(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復運動を繰り返す身体の対象部位に電気刺激を出力する電極と、前記対象部位の動作が反映された信号を出力する検出部とを備える電気刺激装置に用いられる電気刺激装置の制御装置であって、
前記検出部の信号に基づいて得られる値である検出値に基づいて前記電極から出力される電気刺激を制御する制御部と、
前記電極の出力状態を制御するために前記検出値と対比される第１の閾値、および、前記電極の出力状態を制御するために前記検出値と対比され、前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値を記憶する記憶部とを備え、
前記制御部は、前記検出値が前記第１の閾値および前記第２の閾値の一方の閾値を通過してから所定の時間以上の時間間隔において他方の閾値に到達したことに基づいて前記電極から電気刺激を出力させる
電気刺激装置の制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記電極に電気刺激を出力させている場合に前記検出値が前記第１の閾値または前記第２の閾値に到達したことに基づいて前記電極の出力を停止させる
請求項１に記載の電気刺激装置の制御装置。
【請求項３】
前記第１の閾値の符号と前記第２の閾値の符号とが反対である
請求項１または２に記載の電気刺激装置の制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記電極の出力を停止している場合に前記検出値が前記第１の閾値および前記第２の閾値の一方の閾値を通過してから他方の閾値に到達したことに基づいて、前記電極の出力を停止してから経過した時間である停止後時間を算出し、算出した前記停止後時間が所定の停止後時間よりも短い場合、前記電極の出力を停止した状態を維持する
請求項１〜３のいずれか一項に記載の電気刺激装置の制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記電極の出力を停止している場合に前記検出値が前記第１の閾値および前記第２の閾値の一方の閾値を通過してから他方の閾値に到達したことに基づいて、最後に前記電極により電気刺激を出力させ始めてから経過した時間である出力後時間を算出し、算出した前記出力後時間が所定の出力後時間よりも短い場合、前記電極の出力を停止した状態を維持する
請求項１〜４のいずれか一項に記載の電気刺激装置の制御装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記検出値が０を含む所定の範囲に含まれる時間が所定の時間以上であることに基づいて前記電極の出力を停止させる
請求項１〜５のいずれか一項に記載の電気刺激装置の制御装置。
【請求項７】
前記電極と、前記検出部と、請求項１〜６のいずれか一項に記載の制御装置とを備える
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およびその制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
主動筋または拮抗筋に電気刺激を出力する電気刺激装置が知られている。その一例である特許文献１の電気刺激装置は、身体の対象部位に電気刺激を出力する電極、対象部位の動作が反映された信号を出力する検出部、および、検出部の信号に基づいて電極から出力される電気刺激を制御する制御部を備える。
【０００３】
上記電気刺激装置の使用形態の一例によれば、ユーザーは脚に電気刺激が与えられるように第１の電極および第２の電極を脚に装着する。制御部は屈伸運動にともない膝関節が屈曲する場合、拮抗筋である大腿四頭筋に電気刺激が与えられるように検出部の信号に基づいて第１の電極を制御する。また、制御部は屈伸運動にともない膝関節が伸展する場合、拮抗筋である大腿二頭筋に電気刺激が与えられるように検出部の信号に基づいて第２の電極を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２７９５３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
トレーニング中のユーザーの動作が安定しないことがある。例えば、ユーザーが屈伸運動している場合、上半身が揺れることにより理想的な屈伸運動における身体の動作と実際の身体の動作とが相違する。
【０００６】
ユーザーの動作が安定しない場合、検出部の信号がユーザーの動作に応じて短い周期で変動することがある。特許文献１の電気刺激装置によれば、そのような場合でも検出部の信号に基づいて電極により電気刺激が出力される。このため、電気刺激の出力および停止が短い周期で繰り返され、ユーザーが不快感を覚えるおそれがある。なお、ここでは電気刺激装置が屈伸運動に用いられる場合を例にその課題について検討しているが、電気刺激装置が屈伸運動とは別のトレーニングに用いられる場合においても同様の課題が生じると考えられる。
【０００７】
本発明の目的はユーザーに不快感を与えにくい電気刺激装置およびその制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に従う電気刺激装置の制御装置の一形態は、往復運動を繰り返す身体の対象部位に電気刺激を出力する電極と、前記対象部位の動作が反映された信号を出力する検出部とを備える電気刺激装置に用いられる電気刺激装置の制御装置であって、前記検出部の信号に基づいて得られる値である検出値に基づいて前記電極から出力される電気刺激を制御する制御部と、前記電極の出力状態を制御するために前記検出値と対比される第１の閾値、および、前記電極の出力状態を制御するために前記検出値と対比され、前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値を記憶する記憶部とを備え、前記制御部は、前記検出値が前記第１の閾値および前記第２の閾値の一方の閾値を通過してから他方の閾値に到達したことに基づいて前記電極から電気刺激を出力させる。
