧抵抗Ｒｃとの接続点がＡ／Ｄ変換器３に接続される。そして、分圧抵抗Ｒｄ及びＲｅからなる直列抵抗の抵抗４側とは反対側の端子は接地され、分圧抵抗Ｒｄと分圧抵抗Ｒｅとの接続点がＡ／Ｄ変換器３に接続される。

【0041】

皮膚インピーダンスＺを計測するためには、皮膚に印加される電圧Ｖｏと皮膚に流れる電流Ｉを測定する必要がある。皮膚に印加される電圧Ｖｏは、抵抗４（抵抗値Ｒａ）のスイッチ群１４側の端子の電圧を検出することにより得られる。一方、皮膚に流れる電流Ｉは、抵抗４の両端の電位差（Ｖｏ−Ｖｉ）に基づいて算出（Ｉ＝（Ｖｏ−Ｖｉ）／Ｒａ）することができる。

【0042】

なお、抵抗４の両端の電位差（Ｖｏ−Ｖｉ）は微小であるので、皮膚に流れる電流Ｉを高精度で測定するため、分圧回路５内の分圧抵抗Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄ及びＲｅには、誤差０．１％程度の精密抵抗を用いることが好ましい。本実施形態の電気刺激装置１０では、分圧抵抗Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄ及びＲｅにこのような精密抵抗を用い、且つ、１２ビットのＡ／Ｄ変換器３を用いることにより、電流計測のダイナミックレンジを９ビット確保することができた。

【0043】

なお、後述するように、本実施形態のように皮膚インピーダンスＺの計測時の刺激電流を一定とする場合には、抵抗４を流れる電流Ｉを必ずしも計測する必要は無い。それゆえ、この場合には、分圧回路５内の分圧抵抗Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄ及びＲｅとして、上述のような抵抗誤差の小さな精密抵抗を用いる必要はない。

【0044】

また、本実施形態では、スイッチ群１４内の後述する切替スイッチ２０の構造上、皮膚のグランド側（下流側）で電流を計測することができないので、皮膚の高電圧側（上流側）に抵抗４及び分圧回路５を設けて電流を計測する。

【0045】

次に、本実施形態のスイッチ群１４及びタッチパネル１５の構成を、図３を参照しながらより詳細に説明する。なお、図３は、スイッチ群１４及びタッチパネル１５の内部構成を示す図である。

【0046】

スイッチ群１４は、複数の切替スイッチ２０で構成される。各切替スイッチ２０は、第１スイッチ２１及び第２スイッチ２２を直列接続することにより構成される。なお、本実施形態では、切替スイッチ２０の数は、後述するタッチパネル１５内の電極３０の数と同じとする。

【0047】

複数の切替スイッチ２０は、並列接続され、各切替スイッチ２０の一方の端子が抵抗４に接続され、他方の端子は接地される。そして、各切替スイッチ２０内の第１スイッチ２１及び第２スイッチ２２の接続点Ａがタッチパネル１５内の対応する一つの電極３０に接続される。

【0048】

各切替スイッチ２０内の第１スイッチ２１及び第２スイッチ２２のオンオフ動作は、マイクロプロセッサ１により制御される。その動作を、図４Ａ及び４Ｂを参照しながら簡単に説明する。なお、図４Ａは、電極３０に刺激電流を供給したときの第１スイッチ２１及び第２スイッチ２２のオンオフ状況を示す図であり、図４Ｂは、電極３０に刺激電流を供給しないときの第１スイッチ２１及び第２スイッチ２２のオンオフ状況を示す図である。

【0049】

本実施形態の電気刺激装置１０では、ユーザに電気刺激を与える際、パーソナルコンピュータ１００から入力される所定の刺激パターンの信号に基づいて、タッチパネル１５内の複数の電極３０の中から一つの電極３０を所定の順序で走査及び選択し、選択された電極３０に刺激電流を供給する。それゆえ、電極３０の選択時には、マイクロプロセッサ１は、図４Ａに示すように、第１スイッチ２１がオン状態となり、且つ、第２スイッチ２２がオフ状態となるように制御する。

