電刺激裝置的制造方法
【專利摘要】電刺激裝置(1)具備：控制部(31)，其基于檢測部(21～24)的檢測信號來判定站立前期、站立中期、站立后期、抬腿前期以及抬腿后期中的某一個；以及第一電極～第三電極(11～13)，其對跨越膝關節的肌肉輸出電刺激。控制部(31)在站立中期使第一電極～第三電極(11～13)輸出電刺激，在抬腿前期使第一電極～第三電極(11～13)停止輸出電刺激。
【專利說明】
電刺激裝置
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種電刺激裝置。
【背景技術】
[0002]現有的電刺激裝置的電極被安裝在大腿和小腿，通過向電極供給電流來刺激大腿和小腿的肌肉。
[0003]作為現有的電刺激裝置的一例的專利文獻I的肌肉力量增強器在使用者在坐在椅子上的狀態下將膝關節從彎曲狀態伸展的情況下以及在使用者俯臥著將膝關節從伸展狀態彎曲的情況下，對大腿和小腿進行電刺激。
[0004]專利文獻I:日本特開2000-279536號公報
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于，提供一種在步行中難以產生膝蓋疼痛的電刺激裝置。
[0006]本申請發明人發現，通過在適當的時刻對使用者的下肢施加電刺激，在使用者步行中難以產生膝蓋疼痛。
[0007]按照本發明的一個方面的電刺激裝置具備:控制部，其至少判定一個步行周期內的腳掌整體著地的站立中期和所述腳掌整體沒有著地的抬腿期中的某一個；以及電極，其對跨越膝關節的肌肉輸出電刺激，其中，所述控制部在所述站立中期內具有使所述電極輸出電刺激的期間，在所述抬腿期內具有使所述電極輸出比所述站立中期輸出的電刺激弱的電刺激的期間，或者，所述控制部在所述站立中期內具有使所述電極輸出電刺激的期間，在所述抬腿期內具有使所述電極不輸出電刺激的期間。
[0008]根據該電刺激裝置的結構，在容易產生膝蓋疼痛的站立中期對跨越膝關節的肌肉施加電刺激。因此，在步行中難以產生膝蓋疼痛。根據示出本發明的技術思想的例子的附圖以及以下的記載明確可知其它方式和優點。
【附圖說明】
[0009]圖1是實施方式的電刺激裝置的框圖。
[0010]圖2的(a)、(b)、(c)是用于說明電極的位置的示意圖。
[0011]圖3是示出實施方式的檢測信號與步態判定之間的關系的圖表。
[0012]圖4是示出實施方式的各步行模式與各電極輸出的電刺激之間的關系的表。
[0013]圖5是示出實施方式的一個步行周期內的各期間與膝蓋疼痛的程度之間的關系的圖表。
[0014]圖6是示出實施方式的有無電刺激與大腿的加速度面積之間的關系的圖表。
[0015]圖7是示出其它實施方式的通電模式的一覽的表。
【具體實施方式】
[0016]參照圖1來說明電刺激裝置I的結構。
[0017]電刺激裝置I具備兩個刺激施加部10、第一檢測部21、第二檢測部22、第三檢測部23、第四檢測部24以及操作裝置30。
[0018]—個刺激施加部10具有與右下肢對應的構造。另一個刺激施加部10具有與左下肢對應的構造。刺激施加部10對下肢50(參照圖2)施加電刺激。刺激施加部10具有第一電極U、第二電極12、第三電極13以及支撐部14。各電極11?13被安裝在支撐部14的背面。各電極11?13通過導電線EL而與操作裝置30的控制部31電連接。此外，有時將電極11?13稱為下肢電極。第一電極11相當于“腹側肌電極”。第二電極12相當于“背側肌電極”。第三電極13相當于“腓腸肌電極”。支撐部14相當于“佩戴部”。
[0019]第一檢測部?第四檢測部21?24與控制部31電連接。
[0020]第一檢測部21的一例是壓力傳感器。第一檢測部21被安裝在雙腳的腳尖。第一檢測部21向控制部31輸出與由于腳尖著地而產生的壓力相應的檢測信號。
[0021]第二檢測部22的一例是壓力傳感器。第二檢測部22被安裝在雙腳的腳跟。第二檢測部22向控制部31輸出與由于腳跟著地而產生的壓力相應的檢測信號。