【０００９】
本発明に従う電気刺激装置の一形態は、前記電極と、前記検出部と、制御装置とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
上記電気刺激装置およびその制御装置はユーザーに不快感を与えにくい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】は実施の形態１の電気刺激装置の模式図である。
【図２】は図１の電気刺激装置のブロック図である。
【図３】は第１の制御の一例を示すタイムチャートである。
【図４】は第２の制御の一例を示すタイムチャートである。
【図５】は第３の制御の一例を示すタイムチャートである。
【図６】は第４の制御の一例を示すタイムチャートである。
【図７】は第５の制御の一例を示すタイムチャートである。
【図８】は第６の制御の一例を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（電気刺激装置およびその制御装置が取り得る形態の一例）
〔１〕本発明に従う電気刺激装置の制御装置の一形態は、往復運動を繰り返す身体の対象部位に電気刺激を出力する電極と、前記対象部位の動作が反映された信号を出力する検出部とを備える電気刺激装置に用いられる電気刺激装置の制御装置であって、前記検出部の信号に基づいて得られる値である検出値に基づいて前記電極から出力される電気刺激を制御する制御部と、前記電極の出力状態を制御するために前記検出値と対比される第１の閾値、および、前記電極の出力状態を制御するために前記検出値と対比され、前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値を記憶する記憶部とを備え、前記制御部は、前記検出値が前記第１の閾値および前記第２の閾値の一方の閾値を通過してから他方の閾値に到達したことに基づいて前記電極から電気刺激を出力させる。
【００１３】
上記電気刺激装置の制御装置によれば、ユーザーの不安定な動作により検出値が変動し、検出値が例えば第１の閾値を跨いで変動したとしても、その検出値が第２の閾値に到達しなければ電極から電気刺激が出力されない。このため、電気刺激の出力および停止が短い周期で繰り返されるおそれが低減され、ユーザーに不快感が与えられにくい。
【００１４】
〔２〕前記電気刺激装置の制御装置の一例によれば、前記制御部は、前記電極に電気刺激を出力させている場合に前記検出値が前記第１の閾値または前記第２の閾値に到達したことに基づいて前記電極の出力を停止させる。
【００１５】
上記電気刺激装置の制御装置によれば、第１の閾値または第２の閾値が電極により電気刺激を出力させるためだけではなく、電極の出力を停止させるためにも用いられる。このため、制御装置に予め記憶することが求められる情報の量が削減される。
【００１６】
〔３〕前記電気刺激装置の制御装置の一例によれば、前記第１の閾値の符号と前記第２の閾値の符号とが反対である。
往復運動は対象部位が初期位置から折り返し位置まで動作する第１の期間、および、対象部位が折り返し位置から初期位置まで動作する第２の期間を含む。ユーザーの不安定な動作の典型的な例は、第１の期間内または第２の期間内において対象部位の動作の速度が変動する動作である。このため、上記電気刺激装置の制御装置のように第１の閾値の符号と第２の閾値の符号とが反対である場合、ユーザーの不安定な動作により検出値が変動したとしても、電気刺激の出力および停止が短い周期で繰り返されるおそれが一層低減される。
【００１７】
〔４〕前記電気刺激装置の制御装置の一例によれば、前記制御部は、前記電極の出力を停止している場合に前記検出値が前記第１の閾値および前記第２の閾値の一方の閾値を通過してから他方の閾値に到達したことに基づいて、前記電極の出力を停止してから経過した時間である停止後時間を算出し、算出した前記停止後時間が所定の停止後時間よりも短い場合、前記電極の出力を停止した状態を維持する。
【００１８】
ユーザーの動作が不安定な場合、対象部位が短い周期で振動するため、例えば停止後時間が短くなる。このため、上記電気刺激装置の制御装置のように電極の出力状態が制御されることにより、ユーザーの不安定な動作により検出値が短い周期で変動したとしても、電気刺激の出力および停止が短い周期で繰り返されにくい。
【００１９】
〔５〕前記電気刺激装置の制御装置の一例によれば、前記制御部は、前記電極の出力を停止している場合に前記検出値が前記第１の閾値および前記第２の閾値の一方の閾値を通過してから他方の閾値に到達したことに基づいて、最後に前記電極により電気刺激を出力させ始めてから経過した時間である出力後時間を算出し、算出した前記出力後時間が所定の出力後時間よりも短い場合、前記電極の出力を停止した状態を維持する。
【００２０】
ユーザーの動作が不安定な場合、対象部位が短い周期で振動するため、例えば出力後時間が短くなる。このため、上記電気刺激装置の制御装置のように電極の出力状態が制御されることにより、ユーザーの不安定な動作により検出値が短い周期で変動したとしても、電気刺激の出力および停止が短い周期で繰り返されにくい。
【００２１】
〔６〕前記電気刺激装置の制御装置の一例によれば、前記制御部は、前記検出値が０を含む所定の範囲に含まれる時間が所定の時間以上であることに基づいて前記電極の出力を停止させる。
【００２２】
ユーザーの動作が停止している場合、検出値が０を含む所定の範囲を取る状態が継続される。このため、上記電撃刺激装置の制御装置のように電極の出力状態が制御されることにより、ユーザーの動作が停止している場合に電極から電気刺激が出力されない。
【００２３】
