特許 6511211 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(B1)

(11)【特許番号】6511211

(24)【登録日】2019年4月12日

(45)【発行日】2019年5月15日

(54)【発明の名称】電気刺激装置

(51)【国際特許分類】

   A61N 1/36 20060101AFI20190425BHJP

【ＦＩ】

   A61N1/36

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2019-504150(P2019-504150)

(86)(22)【出願日】2018年11月2日

(86)【国際出願番号】JP2018040826

【審査請求日】2019年1月25日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】390018913

【氏名又は名称】株式会社ホーマーイオン研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100087398

【弁理士】

【氏名又は名称】水野 勝文

(74)【代理人】

【識別番号】100128473

【弁理士】

【氏名又は名称】須澤 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100128783

【弁理士】

【氏名又は名称】井出 真

(74)【代理人】

【識別番号】100160886

【弁理士】

【氏名又は名称】久松 洋輔

(72)【発明者】

【氏名】秋本 龍二

(72)【発明者】

【氏名】細木 力

(72)【発明者】

【氏名】土屋 秀敏

【審査官】 宮崎 敏長

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−２６２６４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／１２４９１１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開昭５８−１５２５７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／００５７１４９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｎ １／３６ − Ａ６１Ｎ １／３９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

人体の右足の膝上に装着される第１のベルト電極と、
人体の左足の膝上に装着される第２のベルト電極と、
前記第１及び第２のベルト電極のうち一方の電極を正極、他方の電極を負極として電気刺激を行う第１のモードと、前記他方の電極を正極、前記一方の電極を負極として電気刺激を行う第２のモードとを交互に実行する制御部と、
を有し、
前記第１のモードは、電気刺激パルス信号の電圧値を徐々に増加させる第１の刺激パターンと、電気刺激パルス信号の電圧値を目標電圧値に維持する第２の刺激パターンとを連続させることにより構成されており、各前記電気刺激パルス信号は、電圧値が所定電圧値に徐々に近づくように方形波をなましたなまし方形波からなり、
前記第２のモードは、前記第１のモードにおける各電気刺激パルス信号を正逆反転させた波形の信号により構成されており、
前記第２の刺激パターンの前記なまし方形波の面積をＳ１、前記第２の刺激パターンの基礎となる前記方形波の面積をＳ２としたとき、前記Ｓ１及び前記Ｓ２の差分である差分面積ΔＳは、前記Ｓ２の１０％以上であることを特徴とする電気刺激装置。

【請求項2】

前記第１及び第２のモードのうち一方のモードから、他方のモードに切り替わる際に、前記電気刺激パルス信号の電圧値を０にする刺激停止時間があ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】

前記第２の刺激パターンにおける前記なまし方形波は、パルス幅の始端部の電圧値が０よりも大きく、パルス幅の前記始端部とパルス幅の終端部との間の所定位置において前記目標電圧値に到達することを特徴とする請求項１又は２に記載の電気刺激装置。

【請求項4】

前記第１のモードによる刺激時間は２秒〜６秒であることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一つ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、電気刺激装置の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、医学、スポーツなどの業界では、筋肉増強、失禁の管理、脊椎奇形の管理、痙縮の管理などのために、骨格筋収縮を誘発する電気筋肉刺激（以下、ＥＭＳという）が行われている。