【0050】

一方、電極３０の走査時に選択されていない電極３０は接地する。それゆえ、電極３０の非選択時には、マイクロプロセッサ１は、図４Ｂに示すように、第１スイッチ２１がオフ状態となり、且つ、第２スイッチ２２がオン状態となるように制御する。

【0051】

タッチパネル１５は、複数の電極３０で構成される。複数の電極３０は２次元のアレイ状に配置される。なお、電極３０の数及び配置形態は、例えば用途等に応じて適宜設定される。また、各電極３０は、導電性材料であれば任意の材料で形成することができ、例えば用途等に応じて適宜選択できる。さらに、図３に示す例では、ユーザの皮膚と接触する側の電極３０の面形状は円形とするが、この面形状も例えば用途等に応じて適宜設定できる。

【0052】

図５に、タッチパネル１５内の電極３０の走査例を示す。なお、図５中では、刺激電流を供給する電極３０（選択された電極３０）をハッチングした丸印で表示し、刺激電流を供給しない電極３０（選択されていない電極３０）は白抜きの丸印で表示する。

【0053】

図５に示す例では、まず、マイクロプロセッサ１は、電極群内の所定の行を選択する。次いで、マイクロプロセッサ１は、選択された行において、例えば、複数の電極３０内の一方の端部の電極３０から他方の端部の電極３０に向かって（図５では左から右に向かう方向）電極３０を順次選択する。この選択は、図４Ａ及び４Ｂで説明したように、切替スイッチ２０の動作をマイクロプロセッサ１でオンオフ制御することにより行われる。なお、電極３０の走査パターンは、図５に示す例に限定されず、例えば、用途、パーソナルコンピュータ１００から入力される刺激パターン等に応じて適宜設定される。

【0054】

＜２．刺激量の調整手法＞
［調整手法の概要］
本実施形態の電気刺激装置１０では、上述のように、高速処理可能なマイクロプロセッサ１を適用するだけでなく、マイクロプロセッサ１とＤ／Ａ変換器２及びＡ／Ｄ変換器３との間のデータの通信時間をより短縮するためにパラレルインターフェースのＤ／Ａ変換器２及びＡ／Ｄ変換器３を用いる。このような構成の電気刺激装置１０に対して、図１に示す検証システムで種々の予備実験を行ったところ、本実施形態の電気刺激装置１０では、数μｓ程度の処理時間でフィードバック処理が可能であることが確認された。なお、ここでは、予備実験の説明は省略する。

【0055】

すなわち、本実施形態の電気刺激装置１０では、一つの電極３０における１回の刺激期間（数百μｓ程度）内で、数回〜数十回程度のフィードバック処理を行うことができることが確認された。また、本実施形態の電気刺激装置１０に対する予備実験から、本実施形態の電気刺激装置１０では、皮膚の接触及び非接触間の判定処理も刺激開始から非常に短い時間（数μｓ程度）で実現可能であることが分かった。

【0056】

そこで、本実施形態では、一つの電極３０における１回の刺激期間内に、皮膚インピーダンスＺの計測処理及びその計測結果に基づく刺激量の調整処理のフィードバックループを数回〜数十回程度行う。なお、本実施形態で行うフィードバック処理の周期（数μｓ程度）は、ユーザが電気刺激を感知する時間より十分短い時間である。それゆえ、本実施形態では、１回の刺激期間において、皮膚インピーダンスＺの計測フェーズと、刺激の調整フェーズとを略統一することが可能になる。すなわち、本実施形態では、皮膚インピーダンスＺの情報に基づく刺激量のフィードバック制御を、よりリアルタイムで行うことが可能になる。

【0057】

また、本実施形態では、刺激量をフィードバック制御する際、ユーザが電気刺激を感じ始める刺激パルスのパルス幅（閾値ΔＴｔｈ）と、皮膚インピーダンスＺ（皮膚インピーダンスＺに関する情報）との間の相関データを用いる。従来、刺激パルスのパルス幅の閾値ΔＴｔｈと、皮膚インピーダンスＺとの間には強い相関があることが知られている。具体的には、両者の間には、皮膚インピーダンスＺが大きくなると、刺激パルスのパルス幅の閾値ΔＴｔｈが小さくなるという関係がある。