〔７〕本発明に従う電気刺激装置の一形態は、前記電極と、前記検出部と、上記〔１〕〜〔６〕のいずれかに記載の制御装置とを備える。
上記電気刺激装置によれば、上記〔１〕〜〔６〕の電気刺激装置の制御装置により得られる効果と実質的に同じ効果が得られる。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は電気刺激装置１の使用状態の一例を示す。電気刺激装置１は、往復運動を繰り返す身体の対象部位に装着される一対のサポーター１０、外部に露出するように各サポーター１０の内面に取り付けられる第１の電極２１および第２の電極２２、ならびに、各サポーター１０に取り付けられる検出部である角速度センサー３０を備える。電気刺激装置１が往復運動の一例である屈伸運動に利用される場合、サポーター１０は対象部位である大腿に装着される。
【００２５】
右脚の大腿に装着される右脚用のサポーター１０、および、左脚の大腿に装着される左脚用のサポーター１０は、身体の正中面に対して左右対称の関係を有する。なお、図１は左脚用のサポーター１０を示し、右脚用のサポーター１０を省略している。
【００２６】
各電極２１，２２は陽極および陰極を有し、屈伸運動が繰り返される大腿の筋肉に電気刺激を出力する。第１の電極２１は、例えばサポーター１０が大腿に装着された状態において大腿四頭筋ＭＦと対向する位置に配置される。第２の電極２２は、例えばサポーター１０が大腿に装着された状態において大腿二頭筋ＭＴと対向する位置に配置される。
【００２７】
屈伸運動時において膝関節が屈曲するとき、大腿二頭筋ＭＴが主動筋として収縮し、大腿四頭筋ＭＦが拮抗筋として伸展する。一方、屈伸運動時において膝関節が伸展するとき、大腿四頭筋ＭＦが主動筋として収縮し、大腿二頭筋ＭＴが拮抗筋として伸展する。
【００２８】
角速度センサー３０は、例えば膝関節まわりで回転する大腿の角速度が反映された信号を出力する。角速度センサー３０から出力される信号は、膝関節が屈曲するときに正の値を示し、膝関節が伸展するときに負の値を示す。
【００２９】
電気刺激装置１はさらに、電気的な複数の要素により構成されるコントローラー４０、ならびに、各電極２１，２２および各角速度センサー３０とコントローラー４０とを電気的に接続するケーブル６０を備える。コントローラー４０は、電気刺激装置１の電源のオンおよびオフを切り替えるための操作部４１、ならびに、情報が出力される報知部４２を備える。報知部４２の一例はディスプレイである。
【００３０】
図２は電気刺激装置１の電気的な接続関係を示す。コントローラー４０は、各角速度センサー３０から信号を取得する制御装置５０、および、一次電池または二次電池の電力を制御装置５０に供給する電源部４３をさらに備える。電源部４３は制御装置５０の他に、操作部４１および報知部４２と電気的に接続されている。
【００３１】
制御装置５０は、入力された信号を信号処理する信号処理部５１、各角速度センサー３０の検出結果に基づいて各電極２１，２２から出力される電気刺激を制御する制御部５２、および、予め設定された情報を記憶する記憶部５３を備える。制御部５２は例えば、一方のサポーター１０（図１参照）に取り付けられた角速度センサー３０の検出結果に基づいて、そのサポーター１０に取り付けられた電極２１，２２を制御する。
【００３２】
信号処理部５１は角速度センサー３０から入力された信号を信号処理することにより正弦波信号を生成する。信号処理は、高周波成分のノイズの除去、移動平均値の算出、および、周波数解析等を含む。信号処理部５１は、生成した正弦波信号から得られる検出値である角速度を制御部５２に出力する。制御部５２は、信号処理部５１から取得した角速度に基づいて各電極２１，２２から出力される電気刺激を制御する。
【００３３】
記憶部５３は、各電極２１，２２の出力状態を制御するために角速度と対比される第１の閾値Ｔ１、および、各電極２１，２２の出力状態を制御するために角速度と対比され、第１の閾値Ｔ１よりも小さい第２の閾値Ｔ２を記憶している。第１の閾値Ｔ１の符号と第２の閾値Ｔ２の符号とは反対である。すなわち、第１の閾値Ｔ１は正の領域に存在し、第２の閾値Ｔ２は負の領域に存在する。
【００３４】
制御部５２は、記憶部５３から各閾値Ｔ１，Ｔ２を読み込み、角速度が第１の閾値Ｔ１および第２の閾値Ｔ２の一方の閾値を通過してから他方の閾値に到達したことに基づいて電極２１，２２から電気刺激を出力させる。具体的には、制御部５２は角速度が第２の閾値Ｔ２を通過してから第１の閾値Ｔ１に到達したと判定することにより、第１の電極２１から電気刺激を出力させる。このため、拮抗筋である大腿四頭筋ＭＦ（図１参照）に電気刺激が与えられる。そして、制御部５２は、第１の電極２１に電気刺激を出力させている場合に角速度が第２の閾値Ｔ２に到達したことに基づいて第１の電極２１の出力を停止させる。
【００３５】
一方、制御部５２は角速度が第１の閾値Ｔ１を通過してから第２の閾値Ｔ２に到達したと判定することにより、第２の電極２２から電気刺激を出力させる。このため、拮抗筋である大腿二頭筋ＭＴ（図１参照）に電気刺激が与えられる。そして、制御部５２は、第２の電極２２に電気刺激を出力させている場合に角速度が第１の閾値Ｔ１に到達したことに基づいて第２の電極２２の出力を停止させる。このように、制御部５２は角速度と各閾値Ｔ１，Ｔ２との関係に基づいて電極２１，２２から出力される電気刺激を制御する電気刺激制御を実行する。なお、屈伸運動の開始時は角速度が実質的に０を取るため、制御部５２は角速度が第１の閾値Ｔ１および第２の閾値Ｔ２の一方の閾値に到達したことに基づいて、到達した閾値Ｔ１，Ｔ２と対応する電極２１，２２から電気刺激を出力させる。
【００３６】