【0003】

特許文献１は、電気信号を出力する電気信号出力装置から出力される電気信号を用いて人体に電気刺激を付与する電気刺激用装着具であって、 前記電気信号出力装置から出力される電気信号を人体に印加する第１の電極と、前記電気信号出力装置から出力される電気信号を人体に印加する第２の電極と、前記第１の電極および前記第２の電極を離間した状態で保持し、前記第１の電極を人体の胴部における一方の側面側に位置させ、前記第２の電極を人体の胴部における他方の側面側に位置させるとともに、胴部を取り囲むように装着される第１の電極保持部とを有する第１の電極装着部材と、 前記電気信号出力装置から出力される電気信号を人体に印加し、前記第１の電極とは異なる極性を有し、前記第１の電極と対になる第３の電極と、前記第３の電極を保持し、前記第１の電極が位置する側の一方の膝部を取り囲む位置に装着される第２の電極保持部とを有する第２の電極装着部材と、 前記電気信号出力装置から出力される電気信号を人体に印加し、前記第２の電極とは異なる極性を有し、前記第２の電極と対になる第４の電極と、前記第４の電極を保持し、前記第２の電極が位置する側の他方の膝部を取り囲む位置に装着される第３の電極保持部とを有する第３の電極装着部材とを有することを特徴とする電気刺激用装着具を開示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】実用新案登録第３１９４４９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述の特許文献１に開示された電気刺激用装着具は、胴部、右脚の膝部及び左脚の膝部の三か所にベルト型電極を巻き付ける必要があるため、装着作業が非常に煩雑となる。また、電気刺激を行う際に、過度な痛みを人体に与えないように、波形を設計する必要がある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明の電気刺激装置は、（１）人体の右足の膝上に装着される第１のベルト電極と、人体の左足の膝上に装着される第２のベルト電極と、前記第１及び第２のベルト電極のうち一方の電極を正極、他方の電極を負極として電気刺激を行う第１のモードと、前記他方の電極を正極、前記一方の電極を負極として電気刺激を行う第２のモードとを交互に実行する制御部と、を有し、前記第１のモードは、電気刺激パルス信号の電圧値を徐々に増加させる第１の刺激パターンと、電気刺激パルス信号の電圧値を目標電圧値に維持する第２の刺激パターンとを連続させることにより構成されており、各前記電気刺激パルス信号は、電圧値が所定電圧値に徐々に近づくように方形波をなましたなまし方形波からなり、前記第２のモードは、前記第１のモードにおける各電気刺激パルス信号を正逆反転させた波形の信号により構成されていることを特徴とする電気刺激装置。

【0007】

（２）前記第１及び第２のモードのうち一方のモードから、他方のモードに切り替わる際に、前記電気刺激パルス信号の電圧値を０にする刺激停止時間があることを特徴とする上記（１）に記載の電気刺激装置。

【0008】

（３）前記第２の刺激パターンの前記なまし方形波の面積をＳ１、前記第２の刺激パターンの基礎となる前記方形波の面積をＳ２としたとき、前記Ｓ１及び前記Ｓ２の差分である差分面積ΔＳは、前記Ｓ２の１０％以上であることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の電気刺激装置。

【0009】

（４）前記第２の刺激パターンにおける前記なまし方形波は、パルス幅の始端部の電圧値が０よりも大きく、パルス幅の前記始端部とパルス幅の終端部との間の所定位置において前記目標電圧値に到達することを特徴とする上記（１）乃至（３）のうちいずれか一つに記載の電気刺激装置。

【0010】

（５）前記第１のモードによる刺激時間は２秒〜６秒であることを特徴とする上記（１）乃至（４）のうちいずれか一つに記載の電気刺激装置。

【発明の効果】

【0011】

本願発明によれば、極性反転を採用することにより、電極の配置箇所が二か所で済むため、電極の装着作業が容易になる。また、極性が切り替わった直後に刺激強度を漸次増大する時間を設けるとともに、各パルス信号の波形がなまされているため、急激な電気刺激が人体に付与されることによる痛みの発生を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】電気刺激装置の斜視図である。

【図2】ベルト電極の取り付け位置を示しており、（ａ）が人体の正面図であり、（ｂ）が人体の背面図である。

【図3】右脚電極装着部材及び左脚電極装着部材の平面図であり、電極が位置する面とは反対側の面を示している。

【図4】電気信号出力装置の機能ブロック図である。

【図5】出力電圧生成回路における処理前の信号（図５（ａ））と処理後の信号（図５（ｂ））とを示す波形図である。

【図6】出力電圧生成回路における処理前の信号（図６（ａ））と処理後の信号（図６（ｂ））とを示す波形図である。

【図7】コントローラで生成されたベースパルス信号の波形図である。

【図8】出力合成回路が行う処理を説明するための波形図である。

【図9】出力合成回路で合成されたなまし合成信号の波形図である。

【図10】出力増幅回路で増幅されたなまし合成信号の極性反転前の波形を示している。

【図11】出力増幅回路で増幅されたなまし合成信号の極性反転後の波形を示している。

【図12】増幅なましパルス信号の波形を拡大した拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

（第１実施形態）
以下、本発明の一実施形態に係る電気刺激装置１について図面を参照しながら説明する。図１は、電気刺激装置の斜視図である。図２は、ベルト電極の取り付け位置を示しており、（ａ）が人体の正面図であり、（ｂ）が人体の背面図である。