[0022]第三檢測部23的一例是陀螺儀傳感器。第三檢測部23被安裝在雙腿的膝蓋上部的側面部或正面部。第三檢測部23向控制部31輸出與以髖關節為旋轉中心的大腿部的角速度相應的檢測信號。
[0023]第四檢測部24的一例是陀螺儀傳感器。第四檢測部24被安裝在雙腿的膝蓋下部的側面部或正面部。第四檢測部24向控制部31輸出與以膝關節為旋轉中心的小腿部的角速度相應的檢測信號。
[0024]操作裝置30具有控制部31、電源部41、操作部42、切換部43、顯示部44、存儲部45以及脈沖產生部46。電源部41、操作部42、切換部43、顯示部44、存儲部45以及脈沖產生部46與控制部31電連接。
[0025]控制部31具有步態判定部32以及輸出控制部33。
[0026]步態判定部32基于檢測部21?24的信號來判定使用者的步行動作符合一個步行周期內的站立前期、站立中期、站立后期、抬腿前期以及抬腿后期中的哪一個。步態判定部32向輸出控制部33輸出含有與判定結果有關的信息的動作檢測信號。
[0027]此外，站立前期表示從腳跟著地到腳尖著地為止的期間。站立中期表示腳掌整體著地的期間。站立后期表示從腳跟狀態自著地變化為不著地起到腳尖狀態自著地變化為不著地為止的期間。抬腿前期表示從腳尖狀態自著地變化為不著地后將腿抬起的動作起變化為將腿放下的動作為止的期間。抬腿后期表示從自將腿抬起的動作變化為將腿放下的動作起到腳跟狀態從不著地變化為著地為止的期間。
[0028]輸出控制部33由程序或電路構成。輸出控制部33基于操作部42、切換部43以及步態判定部32的動作檢測信號來向各電極11?13供給電壓脈沖。輸出控制部33通過變更電壓脈沖的寬度和脈沖的間隔來控制向各電極11?13供給的電流的大小和頻率。輸出控制部33通過向各電極11?13供給電流來使各電極11?13輸出電刺激。輸出控制部33具有平地步行模式、上臺階模式以及下臺階模式，來作為向各電極11?13供給的電流的控制模式。
[0029]電源部41向脈沖產生部46和控制部31供給電力。操作部42具有用于接通和斷開控制部31的電源的開關以及用于進行各種設定的開關和撥盤。切換部43對輸出控制部33的控制模式進行切換。切換部43具有與多個控制模式對應的多個操作片。顯示部44顯示表示被施加了電刺激的肌肉和電刺激的強度的信息等。存儲部45中預先存儲有用于控制各電極11?13的程序。脈沖產生部46向控制部31輸出20Hz?10Hz的低頻的信號，優選的是向控制部31輸出40Hz的低頻的信號。
[0030]參照圖2來說明下肢50的肌肉。
[0031]中立移位狀態表示使用者將膝關節伸展開的狀態。此外，將膝關節從中立移位狀態彎曲的動作以及膝關節從彎曲的狀態恢復到中立移位狀態的動作設為膝關節移位。
[0032]中立轉動狀態表示膝關節沒有繞下肢50的軸轉動的狀態。
[0033]膝關節轉動表示膝關節從中立轉動狀態起繞下肢50的軸轉動的動作。另外，將膝關節從內側朝向外側轉動的動作設為“外旋”，將膝關節從外側朝向內側轉動的動作設為“內旋”。
[0034]下肢50被區分為大腿50A和小腿50B。構成大腿50A的肌肉包括作為下肢腹側肌群的股四頭肌51以及作為下肢背側肌群的胭繩肌52。胭繩肌52包括半腱肌53、股二頭肌54以及半膜肌55 ο構成小腿50B的肌肉包括腓腸肌56。
[0035]股四頭肌51、胭繩肌52以及腓腸肌56是跨越膝關節的肌肉。在股四頭肌51和胭繩肌52收縮時，由于向上側拉伸膝關節而要使膝關節恢復到中立移位狀態的力對膝關節起作用。另外，在腓腸肌56收縮時，由于向下側拉伸膝關節而要使膝關節恢復到中立移位狀態的力對膝關節起作用。因此，在股四頭肌51、胭繩肌52以及腓腸肌56中的至少一個收縮時，使膝關節的搖動減小的方向上的力對膝關節起作用。
[0036]股四頭肌51和胭繩肌52是對膝關節的轉動起作用的肌肉。在股四頭肌51和胭繩肌52收縮時，要使膝關節從外旋的狀態或內旋的狀態恢復到中立轉動狀態的力對膝關節起作用。因此，在股四頭肌51和胭繩肌52中的至少一個收縮時，使膝關節的轉動減小的方向上的力對膝關節起作用。