【0058】

本実施形態では、このような皮膚インピーダンスＺと刺激パルスのパルス幅の閾値ΔＴｔｈとの相関データ（以下、調整データという）を予め所定値の刺激電流で求めておく。そして、刺激量のフィードバック制御時には、この調整データに基づいて、刺激量を調整する。

【0059】

なお、本実施形態では、後述するように、皮膚インピーダンスＺの計測時には刺激電流の値は一定とするので、図２中の抵抗４のスイッチ群１４側端部の電圧Ｖｏ（皮膚に印加される電圧）が皮膚インピーダンスＺと同等のパラメータとなる。それゆえ、この場合、調整データとして、皮膚インピーダンスＺと刺激パルスのパルス幅の閾値ΔＴｔｈとの相関データの代わりに、抵抗４のスイッチ群１４側端部の電圧Ｖｏ（皮膚インピーダンスＺに関する情報）と刺激パルスのパルス幅の閾値ΔＴｔｈとの相関データを用いてもよい。

【0060】

［刺激量の調整原理］
次に、本実施形態の電気刺激装置１０における刺激量の調整手法の原理を、図６を参照しながらより詳細に説明する。なお、図６は、所定の電極３０において１回の刺激期間（選択期間）に印加される刺激パルス４０の波形図であり、横軸は時間であり、縦軸は刺激量（電流値）である。

【0061】

本実施形態では、まず、所定の電流値Ｉｏ（例えば約５ｍＡ程度）の刺激電流を切替スイッチ２０により選択された電極３０に供給する。次いで、刺激開始から所定の時間（皮膚インピーダンスＺの計測周期ΔＴｓ）が経過した後、皮膚インピーダンスＺを計測する。なお、皮膚インピーダンスＺの計測周期ΔＴｓ（周期）は、電極３０における１回の刺激期間ΔＴｍ（または選択期間）より十分短い時間（例えば数μｓ程度）とし、計測周期ΔＴｓ内の刺激電流の電流値Ｉｏは一定とする。

【0062】

次いで、計測された皮膚インピーダンスＺに基づいて、調整データから刺激パルス４０のパルス幅の閾値ΔＴｔｈを求め、その閾値ΔＴｔｈに基づいて刺激パルス４０を停止するか否かを判定する。この際、皮膚インピーダンスＺの計測時からさらに、計測周期ΔＴｓだけ刺激電流を通電した際の刺激パルス４０のパルス幅（以下、最終パルス幅という）と、調整データから求めたパルス幅の閾値ΔＴｔｈとを比較して刺激パルス４０を停止するか否かを判定する。

【0063】

この判定動作をより具体的に説明すると、例えばｋ回目のインピーダンス計測で算出された刺激パルス４０のパルス幅の閾値ΔＴｔｈが刺激パルス４０の最終パルス幅（｛ｋ＋１｝ΔＴｓ）より小さい場合（ΔＴｔｈ＜｛ｋ＋１｝ΔＴｓ）には、刺激パルス４０を停止すると判定する。

【0064】

この場合、例えばｋ回目に算出されたパルス幅の閾値ΔＴｔｈがｋΔＴｓである場合（ΔＴｔｈ＝ｋΔＴｓ）には、ｋ回目のインピーダンス計測時点で刺激電流を停止する。

【0065】

また、例えばｋ回目に算出されたパルス幅の閾値ΔＴｔｈがｋΔＴｓより大きく且つ｛ｋ＋１｝ΔＴｓより小さい場合（ｋΔＴｓ＜ΔＴｔｈ＜｛ｋ＋１｝ΔＴｓ）には、次の計測周期ΔＴｓに供給する刺激電流の電流値を低減し、次の計測周期ΔＴｓ（通電期間）が経過した後、刺激電流を停止する。この際、刺激パルス４０で与えるトータルの刺激量（電流量）と、電流値Ｉｏの刺激電流を閾値ΔＴｔｈ間、通電した際のトータルの刺激量とが略同じになるように、最後の通電期間（ΔＴｓ）の刺激電流の電流値を調整する。