【0014】

電気刺激装置１は、電気信号出力装置２０（制御部に相当する）と、右脚電極装着部材２１（第１のベルト電極に相当する）と、左脚電極装着部材２２（第２のベルト電極に相当する）とからなる。右脚電極装着部材２１は、人体の右脚の膝上に装着される。左脚電極装着部材２２は、人体の左脚の膝上に装着される。ここで、膝上とは、大腿四頭筋の停止部に相当する位置のことである。

【0015】

右脚電極装着部材２１は、右脚バンド２１ａと、右脚電極２１ｂと、右脚電極収納部２１ｃと、右脚帯状導電部２１ｄとを含む。右脚バンド２１ａは、帯状に延びており、長手方向に伸縮自在な材料によって構成されており、人体の膝上周りを超える長さを有している。左脚電極装着部材２２は、左脚バンド２２ａと、左脚電極２２ｂと、左脚電極収納部２２ｃと、左脚帯状導電部２２ｄとを含む。左脚バンド２２ａは、帯状に延びており、長手方向に伸縮自在な材料によって構成されており、人体の膝上周りを超える長さを有している。

【0016】

右脚電極収納部２１ｃは、網目状に形成された右脚帯状導電部２１ｄの外縁部分を右脚バンド２１ａに縫着することにより、右脚バンド２１ａと右脚帯状導電部２１ｄとの間に右脚電極２１ｂを収容するためのスペースを形成している。左脚電極収納部２２ｃは、網目状に形成された左脚帯状導電部２２ｄの外縁部分を左脚バンド２２ａに縫着することにより、左脚バンド２２ａと左脚帯状導電部２２ｄとの間に左脚電極２２ｂを収容するためのスペースを形成している。

【0017】

ここで、右脚帯状導電部２１ｄの外縁部分のうち一部を右脚バンド２１ａに縫着しないことにより、右脚電極収納部２１ｃにスリットを形成してもよい。このスリットを介して、右脚電極収納部２１ｃの内部に右脚電極２１ｂを滑り込ませたり、或いは右脚電極収納部２１ｃに収容された右脚電極２１ｂを取り出すことができる。左脚帯状導電部２２ｄについても、同様に左脚電極２２ｂを滑り込ませるためのスリットを形成してもよい。

【0018】

ここで、右脚帯状導電部２１ｄ（左脚帯状導電部２２ｄ）には、保水性を有するニット素材、織物、不織布などを用いることができる。右脚帯状導電部２１ｄ（左脚帯状導電部２２ｄ）は、右脚電極装着部材２１（左脚電極装着部材２２）の装着時に人体の膝上に接触する。右脚帯状導電部２１ｄ（左脚帯状導電部２２ｄ）に対して水などの液体を含浸させることで、人体に対する通電が容易になる。

【0019】

右脚バンド２１ａ（左脚バンド２２ａ）は、防水性を有する材料で構成することができる。これにより、右脚帯状導電部２１ｄ（左脚帯状導電部２２ｄ）から染み出した液体が右脚バンド２１ａ（左脚バンド２２ａ）を透過して、流出することを防止できる。

【0020】

なお、右脚帯状導電部２１ｄ（左脚帯状導電部２２ｄ）の表面に撥水加工を施してもよい。これにより、右脚帯状導電部２１ｄ（左脚帯状導電部２２ｄ）に含まれる液体が右脚帯状導電部２１ｄ（左脚帯状導電部２２ｄ）から流出することを防止できる。

【0021】

図３は、右脚電極装着部材２１及び左脚電極装着部材２２の平面図であり、電極が位置する面とは反対側の面（つまり、図１に図示する右脚電極装着部材２１及び左脚電極装着部材２２の裏面）を示している。同図を参照して、右脚電極装着部材２１には、接点１１０Ａが設けられている。接点１１０Ａには、電気信号出力装置２０から延びる導電線２０１Ａが接続される。接点１１０Ａは、例えば、導電性金属からなる雄及び雌ホックのうち一方のホックにより構成することができる。一方、接点１１０Ａに接続される導電線２０１Ａの先端は、雄及び雌ホックのうち他方のホックにより構成することができる。