[0037]接著，對下肢50的肌肉與各電極11?13之間的位置關系進行說明。此外，圖2示出右下肢與各電極11?13之間的位置關系。另外，左下肢的肌肉同各電極11?13之間的位置關系與右下肢的肌肉同各電極11?13之間的位置關系相同。
[0038]第一電極11被安裝在支撐部14(參照圖1)的與股四頭肌51對應的部分。在支撐部14被安裝在右下肢的狀態下，第一電極11的正極和負極以在上下方向上分離的方式配置在股四頭肌51。優選的是，上部電極配置為包括股直肌的運動點(以下稱為MT位置)，下部電極配置為包括股內側肌的MT位置和股外側肌的MT位置這兩者。第二電極12被安裝在支撐部14的與胭繩肌52對應的部分。在支撐部14被安裝在右下肢的狀態下，第二電極12的正極和負極以在左右方向上分離的方式配置在胭繩肌52的上下方向上的中央部。優選的是，這些成對的電極中的任一個配置為包含股二頭肌長頭的MT、半腱肌的MT。第三電極13被安裝在支撐部14的與腓腸肌56對應的部分。在支撐部14被安裝在右下肢的狀態下，第三電極13的正極和負極以在腓腸肌56的左右方向上分離的方式配置。優選的是，這些成對的電極中的任一個配置為包含腓腸肌內側頭的MT、腓腸肌外側頭的MT。
[0039]參照圖3來說明步態判定。
[0040]在步行動作的階段是站立前期時，腳尖不著地，腳跟著地。因此，如從時刻til到時亥Ijtl2為止的期間內所示的那樣，第一檢測部21的檢測信號呈現第一閾值THl以上的大小，第二檢測部22的檢測信號呈現小于第二閾值TH2的大小。因此，步態判定部32例如在時刻til基于第一檢測部21的檢測信號為第一閾值THl以上以及第二檢測部22的檢測信號小于第二閾值TH2而判定為步行動作的階段是站立前期。步態判定部32在判定為步行動作的階段是站立前期時，將站立前期檢測信號作為動作檢測信號而輸出到輸出控制部33。
[0041]在步行動作的階段是站立中期時，腳尖和腳跟著地。因此，如從時刻tl2到時刻tl3為止的期間內所示的那樣，第一檢測部21的檢測信號呈現小于第一閾值THl的大小，第二檢測部22的檢測信號呈現小于第二閾值TH2的大小。因此，步態判定部32例如在時刻tl2基于第一檢測部21的檢測信號小于第一閾值THl以及第二檢測部22的檢測信號小于第二閾值TH2而判定為步行動作的階段是站立中期。步態判定部32在判定為步行動作的階段是站立中期時，將站立中期檢測信號作為動作檢測信號而輸出到輸出控制部33。
[0042]在步行動作的階段是站立后期時，腳尖著地，腳跟沒有著地。因此，如從時刻tl3到時刻tl4為止的期間內所示的那樣，第一檢測部21的檢測信號呈現小于第一閾值THl的大小，第二檢測部22的檢測信號呈現第二閾值TH2以上的大小。因此，步態判定部32例如在時亥Ijtl3基于第一檢測部21的檢測信號小于第一閾值THl以及第二檢測部22的檢測信號為第二閾值TH2以上而判定為步行動作的階段是站立后期。步態判定部32在判定為步行動作的階段是站立后期時，將站立后期檢測信號作為動作檢測信號而輸出到輸出控制部33。
[0043]在步行動作的階段是抬腿期時，腳尖和腳跟沒有著地。因此，如從時刻tl4到時刻tl6為止的期間內所示的那樣，第一檢測部21的檢測信號呈現第一閾值THl以上的大小，第二檢測部22的檢測信號呈現第二閾值TH2以上的大小。另外，在步行動作的階段是抬腿前期時，大腿50A的角速度變化大于小腿50B的角速度變化。因此，如從時刻tl4到時刻tl5為止的期間內所示的那樣，第三檢測部23的檢測信號增加，第四檢測部24的檢測信號減少。因此，步態判定部32例如在時刻tl4基于第一檢測部21的檢測信號小于第一閾值THl以及第二檢測部22的檢測信號小于第二閾值TH2而判定為步行動作的階段是抬腿期。進一步基于第三檢測部23的檢測信號增加以及第四檢測部24的檢測信號減少而判定為步行動作的階段是抬腿前期。步態判定部32在判定為步行動作的階段是抬腿前期時，將抬腿前期檢測信號作為動作檢測信號而輸出到輸出控制部33。