制御部５２は時間を計測するタイマー（図示略）を含む。制御部５２は第１の電極２１の出力を停止している場合に角速度が第２の閾値Ｔ２を通過してから第１の閾値Ｔ１に到達したことに基づいて、第１の電極２１の出力を停止してから経過した時間である停止後時間ＳＡ１をタイマーにより算出する。また、制御部５２は第２の電極２２の出力を停止している場合に角速度が第１の閾値Ｔ１を通過してから第２の閾値Ｔ２に到達したことに基づいて、第２の電極２２の出力を停止してから経過した時間である停止後時間ＳＡ２をタイマーにより算出する。制御部５２は、算出した停止後時間ＳＡ１，ＳＡ２が予め設定された所定の停止後時間よりも短い場合、電極２１，２２の出力を停止した状態を維持する停止維持制御を実行する。なお、所定の停止後時間は記憶部５３に記憶されている。
【００３７】
制御部５２は、角速度が０を含む所定の範囲に含まれる時間が継続した時間である継続時間をタイマーにより算出する。所定の範囲の一例は第１の閾値Ｔ１および第２の閾値Ｔ２により規定される範囲である。制御部５２は継続時間が予め設定された所定の時間である判定時間ＰＡに到達したことに基づいて電極２１，２２の出力を停止させる出力停止制御を実行する。なお、判定時間ＰＡは記憶部５３に記憶されている。制御部５２は例えば電気刺激制御、停止維持制御、および、出力停止制御を含む第１の制御を実行し、各電極２１，２２から出力される電気刺激を制御する。
【００３８】
図３は、第１の制御が実行されるときのトレーニングに関する角速度と電極２１，２２の出力状態との関係の一例を示す。なお、図３（ａ）は角速度の経時変化を示し、図３（ｂ）は第１の電極２１の出力状態を示し、図３（ｃ）は第２の電極２２の出力状態を示す。また、屈伸運動時においては各角速度センサー３０の検出結果が実質的に同じになるため、一方の角速度センサー３０から取得した角速度とその角速度センサー３０と対応する電極２１，２２との関係について説明する。
【００３９】
時刻ｔ１において、電気刺激装置１を利用するユーザーは操作部４１により電気刺激装置１の電源をオフからオンに切り替える。電気刺激装置１の電源がオンに設定されることにより、各角速度センサー３０が大腿の角速度が反映された信号を制御部５２に出力し始める。そして、ユーザーは例えば起立した状態から屈伸運動を周期的に実施するトレーニングを開始する。
【００４０】
時刻ｔ２において、制御部５２は角速度が第１の閾値Ｔ１未満の大きさから第１の閾値Ｔ１以上の大きさに変化したと判定する。すなわち、制御部５２は角速度が第１の閾値Ｔ１に到達したと判定する。このため、制御部５２は角速度が第１の閾値Ｔ１に到達したことに基づいて第１の電極２１から電気刺激を出力させる。
【００４１】
時刻ｔ３において、制御部５２は角速度が第１の閾値Ｔ１以上の大きさから第２の閾値Ｔ２以下の大きさに変化したと判定する。すなわち、制御部５２は角速度が第１の閾値Ｔ１を通過してから第２の閾値Ｔ２に到達したと判定する。このため、制御部５２は角速度が第２の閾値Ｔ２に到達したことに基づいて第１の電極２１の出力を停止させるとともに、第２の電極２２から電気刺激を出力させる。
【００４２】
時刻ｔ４において、制御部５２は角速度が第２の閾値Ｔ２以下の大きさから第１の閾値Ｔ１以上の大きさに変化したと判定する。すなわち、制御部５２は角速度が第２の閾値Ｔ２を通過してから第１の閾値Ｔ１に到達したと判定する。また、制御部５２は時刻ｔ３から時刻ｔ４までに経過した時間である停止後時間ＳＡ１を算出し、停止後時間ＳＡ１と予め設定された所定の停止後時間とを比較する。
【００４３】
制御部５２は停止後時間ＳＡ１が所定の停止後時間よりも長いと判定した場合、角速度が第１の閾値Ｔ１に到達したことに基づいて第１の電極２１から電気刺激を出力させる。一方、制御部５２は停止後時間ＳＡ１が所定の停止後時間よりも短いと判定した場合、第１の電極２１の出力を停止した状態を維持する。このため、制御部５２は時刻ｔ４において、停止後時間ＳＡ１が所定の停止後時間よりも長いと判定することにより、角速度が第１の閾値Ｔ１に到達したことに基づいて第２の電極２２の出力を停止させるとともに、第１の電極２１から電気刺激を出力させる。
【００４４】
時刻ｔ５において、制御部５２は角速度が第１の閾値Ｔ１を通過してから第２の閾値Ｔ２に到達したと判定する。また、制御部５２は時刻ｔ４から時刻ｔ５までに経過した時間である停止後時間ＳＡ２を算出し、停止後時間ＳＡ２と予め設定された所定の停止後時間とを比較する。
【００４５】
制御部５２は停止後時間ＳＡ２が所定の停止後時間よりも長いと判定した場合、角速度が第２の閾値Ｔ２に到達したことに基づいて第２の電極２２から電気刺激を出力させる。一方、制御部５２は停止後時間ＳＡ２が所定の停止後時間よりも短いと判定した場合、第２の電極２２の出力を停止した状態を維持する。このため、制御部５２は停止後時間ＳＡ２が所定の停止後時間よりも短いと判定することにより、角速度が第２の閾値Ｔ２に到達したことに基づいて第１の電極２１の出力を停止させるとともに、第２の電極２２の出力を停止した状態を維持する。
【００４６】
時刻ｔ６において、制御部５２は角速度が第２の閾値Ｔ２を通過してから第１の閾値Ｔ１に到達したと判定する。また、制御部５２は時刻ｔ４において実施する処理と同様に停止後時間ＳＡ１を算出し、停止後時間ＳＡ１と所定の停止後時間とを比較する。制御部５２は停止後時間ＳＡ１が所定の停止後時間よりも短いと判定することにより、角速度が第１の閾値Ｔ１に到達したことに基づいて第２の電極２２の出力を停止した状態を維持するとともに、第１の電極２１の出力も停止した状態を維持する。
【００４７】
時刻ｔ７において、制御部５２は角速度が第１の閾値Ｔ１を通過してから第２の閾値Ｔ２に到達したと判定する。また、制御部５２は時刻ｔ５において実施する処理と同様に停止後時間ＳＡ２を算出し、停止後時間ＳＡ２と所定の停止後時間とを比較する。制御部５２は停止後時間ＳＡ２が所定の停止後時間よりも長いと判定することにより、角速度が第２の閾値Ｔ２に到達したことに基づいて第１の電極２１の出力を停止した状態を維持するとともに、第２の電極２２から電気刺激を出力させる。
【００４８】