【0066】

例えば、最後（ｋ回目）のインピーダンス計測で算出された刺激パルス４０のパルス幅の閾値ΔＴｔｈが（ｋ＋０．３）ΔＴｓである場合、最後の通電期間における刺激電流の値を０．３×Ｉｏに設定する。なお、皮膚インピーダンスＺの計測周期ΔＴｓはシステムのハードウェアの制約等により決まるパラメータであるので、計測された皮膚インピーダンスＺに基づいて算出される刺激パルス４０のパルス幅の閾値ΔＴｔｈは、必ずしも計測周期ΔＴｓの整数倍にはならない。

【0067】

一方、例えばｋ回目に算出されたパルス幅の閾値ΔＴｔｈが刺激パルス４０の最終パルス幅以上である場合（ΔＴｔｈ≧｛ｋ＋１｝ΔＴｓ）には、次の計測周期ΔＴｓ（通電期間）も電流値Ｉｏの刺激電流を電極３０に供給する。

【0068】

本実施形態では、上述した皮膚インピーダンスＺの計測及び刺激パルス４０の停止の有無の判定を計測周期ΔＴｓ毎に繰り返して行う。それゆえ、本実施形態では、電極３０に印加する刺激パルス４０は、図６に示すように、皮膚インピーダンスＺの計測周期ΔＴｓに対応するパルス幅のサブパルス４１を所定回数連続して印加し、最後の通電期間（ΔＴｓ）だけは刺激電流が低減された調整用サブパルス４２を印加したパルスとなる。すなわち、本実施形態では、計測された皮膚インピーダンスＺに基づいて、所定の電極３０に印加する刺激パルス４０のパルス幅ΔＴｍを制御するとともに、そのパルス波形も制御する。

【0069】

なお、サブパルス４１の刺激電流の電流値Ｉｏ（強度）は、例えば、ユーザが求める刺激強度（皮膚インピーダンス）、サブパルス４１のパルス幅（ΔＴｓ）等に応じて適宜設定される。また、皮膚インピーダンスＺの計測周期ΔＴｓ（サブパルス４１のパルス幅）は、例えばユーザが求める刺激強度、電極３０の１回の選択期間等に応じて適宜設定される。

【0070】

［刺激量の調整動作］
次に、本実施形態の電気刺激装置１０における刺激量調整時の具体的な処理手順を、図７を参照しながら説明する。なお、図７は、本実施形態における刺激量調整時の具体的な処理手順を示すフローチャートである。

【0071】

まず、マイクロプロセッサ１は、スイッチ群１４を制御して所定の電極３０を選択する。次いで、マイクロプロセッサ１は、Ｄ／Ａ変換器２、電圧／電流変換器１２、抵抗４及びスイッチ群１４を介して、選択した電極３０に所定の電流値Ｉｏの刺激電流を供給する（ステップＳ１）。この際、マイクロプロセッサ１は、通電開始からの経過時間をカウントする。

【0072】

次いで、マイクロプロセッサ１は、通電開始から、または、前回の皮膚インピーダンスＺの計測（後述するステップＳ３）後からの経過時間が、予め設定された皮膚インピーダンスＺの計測周期ΔＴｓを経過したか否かを判定する（ステップＳ２）。

【0073】

ステップＳ２において、経過時間が計測周期ΔＴｓに達していなければ、ステップＳ２はＮＯ判定となる。この場合には、経過時間が計測周期ΔＴｓに達するまで、電流値Ｉｏの刺激電流を供給した状態でステップＳ２の処理を繰り返す。