[0044]在步行動作的階段是抬腿后期時，小腿50B的角速度變化大于大腿50A的角速度變化。因此，如從時刻tl5起規定的期間內所示的那樣，第三檢測部23的檢測信號減少，第四檢測部24的檢測信號增加。因此，步態判定部32例如在時刻tl5基于第三檢測部23的檢測信號減少以及第四檢測部24的檢測信號增加而判定為步行動作的階段是抬腿后期。步態判定部32在判定為步行動作的階段是抬腿后期時，將抬腿后期檢測信號作為動作檢測信號而輸出到輸出控制部33。
[0045]參照圖4來說明一個步行周期內的各電極11?13(參照圖1)的電刺激的輸出方式。此外，在以下的參照圖4的說明中，標注了標記的電刺激裝置I的結構要素表示圖1所記載的結構要素。
[0046]輸出控制部33在平地步行模式、上臺階模式以及下臺階模式下執行以下的各電極11?13的通電模式。
[0047]在由切換部43選擇了平地步行模式時，輸出控制部33在站立中期使各電極11?13輸出電刺激，在站立前期、站立后期、抬腿前期以及抬腿后期使各電極11?13不輸出電刺激。
[0048]在由切換部43選擇了上臺階模式時，輸出控制部33在站立中期和站立后期使各電極11?13輸出電刺激，在站立前期、抬腿前期以及抬腿后期使各電極11?13不輸出電刺激。
[0049]在由切換部43選擇了下臺階模式時，輸出控制部33在站立前期和站立中期使各電極11?13輸出電刺激，在站立后期、抬腿前期以及抬腿后期使各電極11?13不輸出電刺激。
[0050]本申請發明人對基于有無電刺激裝置I的電刺激的膝蓋疼痛程度和膝關節轉動的變動量進行了測定。本申請發明人在將第一電極11和第二電極12安裝于使用者并且不將第三電極13安裝于使用者的狀態下，對使用者進行步行動作時的膝蓋疼痛的程度進行了測定。此外，本申請發明人對膝關節的搖動量也以同樣的方式進行了測定。
[0051 ]對膝蓋疼痛的程度的測定條件和測定結果進行說明。
[0052 ]本申請發明人以日常動作中膝蓋疼痛最大的動作為基準，向多位被測定者聽取了站立前期、站立中期、站立后期以及抬腿期的各個期間的膝蓋疼痛的程度。
[0053]如圖5所示，本申請發明人得到了以下的測定結果。
[0054]當被測定者在沒有被施加電刺激的狀態下以平地步行進行步行動作時，膝蓋疼痛的程度按照站立中期、站立前期、抬腿期以及站立后期的順序由大變小。另外，當被測定者在沒有被施加電刺激的狀態下以上臺階進行步行動作時，膝蓋疼痛的程度按照站立中期、站立后期、站立前期以及抬腿期的順序由大變小。另外，當被測定者在沒有被施加電刺激的狀態下以下臺階進行步行動作時，膝蓋疼痛的程度按照站立中期、站立前期、站立后期以及抬腿期的順序由大變小。
[0055]根據該測定結果，本申請發明人確認出:施加了電刺激的狀態下的站立期和抬腿期的膝蓋疼痛的程度小于沒有施加電刺激的狀態下的站立期和抬腿期的膝蓋疼痛的程度。另外，本申請發明人確認出:施加了電刺激的狀態下的站立中期的膝蓋疼痛的程度顯著小于沒有施加電刺激的狀態下的站立中期的膝蓋疼痛的程度。
[0056]對膝關節轉動的程度的測定條件和測定結果進行說明。
[0057]本申請發明人以圖6示出的測定條件將大腿50A的加速度面積作為膝關節的搖動量進行了測定。
[0058]對被測定者的左右的大腿50A安裝了三軸加速度傳感器(省略圖示)。三軸加速度傳感器將與大腿50A的加速度相應的信號輸出到解析用計算機(省略圖示)。解析用計算機計算出作為站立期內的左右方向分量的加速度波形的面積的加速度面積。
[0059]測定結果示出:在施加了電刺激的狀態下進行步行動作時的大腿50A的加速度面積小于在不施加電刺激的狀態下進行步行動作時的大腿50A的加速度面積。認為其理由是:通過利用電刺激裝置I向股四頭肌51和胭繩肌52施加電刺激，股四頭肌51和胭繩肌52收縮，因此膝關節的搖動量被抑制。