時刻ｔ８において、制御部５２は角速度が所定の範囲に含まれる状態が継続した時間である継続時間が判定時間ＰＡに到達したと判定する。制御部５２は継続時間が判定時間ＰＡに到達したことに基づいて第２の電極２２の出力を停止させる。なお、制御部５２は角速度が第１の閾値Ｔ１以下の大きさ、または、第２の閾値Ｔ２以上の大きさに変化する毎に継続時間を算出し、継続時間と判定時間ＰＡとの関係を随時判定している。
【００４９】
時刻ｔ９において、制御部５２は角速度が第２の閾値Ｔ２を通過してから第１の閾値Ｔ１に到達したと判定する。また、制御部５２は時刻ｔ４において実施する処理と同様に停止後時間ＳＡ１を算出し、停止後時間ＳＡ１と所定の停止後時間とを比較する。制御部５２は停止後時間ＳＡ１が所定の停止後時間よりも長いと判定することにより、角速度が第１の閾値Ｔ１に到達したことに基づいて第２の電極の出力を停止した状態を維持するとともに、第１の電極２１から電気刺激を出力させる。
【００５０】
このように、制御部５２は角速度と各閾値Ｔ１，Ｔ２との関係、停止後時間ＳＡ１，ＳＡ２と所定の停止後時間との関係、および、継続時間と判定時間ＰＡとの関係に基づいて第１の制御を実行する。なお、時刻ｔ９以降においても屈伸運動が継続される場合、制御部５２は時刻ｔ４〜ｔ９に実施する処理と同様の処理を繰り返し実行する。
【００５１】
図１および図２を参照して、電気刺激装置１の作用について説明する。
電気刺激装置１を利用するユーザーは、右脚用のサポーター１０を右脚の大腿に装着し、左脚用のサポーター１０を左脚の大腿に装着する。このとき、第１の電極２１が大腿四頭筋ＭＦと対向する位置に配置され、第２の電極２２が大腿二頭筋ＭＴと対向する位置に配置されるように各サポーター１０が大腿に装着される。そして、ユーザーは例えば衣服等にコントローラー４０を取り付ける。
【００５２】
ユーザーはトレーニングを開始する前において、操作部４１により電気刺激装置１の電源をオフからオンに切り替える。電気刺激装置１の電源がオンに設定されることにより、各角速度センサー３０が大腿の角速度が反映された信号を制御部５２に出力し始める。そして、ユーザーは例えば起立した状態から屈伸運動を開始する。
【００５３】
制御部５２は角速度センサー３０から取得した角速度と各閾値Ｔ１，Ｔ２との関係に基づいて第１の制御を実行する。このため、ユーザーの膝関節が屈曲しているときに第１の電極２１から拮抗筋である大腿四頭筋ＭＦに電気刺激が与えられ、ユーザーの膝関節が伸展しているときに第２の電極２２から拮抗筋である大腿二頭筋ＭＴに電気刺激が与えられる。このため、屈伸運動によるトレーニング効果が高められる。
【００５４】
実施の形態１の制御装置５０によれば、さらに以下の効果が得られる。
（１）電気刺激装置１の制御装置５０によれば、角速度と１つの閾値との関係に基づいて大腿に与えられる電気刺激の出力および停止を制御する別の電気刺激装置と比較して、以下のような効果が得られる。
【００５５】
トレーニング中のユーザーの動作が安定しないことがある。例えば、ユーザーが屈伸運動している場合、上半身が揺れることにより理想的な屈伸運動における身体の動作と実際の身体の動作とが相違する。別の電気刺激装置がトレーニングに用いられる場合に上述のようなユーザーの動作が安定しない状態が生じたとき、角速度が閾値を上回り、その角速度が閾値を再び下回る状態が短い周期で繰り返されるおそれがある。この場合、大腿に与えられる電気刺激の出力および停止も短い周期で繰り返され、ユーザーが不快感を覚えやすい。
【００５６】
制御装置５０によれば、角速度と第１の閾値Ｔ１および第２の閾値Ｔ２との関係に基づいて電極２１，２２から出力される電気刺激を制御する電気刺激制御が実行される。このため、ユーザーの不安定な動作により角速度が変動し、角速度が例えば第１の閾値Ｔ１を跨いで変動したとしても、その角速度が第２の閾値Ｔ２に到達しなければ第２の電極２２から電気刺激が出力されない。なお、第１の電極２１においても同様である。このため、電気刺激の出力および停止が短い周期で繰り返されるおそれが低減され、ユーザーに不快感が与えられにくい。
【００５７】
（２）制御装置５０によれば、第１の閾値Ｔ１または第２の閾値Ｔ２が電極２１，２２により電気刺激を出力させるためだけではなく、電極２１，２２の出力を停止させるためにも用いられる。このため、制御装置５０に予め記憶することが求められる情報の量が削減される。
【００５８】
（３）屈伸運動は大腿が初期位置から折り返し位置まで動作する第１の期間、および、大腿が折り返し位置から初期位置まで動作する第２の期間を含む。ユーザーの不安定な動作の典型的な例は、第１の期間内または第２の期間内において大腿の動作の速度が変動する動作である。一方、制御装置５０によれば、第１の閾値Ｔ１の符号と第２の閾値Ｔ２の符号とが反対である。このため、ユーザーの不安定な動作により角速度が変動したとしても、電気刺激の出力および停止が短い周期で繰り返されるおそれが一層低減される。
【００５９】
（４）ユーザーの動作が停止している場合、角速度が０を含む所定の範囲を取る状態が継続される。制御装置５０はこの点を踏まえ、角速度が０を含む所定の範囲に含まれる時間が継続した時間である継続時間が予め設定された判定時間ＰＡに到達したことに基づいて電極２１，２２の出力を停止させる出力停止制御を実行している。このため、ユーザーの動作が停止している場合に電極２１，２２から電気刺激が出力されない。このため、ユーザーに不快感が与えられにくい。
【００６０】
（５）ユーザーの動作が不安定な場合、大腿が短い周期で振動するため、例えば停止後時間ＳＡ１，ＳＡ２が短くなる。制御装置５０はこの点を踏まえ、停止後時間ＳＡ１，ＳＡ２が予め設定された所定の停止後時間よりも短い場合、電極２１，２２の出力を停止した状態を維持する停止維持制御を実行している。このため、ユーザーの不安定な動作により角速度が短い周期で変動したとしても、電気刺激の出力および停止が短い周期で繰り返されにくい。