【0022】

左脚電極装着部材２２には、接点１１０Ｂが設けられている。接点１１０Ｂには、電気信号出力装置２０から延びる導電線２０１Ｂが接続される。接点１１０Ｂは、例えば、導電性金属からなる雄及び雌ホックのうち一方のホックにより構成することができる。一方、接点１１０Ｂに接続される導電線２０１Ｂの先端は、雄及び雌ホックのうち他方のホックにより構成することができる。

【0023】

導電線２０１Ａを右脚電極装着部材２１の接点１１０Ａに接続し、導電線２０１Ｂを左脚電極装着部材２２の接点１１０Ｂに接続した状態で、電気信号出力装置２０を作動させることにより、所定の電気刺激を付与することができる。

【0024】

ここで、図１及び図３を参照して、右脚電極装着部材２１のうち右脚電極２１ｂが位置する側の面には、雄状の面ファスナー２１１が設けられており、反対側の面（言い換えると、接点１１０Ａが位置する側の面）には、雌状の面ファスナー２１２が設けられている。面ファスナー２１１は右脚電極装着部材２１の長手方向における一端側に設けられ、面ファスナー２１２は右脚電極装着部材２１の長手方向における他端側に設けられている。

【0025】

右脚電極装着部材２１が右脚の鼠頸部に捲き回された際に、これらの面ファスナー２１１,２１２の繊維が互いに絡み付くことにより、右脚電極装着部材２１は固定される。左脚電極装着部材２２には、右脚電極装着部材２１と同様に、面ファスナー２２１,２２２が設けられているが、詳細については省略する。

【0026】

次に、電気信号出力装置２０の構成について詳細に説明する。図４は、電気信号出力装置の機能ブロック図である。同図を参照して、電気信号出力装置２０は、コントローラ２０１と、出力電圧生成回路２０２と、出力合成回路２０４と、極性切替回路２０５と、出力増幅回路２０６と、出力検出回路２０７と、出力端子２０８と、出力調整ボリューム２０９とを含む。

【0027】

出力調整ボリューム２０９は、出力レベル（言い換えると、出力されるパルス波形の電圧値）を調節するために操作され、例えば、ボリューム抵抗、ロータリーエンコーダを用いることができる。コントローラ２０１は、電気信号出力装置２０全体の制御を司り、例えばＣＰＵ（central processing unit）を用いることができる。コントローラ２０１は、出力調整ボリューム２０９から受信した入力信号を演算処理して出力レベルを決定するための出力レベル決定信号を生成する。例えば、出力調整ボリューム２０９がロータリーエンコーダによって構成されている場合、コントローラ２０１は、ロータリーエンコーダによって生成されたデジタル信号を演算処理して、出力レベル決定信号としてのＰＷＭ信号を生成する。また、出力調整ボリューム２０９がボリューム抵抗によって構成されている場合、コントローラ２０１は、ボリューム抵抗によって生成されたアナログ信号を演算処理して、出力レベル決定信号としてのデジタル信号を生成する。

【0028】

従来、出力レベルの調整は、出力の最終段（具体的には、出力増幅回路２０６の後段）で行われていた。しかしながら、出力電圧が高くなるため（具体的には、１００Ｖ以上）、出力調整ボリュームを大型化して、耐圧性を高める必要があった。一方、出力調整ボリューム２０９を最前段（つまり、コントローラ２０１の前段）に配置することにより、必要な耐圧レベルを小さくできる（具体的には、数Ｖ程度）ため、出力調整ボリューム２０９を小型化できる。その結果、エンコーダ等のデジタル信号を出力する部品によって出力調整ボリューム２０９を構成することができる。

【0029】

また、コントローラ２０１は、連続するパルス信号（以下、コントローラ２０１から出力されるパルス信号をベースパルス信号と称する）を生成し、これを出力合成回路２０４に出力する。ベースパルス信号の周波数は、特に限定しないが、例えば３Ｈｚ以上１００Ｈｚ以下とすることができる。ベースパルス信号は、矩形波の立ち上がりをなまし処理したなまし信号である（図７参照）。