[0060]對本實施方式的電刺激裝置I的作用進行說明。
[0061]電刺激裝置I在站立中期對股四頭肌51、胭繩肌52以及腓腸肌56施加電刺激。由此，股四頭肌51和胭繩肌52收縮，因此在站立中期膝關節的轉動被抑制。另外，腓腸肌56收縮，因此膝關節的移位被抑制。
[0062]根據本實施方式的電刺激裝置I，能夠得到以下的效果。
[0063](I)電刺激裝置I在站立中期對跨越膝關節的肌肉施加電刺激。因此，步行中的膝蓋疼痛被抑制。另外，電刺激裝置I在使用者進行步行動作時對膝蓋的負荷小的抬腿期不對跨越膝關節的肌肉施加電刺激。因此，能夠抑制膝蓋疼痛的增加以及因電刺激產生的肌肉疲勞的增加這兩者。因而，電刺激裝置I能夠兼顧在進行步行動作時抑制膝蓋疼痛的產生以及抑制肌肉疲勞的增加這兩者。
[0064](2)電刺激裝置I在上臺階模式時，在站立后期使各電極11?13輸出電刺激。因此，降低膝蓋疼痛。
[0065](3)電刺激裝置I在下臺階模式時，在站立前期使各電極11?13輸出電刺激。因此，降低膝蓋疼痛。
[0066](4)電刺激裝置I在站立中期對股四頭肌51、胭繩肌52以及腓腸肌56施加電刺激。因此，膝蓋疼痛進一步減小。
[0067](5)電刺激裝置I在抬腿期不對股四頭肌51、胭繩肌52以及腓腸肌56施加電刺激。因此，因電刺激產生的肌肉疲勞的增加被抑制。
[0068]本電刺激裝置能夠取以下的變形例。
[0069].以第一電極11向支撐部14的安裝位置在支撐部14的與股四頭肌51對應的部分的范圍內在左右方向上分離的狀態粘貼第一電極11。
[0070].第二電極12向支撐部14的安裝位置變更為支撐部14的與胭繩肌52對應的部分的范圍內的、胭繩肌52的上下方向上的中央部以外的位置。
[0071].以在支撐部14的與腓腸肌56對應的部分的范圍內在上下方向上分離的狀態粘貼第三電極13。
[0072].除了各電極11?13以外，在支撐部14的與下肢50的以下的部分對應的部分粘貼電極。
[0073](Al)在支撐部14的與小腿50B的外側部對應的部分粘貼電極。由此，電極對足背肌群施加電刺激。
[0074](A2)以在支撐部14的與臀中肌對應的部分的范圍內在上下方向上分離的狀態粘貼電極。
[0075](A3)以在支撐部14的與臀大肌對應的部分的范圍內在上下方向上分離的狀態粘貼電極。
[0076]根據上述(A2)和(A3)的結構，在由于臀中肌或臀大肌被施加電刺激而臀中肌或臀大肌收縮時，胭繩肌52連動地收縮。因此，膝關節的轉動被抑制。
[0077].代替第二電極12而電刺激裝置I具有上述(A2)和(A3)中的至少一方的電極。
[0078].省略各電極11?13中的一個或兩個。
[0079].各電極11?13在平地步行模式、上臺階模式以及下臺階模式下，在站立中期中的一部分期間內對跨越膝關節的肌肉施加電刺激。
[0080].各電極11?13在上臺階模式下，在站立后期中的一部分期間內對跨越膝關節的肌肉施加電刺激。
[0081].各電極11?13在下臺階模式下，在站立前期中的一部分期間內對跨越膝關節的肌肉施加電刺激。
[0082]?控制部31在抬腿前期的一部分期間內或抬腿后期的一部分期間內使各電極11?13輸出電刺激。
[0083].控制部31在抬腿前期使各電極11?13輸出比站立中期使各電極11?13輸出的電刺激弱的電刺激。該弱的電刺激的生成方法例如能夠列舉以下的(BI)?(B3)。此外，(BI)?(B3)能夠相互之間進行組合。
[0084](BI)使各電極11?13中的一個或兩個輸出電刺激。
[0085](B2)抬腿前期內的輸出電刺激的期間比站立中期內的輸出電刺激的期間短。
[0086](B3)對各電極11?13中的輸出電刺激的電極供給的電流小。
[0087].控制部31具有圖7所示的通電模式。
[0088](al)在通電模式A下，在站立中期使電極輸出電刺激，在站立前期、站立后期以及抬腿期使電極不輸出電刺激。