【００６１】
（実施の形態２）
実施の形態２の電気刺激装置１の制御装置５０は、以下に説明する点において実施の形態１の電気刺激装置１の制御装置５０と相違し、その他の点において実施の形態１の電気刺激装置１の制御装置５０と実質的に同じ構成を備える。なお、実施の形態２の電気刺激装置１の制御装置５０の説明は、実施の形態１の電気刺激装置１の制御装置５０と共通する構成に同一の符号を付し、その構成の説明の一部または全部を省略する。
【００６２】
制御部５２は第１の電極２１の出力を停止している場合に角速度が第２の閾値Ｔ２を通過してから第１の閾値Ｔ１に到達したことに基づいて、最後に第１の電極２１により電気刺激を出力させ始めてから経過した時間である出力後時間ＥＡ１をタイマーにより算出する。すなわち、出力後時間ＥＡ１は第１の電極２１から電気刺激が出力されてから、次に第１の電極２１から電気刺激が出力されるまでの時間である。
【００６３】
また、制御部５２は第２の電極２２の出力を停止している場合に角速度が第１の閾値Ｔ１を通過してから第２の閾値Ｔ２に到達したことに基づいて、最後に第２の電極２２により電気刺激を出力させ始めてから経過した時間である出力後時間ＥＡ２をタイマーにより算出する。すなわち、出力後時間ＥＡ２は第２の電極２２から電気刺激が出力されてから、次に第２の電極２２から電気刺激が出力されるまでの時間である。
【００６４】
制御部５２は、算出した出力後時間ＥＡ１，ＥＡ２が所定の出力後時間よりも短い場合、電極２１，２２の出力を停止した状態を維持する別の停止維持制御を実行する。なお、所定の出力後時間は記憶部５３に記憶されている。制御部５２は例えば、電気刺激制御、別の停止維持制御、および、出力停止制御を含む第２の制御を実行し、各電極２１，２２から出力される電気刺激を制御する。
【００６５】
図４は、第２の制御が実行されるときのトレーニングに関する角速度と電極２１，２２の出力状態との関係の一例を示す。なお、図４（ａ）は角速度の経時変化を示し、図４（ｂ）は第１の電極２１の出力状態を示し、図４（ｃ）は第２の電極２２の出力状態を示す。また、屈伸運動時においては各角速度センサー３０の検出結果が実質的に同じになるため、一方の角速度センサー３０から取得した角速度とその角速度センサー３０と対応する電極２１，２２との関係について説明する。
【００６６】
時刻ｔ１１において、電気刺激装置１を利用するユーザーは操作部４１により電気刺激装置１の電源をオフからオンに切り替える。電気刺激装置１の電源がオンに設定されることにより、各角速度センサー３０が大腿の角速度が反映された信号を制御部５２に出力し始める。そして、ユーザーは例えば起立した状態から屈伸運動を周期的に実施するトレーニングを開始する。
【００６７】
時刻ｔ１２において、制御部５２は図３に示される時刻ｔ２において実施する処理と実質的に同じ処理を実行する。時刻ｔ１３において、制御部５２は図３に示される時刻ｔ３において実施する処理と実質的に同じ処理を実行する。
【００６８】
時刻ｔ１４において、制御部５２は角速度が第２の閾値Ｔ２を通過してから第１の閾値Ｔ１に到達したと判定する。また、制御部５２は時刻ｔ１２から時刻ｔ１４までに経過した時間である出力後時間ＥＡ１を算出し、出力後時間ＥＡ１と予め設定された所定の出力後時間とを比較する。
【００６９】
制御部５２は出力後時間ＥＡ１が所定の出力後時間よりも長いと判定した場合、角速度が第１の閾値Ｔ１に到達したことに基づいて第１の電極２１から電気刺激を出力させる。一方、制御部５２は出力後時間ＥＡ１が所定の出力後時間よりも短いと判定した場合、第１の電極２１の出力を停止した状態を維持する。このため、制御部５２は時刻ｔ１４において、出力後時間ＥＡ１が所定の出力後時間よりも長いと判定することにより、角速度が第１の閾値Ｔ１に到達したことに基づいて第２の電極２２の出力を停止させるとともに、第１の電極２１から電気刺激を出力させる。
【００７０】
時刻ｔ１５において、制御部５２は角速度が第１の閾値Ｔ１を通過してから第２の閾値Ｔ２に到達したと判定する。また、制御部５２は時刻ｔ１３から時刻ｔ１５までに経過した時間である出力後時間ＥＡ２を算出し、出力後時間ＥＡ２と予め設定された所定の出力後時間とを比較する。
【００７１】
制御部５２は出力後時間ＥＡ２が所定の出力後時間よりも長いと判定した場合、角速度が第２の閾値Ｔ２に到達したことに基づいて第２の電極２２から電気刺激を出力させる。一方、制御部５２は出力後時間ＥＡ２が所定の出力後時間よりも短いと判定した場合、第２の電極２２の出力を停止した状態を維持する。このため、制御部５２は時刻ｔ１５において、出力後時間ＥＡ２が所定の出力後時間よりも長いと判定することにより、角速度が第２の閾値Ｔ２に到達したことに基づいて第１の電極２１の出力を停止させるとともに、第２の電極２２から電気刺激を出力させる。
【００７２】
時刻ｔ１６において、制御部５２は角速度が第２の閾値Ｔ２を通過してから第１の閾値Ｔ１に到達したと判定する。また、制御部５２は時刻ｔ１４において実施する処理と同様に出力後時間ＥＡ１を算出し、出力後時間ＥＡ１と所定の出力後時間とを比較する。制御部５２は出力後時間ＥＡ１が所定の出力後時間よりも短いと判定することにより、角速度が第１の閾値Ｔ１に到達したことに基づいて第２の電極２２の出力を停止させるとともに、第１の電極２１の出力を停止した状態を維持する。
【００７３】
時刻ｔ１７において、制御部５２は角速度が第１の閾値Ｔ１を通過してから第２の閾値Ｔ２に到達したと判定する。また、制御部５２は時刻ｔ１５において実施する処理と同様に出力後時間ＥＡ２を算出し、出力後時間ＥＡ２と所定の出力後時間とを比較する。制御部５２は出力後時間ＥＡ２が所定の出力後時間よりも長いと判定することにより、角速度が第２の閾値Ｔ２に到達したことに基づいて第１の電極２１の出力を停止した状態を維持するとともに、第２の電極２２から電気刺激を出力させる。