【0074】

一方、ステップＳ２において、経過時間が計測周期ΔＴｓに達した場合、ステップＳ２はＹＥＳ判定となる。この場合には、マイクロプロセッサ１は、抵抗４の両端の電圧を分圧回路５及びＡ／Ｄ変換器３を介して検出し、その検出結果に基づいて皮膚インピーダンスＺを算出する（ステップＳ３）。なお、本実施形態のように、皮膚インピーダンスＺの計測時における刺激電流の値を一定とする場合には、抵抗４のスイッチ群１４側の端子における電圧Ｖｏのみを検出してもよい。また、ステップＳ２がＹＥＳ判定となった場合には、マイクロプロセッサ１は、経過時間のカウントをリセットし、経過時間をカウントし直す。

【0075】

次いで、マイクロプロセッサ１は、ステップＳ３で計測（算出）された皮膚インピーダンスＺに基づいて、現在選択されている電極３０に皮膚が接触している否かを判定する（ステップＳ４）。これは、例えば、マイクロプロセッサ１に予め設定（記憶）された皮膚の接触及び非接触を判定するための皮膚インピーダンスＺの所定の閾値と、ステップＳ３で計測された皮膚インピーダンスＺとを比較して行われる。そして、マイクロプロセッサ１は、計測された皮膚インピーダンスＺが所定の閾値より大きい場合には、皮膚が非接触であると判定する。

【0076】

ステップＳ４において、マイクロプロセッサ１が、皮膚が非接触であると判定した場合、ステップＳ４はＮＯ判定となる。この場合には、刺激電流の供給を停止し（ステップＳ９）、電流刺激の制御を終了する。

【0077】

一方、ステップＳ４において、マイクロプロセッサ１が、皮膚が接触していると判定した場合、ステップＳ４はＹＥＳ判定となる。この場合、マイクロプロセッサ１は、計測された皮膚インピーダンスＺに基づいて、マイクロプロセッサ１内に記憶された調整データから刺激パルスのパルス幅の閾値ΔＴｔｈを求める。さらに、マイクロプロセッサ１は、刺激パルス４０の最終パルス幅（｛ｋ＋１｝ΔＴｓ：ｋ＝１，２，…）を算出する。そして、マイクロプロセッサ１は、刺激パルスのパルス幅の閾値ΔＴｔｈが、刺激パルス４０の最終パルス幅（｛ｋ＋１｝ΔＴｓ）より小さいか否かを判定する（ステップＳ５）。

【0078】

ステップＳ５において、パルス幅の閾値ΔＴｔｈが刺激パルス４０の最終パルス幅以上である場合（ΔＴｔｈ≧｛ｋ＋１｝ΔＴｓ）、ステップＳ５はＮＯ判定となる。この場合、刺激電流の値を電流値Ｉｏに維持したまま、ステップＳ２に戻って、ステップＳ２以降の処理を繰り返す。

【0079】

一方、ステップＳ５において、パルス幅の閾値ΔＴｔｈが刺激パルス４０の最終パルス幅未満である場合（ΔＴｔｈ＜｛ｋ＋１｝ΔＴｓ）、ステップＳ５はＹＥＳ判定となる。この場合、マイクロプロセッサ１は、パルス幅の閾値ΔＴｔｈが刺激パルス４０の現時点のパルス幅（ｋΔＴｓ）に等しいか否かを判定する（ステップＳ６）。

【0080】

ステップＳ６において、パルス幅の閾値ΔＴｔｈが刺激パルス４０の現時点のパルス幅に等しい場合（ΔＴｔｈ＝ｋΔＴｓ）、ステップＳ６はＹＥＳ判定となる。この場合には、刺激電流の供給を停止し（ステップＳ９）、電流刺激の制御を終了する。

【0081】

一方、ステップＳ６において、パルス幅の閾値ΔＴｔｈが刺激パルス４０の現時点のパルス幅に等しくない場合（ｋΔＴｓ＜ΔＴｔｈ＜｛ｋ＋１｝ΔＴｓ）、ステップＳ６はＮＯ判定となる。この場合、次回のインピーダンス計測まで電流値Ｉｏの刺激電流を流し続けると刺激過多となる。それゆえ、ステップＳ６でＮＯ判定となった場合には、マイクロプロセッサ１は、例えば、上述した刺激量の調整原理に従って刺激電流の電流値を低減（調整）する（ステップＳ７）。