[0089](a2)在通電模式B下，在站立前期和站立中期使電極輸出電刺激，在站立后期和抬腿期使電極不輸出電刺激。
[0090](a3)在通電模式C下，在站立中期和站立后期使電極輸出電刺激，在站立前期和抬腿期使電極不輸出電刺激。
[0091 ] (a4)在通電模式D下，在站立期使電極輸出電刺激，在抬腿期使電極不輸出電刺激。
[0092](a5)在通電模式E下，在站立前期、站立中期以及抬腿后期使電極輸出電刺激，在站立后期和抬腿前期使電極不輸出電刺激。
[0093](a6)在通電模式F下，在站立期和抬腿后期使電極輸出電刺激，在站立前期使電極不輸出電刺激。
[0094]根據上述通電模式，能夠得到上述實施方式的(I)?(5)的效果以及以下的(6)和
(7)的效果。
[0095](6)根據通電模式D，抑制膝關節隨著腳掌的著地而轉動的期間變長。因此，在站立期難以產生膝蓋疼痛。另外，在將多個通電模式D組合來執行的情況下，更加難以產生膝蓋疼痛。另外，易于增強跨越膝關節的肌肉。因此，能夠期待使用者的體力提高。
[0096](7)根據通電模式E或通電模式F，從腳跟著地之前起對跨越膝關節的肌肉施加電刺激。因此，易于形成在腳跟開始著地的時刻就已經被施加電刺激的狀態。因此，難以產生腳跟著地時的膝蓋疼痛。
[0097].控制部31基于上述通電模式A?F中的任意模式來控制各電極11?13中的至少一個。在該情況下，控制部31能夠取以下的(Cl)和(C2)中的至少一方的結構。
[0098](Cl)控制部31在站立中期使各電極11?13中的一個或兩個不輸出電刺激。
[0099](C2)控制部31在抬腿前期使各電極11?13中的一個或兩個輸出電刺激。
[0100].步態判定部32只基于第三檢測部23來判定站立前期、站立中期、站立后期、抬腿前期以及抬腿后期。
[0101]在步行動作的階段是站立前期時，第三檢測部23的檢測信號平緩地增加。因此，在第三檢測部23的檢測信號的變化速度為表示增加的正的值、變化速度的絕對值為預先設定的速度閾值以下、并且第三檢測部23的檢測信號的變化量大于變化閾值時，步態判定部32判定為站立前期。此外，通過對獲取到的檢測信號進行微分，來計算第三檢測部23的檢測信號的變化速度。另外，例如通過在數次前進行采樣時的檢測信號與本次采樣的檢測信號之間的差來計算第三檢測部23的檢測信號的變化量。另外，變化閾值是通過試驗等預先設定的。
[0102]在步行動作的階段是站立中期時，第三檢測部23的檢測信號幾乎不變化。因此，在第三檢測部23的檢測信號的變化速度的絕對值為速度閾值以下、并且第三檢測部23的檢測信號的變化量為變化閾值以下時，步態判定部32判定為站立中期。
[0103]在步行動作的階段是站立后期時，第三檢測部23的檢測信號平緩地減少。因此，在第三檢測部23的檢測信號的變化速度為表示減少的負的值、變化速度的絕對值為速度閾值以下、并且第三檢測部23的檢測信號的變化量大于變化閾值時，步態判定部32判定為站立后期。
[0104]在步行動作的階段是抬腿前期時，第三檢測部23的檢測信號急劇地增加。因此，在第三檢測部23的檢測信號的變化速度是正的值、并且變化速度的絕對值大于速度閾值時，步態判定部32判定為抬腿前期。
[0105]在步行動作的階段是抬腿后期時，第三檢測部23的檢測信號急劇地減少。因此，在第三檢測部23的檢測信號的變化速度是負的值、并且變化速度的絕對值大于速度閾值時，步態判定部32判定為抬腿后期。
[0106].步態判定部32只基于第四檢測部24來判定站立前期、站立中期、站立后期、抬腿前期以及抬腿后期。
[0107]在步行動作的階段是站立前期時，第四檢測部24的檢測信號平緩地減少。因此，在第四檢測部24的檢測信號的變化速度為表示減少的負的值、變化速度的絕對值為預先設定的速度閾值以下、并且第四檢測部24的檢測信號的變化量大于變化閾值時，步態判定部32判定為站立前期。此外，第四檢測部24的檢測信號的變化速度和變化量是以與第三檢測部23的檢測信號的變化速度和變化量同樣的方式計算的。