【００７４】
時刻ｔ１８において、制御部５２は図３に示される時刻ｔ８において実施する処理と実質的に同じ処理を実行する。時刻ｔ１９において、制御部５２は角速度が第２の閾値Ｔ２を通過してから第１の閾値Ｔ１に到達したと判定する。また、制御部５２は時刻ｔ１４において実施する処理と同様に出力後時間ＥＡ１を算出し、出力後時間ＥＡ１と所定の出力後時間とを比較する。制御部５２は出力後時間ＥＡ１が所定の出力後時間よりも長いと判定することにより、角速度が第１の閾値Ｔ１に到達したことに基づいて第２の電極の出力を停止した状態を維持するとともに、第１の電極２１から電気刺激を出力させる。
【００７５】
このように、制御部５２は角速度と各閾値Ｔ１，Ｔ２との関係、出力後時間ＥＡ１，ＥＡ２と所定の出力後時間との関係、および、継続時間と判定時間ＰＡとの関係に基づいて第２の制御を実行する。なお、時刻ｔ１９以降においても屈伸運動が継続される場合、制御部５２は時刻ｔ１４〜ｔ１９に実施する処理と同様の処理を繰り返し実行する。
【００７６】
実施の形態２の制御装置５０によれば、実施の形態１により得られる（１）〜（４）の効果に加えて、さらに以下の効果が得られる。
（６）ユーザーの動作が不安定な場合、大腿が短い周期で振動するため、例えば出力後時間ＥＡ１，ＥＡ２が短くなる。制御装置５０はこの点を踏まえ、出力後時間ＥＡ１，ＥＡ２が予め設定された所定の出力後時間よりも短い場合、電極２１，２２の出力を停止した状態を維持する別の停止維持制御を実行している。このため、ユーザーの不安定な動作により角速度が短い周期で変動したとしても、電気刺激の出力および停止が短い周期で繰り返されにくい。
【００７７】
（実施の形態３）
実施の形態３の電気刺激装置１の制御装置５０は、以下に説明する点において実施の形態１の電気刺激装置１の制御装置５０と相違し、その他の点において実施の形態１の電気刺激装置１の制御装置５０と実質的に同じ構成を備える。なお、実施の形態３の電気刺激装置１の制御装置５０の説明は、実施の形態１の電気刺激装置１の制御装置５０と共通する構成に同一の符号を付し、その構成の説明の一部または全部を省略する。
【００７８】
制御部５２は、角速度が０を含む所定の範囲に含まれる時間が継続した時間である継続時間をタイマーにより算出する。所定の範囲の一例は、第１の閾値Ｔ１よりも大きい上限閾値ＴＵ、および、第２の閾値Ｔ２よりも小さい下限閾値ＴＤにより規定される範囲である。制御部５２は継続時間が予め設定された所定の時間である判定時間ＰＢに到達したことに基づいて電極２１，２２の出力を停止させる別の出力停止制御を実行する。なお、判定時間ＰＢは記憶部５３に記憶されている。制御部５２は例えば電気刺激制御および別の出力停止制御を含む第３の制御を実行し、各電極２１，２２から出力される電気刺激を制御する。
【００７９】
図５は、第３の制御が実行されるときのトレーニングに関する角速度と電極２１，２２の出力状態との関係の一例を示す。なお、図５（ａ）は角速度の経時変化を示し、図５（ｂ）は第１の電極２１の出力状態を示し、図５（ｃ）は第２の電極２２の出力状態を示す。また、屈伸運動時においては各角速度センサー３０の検出結果が実質的に同じになるため、一方の角速度センサー３０から取得した角速度とその角速度センサー３０と対応する電極２１，２２との関係について説明する。
【００８０】
時刻ｔ２１において、電気刺激装置１を利用するユーザーは操作部４１により電気刺激装置１の電源をオフからオンに切り替える。電気刺激装置１の電源がオンに設定されることにより、各角速度センサー３０が大腿の角速度が反映された信号を制御部５２に出力し始める。そして、ユーザーは例えば起立した状態から屈伸運動を周期的に実施するトレーニングを開始する。
【００８１】
時刻ｔ２２において、制御部５２は角速度が第１の閾値Ｔ１に到達したと判定する。このため、制御部５２は第１の電極２１から電気刺激を出力させる。時刻ｔ２３において、制御部５２は角速度が第１の閾値Ｔ１を通過してから第２の閾値Ｔ２に到達したと判定する。このため、制御部５２は角速度が第２の閾値Ｔ２に到達したことに基づいて第１の電極２１の出力を停止させるとともに、第２の電極２２から電気刺激を出力させる。
【００８２】
時刻ｔ２４において、制御部５２は角速度が第２の閾値Ｔ２を通過してから第１の閾値Ｔ１に到達したと判定する。このため、制御部５２は角速度が第１の閾値Ｔ１に到達したことに基づいて第２の電極２２の出力を停止させるとともに、第１の電極２１から電気刺激を出力させる。
【００８３】
時刻ｔ２５において、制御部５２は時刻ｔ２３において実施する処理と実質的に同じ処理を実行する。時刻ｔ２６において、制御部５２は時刻ｔ２４において実施する処理と実質的に同じ処理を実行する。
【００８４】
時刻ｔ２７において、制御部５２は角速度が所定の範囲に含まれる状態が継続した時間である継続時間が判定時間ＰＢに到達したと判定する。制御部５２は継続時間が判定時間ＰＢに到達したことに基づいて第１の電極２１の出力を停止させる。制御部５２は角速度が上限閾値ＴＵ以上の大きさ、または、下限閾値ＴＤ以下の大きさに変化するまで電極２１，２２の出力を停止した状態を維持する。なお、制御部５２は角速度が上限閾値ＴＵ以下の大きさ、または、下限閾値ＴＤ以上の大きさに変化する毎に継続時間を算出し、継続時間と判定時間ＰＢとの関係を随時判定している。
【００８５】
時刻ｔ２８において、制御部５２は角速度が上限閾値ＴＵ以上の大きさに変化した後、角速度が第１の閾値Ｔ１を通過してから第２の閾値Ｔ２に到達したと判定する。このため、制御部５２は角速度が第２の閾値Ｔ２に到達したことに基づいて第１の電極２１の出力を停止した状態を維持するとともに、第２の電極２２から電気刺激を出力させる。
【００８６】