【0082】

次いで、マイクロプロセッサ１は、皮膚インピーダンスＺの計測（ステップＳ３）後からの経過時間が、予め設定された皮膚インピーダンスＺの計測周期ΔＴｓ（サブパルス４１のパルス幅）を経過したか否かを判定する（ステップＳ８）。ステップＳ８において、経過時間が計測周期ΔＴｓに達していなければ、ステップＳ８はＮＯ判定となり、この場合には、経過時間が計測周期ΔＴｓに達するまで、調整後の刺激電流を供給した状態でステップＳ８の処理を繰り返す。

【0083】

一方、ステップＳ８において、経過時間が計測周期ΔＴｓに達した場合、ステップＳ８はＹＥＳ判定となる。この場合には、マイクロプロセッサ１は、刺激電流の供給を停止し（ステップＳ９）、選択された電極３０での刺激量の制御処理を終了する。

【0084】

本実施形態では、選択された電極３０に対して、上述のようにして刺激量を調整する。実際に、本発明者は、複数の被験者に対して、上記電気刺激手法により、電気刺激の検証実験を行った。なお、この実験では、皮膚インピーダンスＺの計測周期ΔＴｓ（サブパルス４１のパルス幅）及び刺激電流の電流値Ｉｏをそれぞれ１．４５μｓ及び５ｍＡとした。その結果、全ての被験者から、安定した刺激が得られるという報告が得られた。

【0085】

すなわち、本実施形態の電気刺激装置１０及びそれによる電気刺激方法では、最適な電気刺激（生起感覚）をより一層安定してユーザに提供することができることが分かった。また、本実施形態では、上述のように、皮膚インピーダンスＺの情報に基づく刺激量のフィードバック制御をよりリアルタイムで行うことができるので、刺激中の急激な皮膚インピーダンスの変化にも対応することができる。それゆえ、本実施形態では、電気刺激の安定化及び安全性をより向上させることができる。

【0086】

＜３．各種変形例及び応用例＞
［変形例１］
上記実施形態の電気刺激装置１０では、刺激パルスのパルス幅の閾値ΔＴｔｈ（電気刺激を感じ始めるパルス幅）と、皮膚インピーダンスＺとの相関を示す調整データを一つ用意する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。

【0087】

刺激パルスのパルス幅の閾値ΔＴｔｈと、皮膚インピーダンスＺとの相関を示す調整データを異なる刺激強度毎に複数用意し、その中からユーザが好みの刺激強度に対応する調整データを適宜選択できるようにしてもよい。すなわち、上記実施形態の電気刺激装置１０に、さらに、刺激強度の変更機能（以下、ボリューム調整機能という）を設けてもよい。

【0088】

このような刺激強度のボリューム調整機能を上記実施形態の電気刺激装置１０に設けるためには、例えば、マイクロプロセッサ１に、予め、複数の刺激強度に対応する調整データを記憶すればよい。

【0089】

図８に、複数の刺激強度にそれぞれ対応する複数の調整データ（調整曲線群）の一例を示す。なお、図８は、刺激パルスのパルス幅の閾値ΔＴｔｈと、皮膚インピーダンスＺとの相関を示す特性であり、横軸は皮膚インピーダンスであり、縦軸は刺激パルスのパルス幅の閾値である。ただし、この例では、全ての調整データ（調整曲線）において、刺激電流の値は一定とする。すなわち、図８に示す調整曲線群は、刺激パルスのパルス幅で刺激強度を制御する際に用いる刺激強度の調整曲線群である。

【0090】

従来、ユーザが、刺激強度が同一であると感じる（主観的な刺激強度が一定となる）時の刺激パルスのパルス幅の閾値ΔＴｔｈと、皮膚インピーダンスＺとの関係は、一つの曲線（以下、この曲線を等ラウドネス曲線という）で表されることが知られている。それゆえ、図８中の各等ラウドネス曲線６１において、同じ曲線上に存在する刺激パルスのパルス幅の閾値ΔＴｔｈと、皮膚インピーダンスＺとの組み合わせでは同じ刺激強度が得られる。また、図８上において、等ラウドネス曲線６１が等ラウドネス曲線群６０内の上方に位置するほど、刺激強度が強くなる。