【0030】

出力電圧生成回路２０２は、コントローラ２０１から出力された出力レベル決定信号（デジタル信号）をアナログ信号（以下、アナログ電圧信号と称する）に変換する。図５（ａ）は出力レベル決定信号としてのＰＷＭ信号を示しており、図５（ｂ）は前記ＰＷＭ信号をアナログ変換したアナログ電圧信号を示している。図６（ａ）は前記のボリューム抵抗によって生成されたアナログ信号を演算処理した出力レベル決定信号（デジタル信号）を示しており、図６（ｂ）はこれをアナログ変換したアナログ電圧信号を示している。

【0031】

出力電圧生成回路２０２には、例えば、ボルテージフォロア回路を用いることができる。

【0032】

出力合成回路２０４は、コントローラ２０１が生成したベースパルス信号の電圧レベルを、出力電圧生成回路２０２から出力されたアナログ電圧信号を用いて補正する。すなわち、出力合成回路２０４は、ベースパルス信号及びアナログ電圧信号を図８に示すように合成して、図９に図示するなまし合成信号を生成する。

【0033】

出力合成回路２０４の後段に、オペアンプを設置してもよい。この場合、なまし合成信号は、オペアンプによって増幅された後、出力増幅回路２０６に出力される。極性切替回路２０５は、信号の増幅方向を出力増幅回路２０６に指示するための指示信号を出力する。

【0034】

出力増幅回路２０６は、出力合成回路２０４から出力されたなまし合成信号を出力電圧（治療出力）に増幅するための回路であり、極性切替回路２０５から出力された極性方向にしたがって、なまし合成信号を増幅する。出力増幅回路２０６には、例えば、トランスを用いることができる。出力増幅回路２０６で増幅されたなまし合成信号（以下、増幅なましパルス信号と称する場合がある）は、出力端子２０８に接続された導電線２０１Ａ，２０１Ｂを介して人体に出力される。なお、この増幅なましパルス信号が特許請求の範囲に記載の電気刺激パルス信号に相当する。

【0035】

出力検出回路２０７は、出力端子２０８から出力された増幅なましパルス信号が負荷（人体）にどの程度流れたかを検出し、その検出結果をコントローラ２０１に出力する。ここで、検出値が所望のレベルに達していない場合、コントローラ２０１は電極の装着不良を報知する報知信号を出力したり、電気刺激を停止する制御を行うことができる。報知信号は、音声出力信号、画像信号であってもよい。

【0036】

ここで、図５〜図９に図示する信号の波形は、信号の処理方法を説明するための例示であり、本発明の実施形態を構成するものではない。

【0037】

本発明の実施形態の信号波形について詳細に説明する。図１０は、出力増幅回路２０６で増幅された増幅なましパルス信号の極性反転前の波形を示しており、図１１は、出力増幅回路２０６で増幅された増幅なましパルス信号の極性反転後の波形（以下、電気刺激パルス信号と称する場合がある）を示している。ただし、図１０及び図１１は、略図であり、実際の電気刺激では設定時間に応じて第１のモードと第２のモードとが交互に複数回連続する。

【0038】

図１１を参照して、電気刺激パルス信号は、例えば、７秒周期で極性が入れ替わるようにモード設計することができる。すなわち、極性切替回路２０５は、７秒周期で極性が交互に入れ替わるように出力増幅回路２０６に対して極性信号を出力することができる。

【0039】

右脚電極２１ｂがプラス極性、左脚電極２２ｂがマイナス極性の場合、主として右脚に電気刺激が付与され、左脚電極２２ｂがプラス電極、右脚電極２１ｂがマイナス極性の場合、主として左脚に電気刺激が付与される。ここで、本実施形態の電気刺激は、第１のモードと第２のモードとを刺激停止時間を挟んで交互に繰り返すことにより構成されている。

【0040】

第１のモードは、第１の刺激パターンと第２の刺激パターンとを連続させることにより構成されている。第１の刺激パターンは、電圧値を目標電圧値に向かって徐々に増大させながら、増幅なましパルス信号を連続的に出力する刺激パターンである。すなわち、第１の刺激パターンでは、所定周波数の増幅なましパルス信号が出力され、隣接する二つの増幅なましパルス信号のうち、後段に位置する増幅なましパルス信号は前段に位置する増幅なましパルス信号よりも電圧値が大きくなるように構成されている。第２の刺激パターンは、第１の刺激パターンに含まれる増幅なましパルス信号を正逆反転させることにより構成されている。目標電圧値は、例えば、５０〜１００Ｖとすることができる。その理由については、後述する。