[0108]在步行動作的階段是站立中期時，第四檢測部24的檢測信號幾乎不變化。因此，在第四檢測部24的檢測信號的變化速度的絕對值為速度閾值以下、并且第四檢測部24的檢測信號的變化量為變化閾值以下時，步態判定部32判定為站立中期。
[0109]在步行動作的階段是站立后期時，第四檢測部24的檢測信號急劇地增加。因此，在第四檢測部24的檢測信號的變化速度為表示增加的正的值、并且變化速度的絕對值大于速度閾值時，步態判定部32判定為站立后期。
[0110]在步行動作的階段是抬腿前期時，第四檢測部24的檢測信號平緩地增加。因此，在第三檢測部23的檢測信號的變化速度為正的值、變化速度的絕對值為速度閾值以下、并且第四檢測部24的檢測信號的變化量大于變化閾值時，步態判定部32判定為抬腿前期。
[0111]在步行動作的階段是抬腿后期時，第四檢測部24的檢測信號急劇地減少。因此，在第三檢測部23的檢測信號的變化速度為負的值、并且變化速度的絕對值為速度閾值以下時，步態判定部32判定為抬腿后期。
[0112].步態判定部32通過第一檢測部21?第四檢測部24的檢測信號以外的手段判定一個步行周期內的站立前期、站立中期、站立后期、抬腿前期以及抬腿后期。大腿部的陀螺儀傳感器也可以配置在大腿部的背面，下肢的陀螺儀傳感器也可以配置在下肢背面。但是，大腿部背面部、下肢部背面部與腹側、側面相比難以取得相對于地面垂直的位置，相對于地面的角度的個人差異也大，因此，在實施方式中，大腿部的陀螺儀傳感器和下肢的陀螺儀傳感器配置在腹側、側面。
[0113]另外，足壓傳感器能夠還通過對足部的背面或底面(以腳不踩到的方式)安裝陀螺儀傳感器來進行感測。在抬腿前期，由于腳突然邁出而由陀螺儀傳感器檢測出的、針對步行時的前進方向的角速度上升，在抬腿后期，該針對步行時的前進方向的角速度減少。在站立初期，當角速度為O時陀螺儀傳感器的檢測信號中出現著地時的振動，當腳整面著地時，檢測出的角速度向與抬腿期的角速度相反的方向增加。在站立后期，角速度進一步增加。如果通過足部的陀螺儀傳感器檢測該狀態并進行閾值判定，則該足部的陀螺儀傳感器成為足壓傳感器的替代。
[0114]例如，步態判定部32根據使用者的臂的擺動或軀干的轉動等來判定一個步行周期內的站立前期、站立中期、站立后期、抬腿前期以及抬腿后期。在該情況下，對使用者的臂或軀干安裝陀螺儀傳感器。
[0115].脈沖產生部46向控制部31輸出3kHz以上的高頻的信號。控制部31在站立中期內設定使各電極11?13輸出3kHz以上的電刺激的期間以及使各電極11?13不輸出電刺激的期間。在該情況下，使各電極11?13輸出電刺激的期間比使各電極11?13不輸出電刺激的期間短。在對跨越膝關節的肌肉施加這種為3 k H z以上的高頻的電刺激的情況下，感覺神經不進行反應，因此難以產生疼痛。因此，難以產生步行中的膝蓋疼痛的效果提高。此外，對下臺階模式下的站立前期以及上臺階模式下的站立后期也能夠同樣地進行設定。另外，對圖7所示的變形例的控制部31的站立前期、站立后期以及抬腿后期也能夠同樣地進行設定。
[0116].存儲部45能夠是R0M、EEPR0M等計算機可讀取的存儲介質。步態判定部32和輸出控制部33可以是專用的硬件，但也可以通過由控制部31的處理器執行存儲部45中存儲的計算機可讀取的指令來實現步態判定部32和輸出控制部33的功能。存儲部45也可以是控制部31的一部分。
[0117]本公開包括以下的實施例。
[0118](附記I)根據權利要求1所記載的電刺激裝置，所述控制部判定所述抬腿期中的作為將腿抬起的期間的抬腿前期以及作為將所述腿放下的期間的抬腿后期，在從所述抬腿后期到所述站立中期為止的期間內使所述電極輸出電刺激。
[0119](附記2)根據權利要求1所記載的電刺激裝置，所述控制部判定所述一個步行周期內的腳跟著地且腳尖沒有著地的站立前期、腳尖著地且腳跟沒有著地的站立后期、作為將腿抬起的期間的抬腿前期以及作為將所述腿放下的期間的抬腿后期，在從所述抬腿后期到所述站立后期為止的期間內使所述電極輸出電刺激。