【0091】

なお、等ラウドネス曲線６１は、通常、ユーザ毎に異なるので、図８に示す曲線に限定されない。例えば、ユーザによっては、等ラウドネス曲線が直線状の特性を備える場合もある。

【0092】

この例では、具体的には、次のようにして刺激量の調整が行われる。まず、図８に示すような様々な刺激強度に対応する複数の等ラウドネス曲線６１からなる等ラウドネス曲線群６０の調整データを予め測定する。そして、得られた等ラウドネス曲線群６０の調整データをマイクロプロセッサ１内に記憶する。

【0093】

ただし、等ラウドネス曲線群６０は、ユーザ毎に測定した調整データを用いてもよいし、複数の被験者に対して予め行った測定に基づいて得られる平均的な調整データであってもよい。また、上記実施形態のように皮膚インピーダンスＺの計測時の刺激電流が一定の場合には、調整データとして、皮膚インピーダンスＺと刺激パルスのパルス幅の閾値ΔＴｔｈとの相関データの代わりに、抵抗４のスイッチ群１４側端部の電圧Ｖｏと刺激パルスのパルス幅の閾値ΔＴｔｈとの相関データを用いてもよい。

【0094】

次いで、ユーザが、マイクロプロセッサ１内に記憶された等ラウドネス曲線群６０から、好みの刺激強度に対応する等ラウドネス曲線６１（刺激強度）を選択する。なお、このユーザの選択操作は、図１には示さないが、例えば電気刺激装置１０に設けられた操作部（ボタン、スイッチ等：選択部）により行うことができる。また、タッチパネル１５に力センサを設け、ユーザの押圧力をその力センサ（選択部）で検知し、検知した押圧力に応じて自動的に、等ラウドネス曲線６１を切り換える構成にしてもよい。

【0095】

そして、皮膚が電極３０に接触している場合には、マイクロプロセッサ１は、皮膚インピーダンスの計測周期ΔＴｓ毎に、皮膚インピーダンスＺの計測結果に基づいて、選択した等ラウドネス曲線６１（刺激強度）から刺激パルスのパルス幅の閾値ΔＴｔｈを算出する。その後は、上記実施形態と同様にして刺激量を調整する。この例では、このようにして、最適な電気刺激をユーザに安定して与えることができる。

【0096】

この例では、上記実施形態の電気刺激装置１０にさらに刺激強度のボリューム調整機能を設けた構成であるので、ユーザの好みに応じた刺激調整が可能になる。それゆえ、この例では、上記実施形態と同様の効果が得られるだけでなく、さらに操作性の優れた電気刺激装置１０を提供することができる。

【0097】

［変形例２］
上記実施形態では、刺激パルス４０中の最後の通電期間（調整用サブパルス４２の印加期間）以外の時間では、通電する刺激電流は一定としたが、本発明はこれに限定されない。皮膚インピーダンスＺの計測毎に、その計測結果に基づいて、刺激電流の大きさを適宜変化させてもよい。図９に、その一例（変形例２）を示す。図９は、変形例２の刺激量の調整手法における刺激パルス５０の波形図であり、横軸は時間であり、縦軸は刺激量（電流値）である。

【0098】

上述のように、本実施形態の電気刺激装置１０では、数μｓ程度のフィードバック処理が可能であるので、図９に示すように、皮膚インピーダンスＺの計測周期ΔＴｓ毎に、その計測結果に基づいて、刺激電流の大きさを変化させても、十分制御可能である。

【0099】

ただし、刺激電流の変化に伴い皮膚インピーダンスＺも変化するので、この手法では、例えば、皮膚インピーダンスＺと、刺激パルス５０で得られるトータルの刺激量（電流量）との関係が最適になるように電流制御する必要がある。それゆえ、この手法は、上記実施形態で説明した調整手法に比べて若干複雑になる。