【0041】

第１のモード（第２のモード）による刺激時間は、好ましくは、２秒〜６秒であり、より好ましくは、３秒又は５秒である。刺激休止時間は、好ましくは１〜３秒であり、より好ましくは、２秒である。

【0042】

第１のモード（第２のモード）を構成する第１の刺激パターン及び第２の刺激パターンの時間割合は、周波数によって変動するための、特に限定しない。

【0043】

図１２は、第２の刺激パターンにおける増幅なましパルス信号（つまり、目標電圧値に到達した増幅なましパルス信号）の波形を拡大した拡大図であり、なまし処理を行わなかった場合の波形も示している。説明の便宜上、なまし処理を行わなかった場合のパルス信号を方形波、なまし処理を行った場合のパルス信号をなまし方形波と称するものとする。また、パルス波が開始する位置をパルス幅始端部、パルス波が終了する位置をパルス幅終端部と定義する。

【0044】

方形波は矩形を呈しており、なまし方形波は方形波のパルス幅始端部上端を面取りした面取り形状を呈している。つまり、なまし方形波は、パルス幅始端部における電圧値Ｖ１が０よりも高く、電圧値Ｖ１から目標電圧値に向かう電圧カーブが、徐々に傾きが小さくなる曲線カーブを描いている。また、電圧カーブの終端部は、パルス幅終端部よりもパルス幅始端部側に位置している（言い換えると、目標電圧値が所定時間継続する）。なお、電圧カーブの終端部に相当する位置が、特許請求の範囲に記載の所定位置に相当する。

【0045】

ここで、方形波の面積を１００％としたときに、面取り部分の面積（言い換えると、方形波及びなまし方形波の面積差である差分面積）ΔＳが少なくとも１０％以上となるように、信号を生成することが望ましい。言い換えると、第２の刺激パターンにおけるなまし方形波の面積をS１、第２の刺激パターンの基礎となる方形波の面積をS２としたときに、面積比S１／S２が好ましくは０．９以下となるように、信号を生成することが望ましい。

【0046】

第１の刺激パターンに含まれる増幅なましパルス信号についても、前記のΔＳに相当する面積分だけ、方形波がなまされている。

【0047】

ここで、二つの電極の極性を交互に切り替える極性反転を実行した場合に、極性反転前後の電圧差（言い換えると、バックパルス）により人体に痛みが発生する場合がある。すなわち、特許文献１に示すような二チャンネル構成であれば、極性反転させる必要がないため、バックパルスによる課題は発生しないが、本発明のように極性反転を前提とする一チャンネル構成を採用した場合には、バックパルスによる課題が顕著となる。そこで、本実施形態では、極性が切り替わった直後に刺激強度を漸次増大する時間を設けるとともに、パルス信号の波形をなますことにより、急激な電気刺激が人体に付与されることによる痛みの発生を抑制している。

【0048】

ここで、上述のように、少なくともΔＳが１０％以上となるようになまし処理を行うことにより、人体に付与される痛みをより確実に緩和することができる。ΔＳの上限値は、特に限定しないが、過度になますと刺激強度が不十分になる。したがって、少なくとも、第２の刺激パターンにおける増幅なましパルス信号の目標電圧値を維持する時間がパルス幅の１／５以上となるように、ΔＳの上限値を設定するのが望ましい。

【0049】

このように、本実施形態では、右脚電極２１ｂ及び左脚電極２２ｂの極性を交互に切り替えて、左右両脚を交互に電気刺激できるように構成されている。したがって、特許文献１のように、腰と右脚、腰と左脚の二チャンネル構成とする必要がないため、電極の装着作業を容易に行うことができる。

【0050】

（変形例１）
上述の実施形態では、刺激停止時間におけるパルス波形の電圧値を０にしたが、本発明はこれに限るものではなく、目標電圧値よりも十分に小さい０以上の低電圧値に設定することもできる。

【0051】

（変形例２）
上述した電気信号出力装置２０の回路構成は、例示であり、本発明はこれに限るものではない。例えば、出力調整ボリューム２０９を出力増幅回路２０６の後段に配置してもよい。