[0120]本發明并不限于示例出的內容。例如，示例出的特征不應被解釋為對于本發明來說是必需的，本發明的主題有時存在于比所公開的特定的實施方式的全部特征少的特征。本發明通過權利要求書被示出，意圖包括與權利要求書均等的范圍內的全部變更。
【主權項】
1.一種電刺激裝置，具備: 控制部，其至少判定一個步行周期內的腳掌整體著地的站立中期和所述腳掌整體沒有著地的抬腿期中的某一個;以及 電極，其對跨越膝關節的肌肉輸出電刺激， 其中，所述控制部在所述站立中期內具有使所述電極輸出電刺激的期間，在所述抬腿期內具有使所述電極輸出比所述站立中期輸出的電刺激弱的電刺激的期間， 或者，所述控制部在所述站立中期內具有使所述電極輸出電刺激的期間，在所述抬腿期內具有使所述電極不輸出電刺激的期間。2.根據權利要求1所述的電刺激裝置，其特征在于， 所述控制部判定一個步行周期內的腳跟著地且腳尖沒有著地的站立前期， 所述控制部在所述站立前期使所述電極輸出電刺激。3.根據權利要求1或2所述的電刺激裝置，其特征在于， 所述控制部判定一個步行周期內的腳尖著地且腳跟沒有著地的站立后期， 所述控制部在所述站立后期使所述電極輸出電刺激。4.根據權利要求1?3中的任一項所述的電刺激裝置，其特征在于， 所述控制部判定所述抬腿期中的作為將腿抬起的期間的抬腿前期以及作為將所述腿放下的期間的抬腿后期， 所述控制部在所述抬腿后期內具有使所述電極輸出電刺激的期間，在所述抬腿前期內具有使所述電極輸出比所述站立中期輸出的電刺激弱的電刺激的期間， 或者，所述控制部在所述抬腿后期內具有使所述電極輸出電刺激的期間，在所述抬腿前期內具有使所述電極不輸出電刺激的期間。5.根據權利要求1?4中的任一項所述的電刺激裝置，其特征在于， 所述電刺激裝置具有佩戴部和多個所述電極， 所述佩戴部是佩戴在下肢的物體， 作為多個所述電極中的一個的腹側肌電極被安裝在所述佩戴部中的與作為跨越所述膝關節的肌肉的下肢腹側肌群對應的部分， 作為多個所述電極中的一個的背側肌電極被安裝在所述佩戴部中的與作為跨越所述膝關節的肌肉的下肢背側肌群對應的部分， 作為多個所述電極中的一個的腓腸肌電極被安裝在所述佩戴部中的與作為跨越所述膝關節的肌肉的腓腸肌對應的部分， 所述控制部判定所述一個步行周期內的腳跟著地且腳尖沒有著地的站立前期、腳尖著地且腳跟沒有著地的站立后期、作為將腿抬起的期間的抬腿前期以及作為將所述腿放下的期間的抬腿后期， 所述控制部在所述站立前期使多個所述電極中的至少一個輸出電刺激，或者在所述站立前期使多個所述電極中的至少一個不輸出電刺激， 所述控制部在所述站立后期使多個所述電極中的至少一個輸出電刺激，或者在所述站立后期使多個所述電極中的至少一個不輸出電刺激， 所述控制部在所述抬腿后期使多個所述電極中的至少一個輸出電刺激，或者在所述抬腿后期使多個所述電極中的至少一個不輸出電刺激。6.—種電刺激裝置，具備: 控制部，其構成為從檢測部接收與步行周期相應地周期性變化的檢測信號； 下肢電極，其與所述控制部連接，構成為按照所述控制部的控制輸出膝關節刺激；以及 計算機可讀記錄介質，其與所述控制部連接或內置于所述控制部， 該電刺激裝置的特征在于， 所述計算機可讀記錄介質保持計算機可讀指令，該計算機可讀指令構成為使所述控制部執行以下步驟: 每當所述檢測信號表示站立中期時，使所述下肢電極輸出第一強度的第一膝關節刺激；以及 每當所述檢測信號表示抬腿期時，使得輸出比所述第一強度低的第二強度的第二膝關節刺激，或者使所述下肢電極停止輸出膝關節刺激。
【文檔編號】A61H3/00GK105916548SQ201480073592
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2014年12月11日
【發明人】三原泉, 市村亮, 乾景太
【申請人】松下知識產權經營株式會社