【0100】

［その他各種変形例］
上記実施形態では、刺激調整時のフィードバック制御を高速化するため、マイクロプロセッサ１とは別個に、マイクロプロセッサ１とのインターフェースがパラレルであるＤ／Ａ変換器２及びＡ／Ｄ変換器３を設ける例を説明したが、本発明はこれに限定されない。上述した刺激調整時のフィードバック制御を数μｓで実現できる構成であれば任意の構成を用いることができる。例えば、シリアルインターフェースのＤ／Ａ変換器及びＡ／Ｄ変換器であっても、上述のような高速制御が可能となる性能を有するものであれば本発明に適用可能である。

【0101】

上記実施形態では、電気刺激装置１０が複数の電極３０を備える例を説明したが、本発明はこれに限定されない。電極３０を一つしか備えない電気刺激装置１０に対しても、本発明は適用可能であり、同様の効果が得られる。ただし、電極３０を一つしか備えない電気刺激装置１０では、電極３０の切替操作は行わないので、スイッチ群１４を設けなくてもよい。

【0102】

上記実施形態では、スイッチ群１４内の切替スイッチ２０と、タッチパネル１５内の電極３０とを１対１に対応させる構成例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば用途等に応じて、所定数の電極３０毎に一つの切替スイッチ２０を設ける構成にしてもよい。

【0103】

また、上記実施形態及び各種変形例では、マイクロプロセッサ１で計測（取得）する皮膚インピーダンスＺに関する情報が、皮膚インピーダンスＺそのもの、または、電極３０に印加する電圧Ｖｏである例を説明したが、本発明はこれに限定されない。皮膚インピーダンスＺに関連するパラメータであれば、任意のパラメータを皮膚インピーダンスＺに関する情報として用いることができる。

【0104】

［各種応用例］
上記実施形態では、電気刺激装置１０を単体で構成する例を説明したが、本発明はこれに限定されず、種々の電子機器等にモジュールとして組み込むことができる。例えば、本発明の電気刺激装置は、タッチパネル機能を備えるパーソナルコンピュータ、モバイル機器、タッチパネル機能を備えるカーナビ、視覚障害用の情報提示機器等の電子機器に適用可能である。また、本発明の電気刺激装置は、電子機器以外にも、例えば、自動車のハンドル等の人間の皮膚が接触するような機器部品にも組み込むことができる。

【0105】

上述のような用途の機器に本発明の電気刺激装置を組み込む場合には、電気刺激による触覚提示専用のマイクロプロセッサ１を機器本体のメイン制御部とは別個に設けてもよいし、機器本体のメイン制御部内に触覚提示専用のマイクロプロセッサ１を組み込む構成してもよい。ただし、現状では、上述したような機器のメイン制御部は、数μｓ程度でフィードバック処理を行うことを目的としていないので十分な処理速度が得られない。それゆえ、本発明の電気刺激装置を上述した機器に組み込む場合には、電気刺激による触覚提示専用のマイクロプロセッサ１をメイン制御部とは別個に組み込むことが好ましい。

【0106】

また、上述のような用途の機器本体において情報表示用のディスプレイが設けられている場合には、その機器本体に設けられたディスプレイに電極を設置して電気刺激による触覚提示機能を設ける。なお、タッチパネル機能を備える電子機器等では、その表示パネル（ディスプレイ）に電極が設けられているので、その電極を電気刺激用の電極として兼用すればよい。

【0107】

本発明の電気刺激装置を上述のような用途に適用した場合、ディスプレイによる情報提示機能をより多様化させることができる。

【符号の説明】

【0108】

１…マイクロプロセッサ、２…Ｄ／Ａ変換器、３…Ａ／Ｄ変換器、４…抵抗、５…分圧回路、１０…電気刺激装置、１１…刺激パルス制御部、１２…電圧／電流変換器、１３…皮膚インピーダンス検出部、１４…スイッチ群、１５…タッチパネル、２０…切替スイッチ、２１…第１スイッチ、２２…第２スイッチ、３０…電極、４０…刺激パルス、４１…サブパルス、４２…調整用サブパルス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】