【0052】

実施例を示して、本発明について具体的に説明する。
（実施例１）
上記実施形態の電気刺激装置を用いて被験者A乃至Cに対して種々の電気刺激を行った。電気刺激時間は、２０分間とし、電気刺激による痛みの有無を評価した。被験者A乃至Cは、トレーニングやスポーツ等を日頃から積極的に行わない社会人を対象とした。痛みを殆ど感じない場合には「very good」で評価し、痛みが弱く苦痛を伴わない場合には「good」で評価し、痛みが強く苦痛を伴う場合には「poor」で評価した。

【0053】

目標電圧は５０Ｖ又は７０Ｖとした。周波数は１０Ｈｚ又は２０Ｈｚとした。Ｎｏ１、２、４、５、７、８では、方形波に対するなまし処理を行った。Ｎｏ３、６、９では、方形波に対するなまし処理を行わなかった。なまし処理は、上述の通り、コントローラ２０１が行った。刺激時間（つまり、第１のモード（第２のモード）の時間）は５秒間に設定した。刺激停止時間は２秒間に設定した。

【表1】

【0054】

Ｎｏ１、４、７では、方形波及びなまし方形波の面積差であるΔＳが１０％以上であるため、評価が「very good」となった。Ｎｏ２、５では、方形波及びなまし方形波の面積差であるΔＳが１０％未満であるため、評価が「good」となった。Ｎｏ３、６、９では、方形波による電気刺激であったため、評価が「poor」となった。Ｎｏ８は、ΔＳが１０％未満であるが、目標電圧が小さいため、被験者Ｂの評価が「very good」になったものと推察される。

【0055】

Ｎｏ３において、目標電圧を４０Vに降下させて、電気刺激を行ったところ、全ての被験者が痛みの少ない電気刺激と評価した。ここで、電気刺激による効果（筋肥大等）は、電気刺激時に人体に流れる電流を積算した電流積算量に概ね比例する。つまり、電流積算量が多くなるほど、効果的な電気刺激となる。したがって、理論上は、目標電圧が４０Vであっても、電気刺激時間を長くすれば、筋肥大等の効果を発現させることができる。しかしながら、電気刺激時間が長くなると、使用者の負担が大きくなるため、目標電圧を過度に下げることはできない。１回の電気刺激時間の限界は、使用者によって異なるが、アンケート結果から、適正な電気刺激時間は、好ましくは４０分以内であり、より好ましくは３０分以内である。

【0056】

上述のように電気刺激時間の制約があるため、目標電圧は５０V以上とすることが望ましい。しかしながら、目標電圧を５０V以上に高めると、上述の試験結果に示す通り、方形波のままでは電気刺激時に過度な痛みが発生する。本発明は、目標電圧を高めて、比較的短い時間で痛みの少ない電気刺激を行うことを目的としており、この目的を達成するために方形波をなましている。

【符号の説明】

【0057】

１ 電気刺激装置
２０ 電気信号出力装置
２１ 右脚電極装着部材
２１ｂ 右脚電極
２１ｃ 右脚電極収納部
２１ｄ 右脚帯状導電部
２２ 左脚電極装着部材
２２ｂ 左脚電極
２２ｃ 左脚電極収納部
２２ｄ 左脚帯状導電部
２０１ コントローラ
２０２ 出力電圧生成回路
２０４ 出力合成回路
２０５ 極性切替回路
２０６ 出力増幅回路
２０７ 出力検出回路
２０８ 出力端子

【要約】

【課題】装着作業が容易で、かつ、電気刺激の際に過度な痛みが発生しない電気刺激装置を提供する。
【解決手段】人体の右足の膝上に装着される第１のベルト電極と、人体の左足の膝上に装着される第２のベルト電極と、前記第１及び第２のベルト電極のうち一方の電極を正極、他方の電極を負極として電気刺激を行う第１のモードと、前記他方の電極を正極、前記一方の電極を負極として電気刺激を行う第２のモードとを交互に実行する制御部と、を有し、前記第１のモードは、電気刺激パルス信号の電圧値を徐々に増加させる第１の刺激パターンと、電気刺激パルス信号の電圧値を目標電圧値に維持する第２の刺激パターンとを連続させることにより構成されており、各前記電気刺激パルス信号は、電圧値が所定電圧値に徐々に近づくように方形波をなましたなまし方形波からなり、前記第２のモードは、前記第１のモードにおける各電気刺激パルス信号を正逆反転させた波形により構成されていることを特徴とする。
【選択図】図１１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】