このように、制御部５２は角速度と各閾値Ｔ１，Ｔ２との関係、および、継続時間と判定時間ＰＢとの関係に基づいて第３の制御を実行する。なお、時刻ｔ２８以降においても屈伸運動が継続される場合、制御部５２は時刻ｔ２３〜ｔ２８に実施する処理と同様の処理を繰り返し実行する。また、実施の形態３の制御装置５０によれば、実施の形態１により得られる（１）〜（４）の効果と実質的に同じ効果が得られる。
【００８７】
（実施の形態４）
実施の形態４の電気刺激装置１の制御装置５０は、以下に説明する点において実施の形態１の電気刺激装置１の制御装置５０と相違し、その他の点において実施の形態１の電気刺激装置１の制御装置５０と実質的に同じ構成を備える。なお、実施の形態４の電気刺激装置１の制御装置５０の説明は、実施の形態１の電気刺激装置１の制御装置５０と共通する構成に同一の符号を付し、その構成の説明の一部または全部を省略する。
【００８８】
記憶部５３は、第１の電極２１の出力状態を制御するために角速度と対比される第１の出力閾値ＴＥ１、および、第１の電極２１の出力状態を制御するために角速度と対比され、第１の出力閾値ＴＥ１よりも小さい第１の停止閾値ＴＳ１を記憶している。第１の出力閾値ＴＥ１の符号と第１の停止閾値ＴＳ１の符号とは反対である。すなわち、第１の出力閾値ＴＥ１は正の領域に存在し、第１の停止閾値ＴＳ１は負の領域に存在する。
【００８９】
制御部５２は記憶部５３から各閾値ＴＥ１，ＴＳ１を読み込み、角速度が第１の停止閾値ＴＳ１を通過してから第１の出力閾値ＴＥ１に到達したことに基づいて第１の電極２１から電気刺激を出力させる。このため、拮抗筋である大腿四頭筋ＭＦに電気刺激が与えられる。そして、制御部５２は、第１の電極２１に電気刺激を出力させている場合に角速度が第１の停止閾値ＴＳ１に到達したことに基づいて第１の電極２１の出力を停止させる。
【００９０】
記憶部５３はさらに、第２の電極２２の出力状態を制御するために角速度と対比される第２の出力閾値ＴＥ２、および、第２の電極２２の出力状態を制御するために角速度と対比され、第２の出力閾値ＴＥ２よりも大きい第２の停止閾値ＴＳ２を記憶している。第２の出力閾値ＴＥ２の符号と第２の停止閾値ＴＳ２の符号とは反対である。すなわち、第２の出力閾値ＴＥ２は負の領域に存在し、第２の停止閾値ＴＳ２は正の領域に存在する。また、第１の出力閾値ＴＥ１は例えば第２の停止閾値ＴＳ２よりも大きく、第２の出力閾値ＴＥ２は例えば第１の停止閾値ＴＳ１よりも小さい。
【００９１】
制御部５２は記憶部５３から各閾値ＴＥ２，ＴＳ２を読み込み、角速度が第２の停止閾値ＴＳ２を通過してから第２の出力閾値ＴＥ２に到達したことに基づいて第２の電極２２から電気刺激を出力させる。このため、拮抗筋である大腿二頭筋ＭＴに電気刺激が与えられる。そして、制御部５２は、第２の電極２２に電気刺激を出力させている場合に角速度が第２の停止閾値ＴＳ２に到達したことに基づいて第２の電極２２の出力を停止させる。このように、制御部５２は角速度と各閾値ＴＥ１，ＴＳ１との関係、および、角速度と各閾値ＴＥ２，ＴＳ２との関係に基づいて電極２１，２２から出力される電気刺激を制御する別の電気刺激制御を含む第４の制御を実行する。
【００９２】
図６は、第４の制御が実行されるときのトレーニングに関する角速度と電極２１，２２の出力状態との関係の一例を示す。なお、図６（ａ）は角速度の経時変化を示し、図６（ｂ）は第１の電極２１の出力状態を示し、図６（ｃ）は第２の電極２２の出力状態を示す。また、屈伸運動時においては各角速度センサー３０の検出結果が実質的に同じになるため、一方の角速度センサー３０から取得した角速度とその角速度センサー３０と対応する電極２１，２２との関係について説明する。
【００９３】
時刻ｔ３１において、電気刺激装置１を利用するユーザーは操作部４１により電気刺激装置１の電源をオフからオンに切り替える。電気刺激装置１の電源がオンに設定されることにより、各角速度センサー３０が大腿の角速度が反映された信号を制御部５２に出力し始める。そして、ユーザーは例えば起立した状態から屈伸運動を周期的に実施するトレーニングを開始する。
【００９４】
時刻ｔ３２において、制御部５２は角速度が第１の出力閾値ＴＥ１に到達したと判定する。このため、制御部５２は第１の電極２１から電気刺激を出力させる。時刻ｔ３３において、制御部５２は角速度が第１の停止閾値ＴＳ１に到達したと判定する。このため、制御部５２は第１の電極２１の出力を停止させる。
【００９５】
時刻ｔ３４において、制御部５２は角速度が第２の停止閾値ＴＳ２を通過してから第２の出力閾値ＴＥ２に到達したと判定する。このため、制御部５２は第２の電極２２から電気刺激を出力させる。時刻ｔ３５において、制御部５２は角速度が第２の停止閾値ＴＳ２に到達したと判定する。このため、制御部５２は第２の電極２２の出力を停止させる。
【００９６】
このように、制御部５２は角速度と各閾値ＴＥ１，ＴＳ１との関係、および、角速度と各閾値ＴＥ２，ＴＳ２との関係に基づいて第４の制御を実行する。なお、時刻ｔ３５以降においても屈伸運動が継続される場合、制御部５２は時刻ｔ３２〜ｔ３５に実施する処理と同様の処理を繰り返し実施する。また、実施の形態４の制御装置５０によれば、実施の形態１により得られる（１）〜（３）の効果と実質的に同じ効果が得られる。
【００９７】
（実施の形態５）
実施の形態５の電気刺激装置１の制御装置５０は、以下に説明する点において実施の形態４の電気刺激装置１の制御装置５０と相違し、その他の点において実施の形態４の電気刺激装置１の制御装置５０と実質的に同じ構成を備える。なお、実施の形態５の電気刺激装置１の制御装置５０の説明は、実施の形態４の電気刺激装置１の制御装置５０と共通する構成に同一の符号を付し、その構成の説明の一部または全部を省略する。
【００９８】
記憶部５３は、第１の電極２１の出力状態を制御するために角速度と対比される第１の出力閾値ＴＥ１、および、第１の電極２１の出力状態を制御するために角速度と対比され、第１の出力閾値ＴＥ１よりも小さい第１の停止閾値ＴＳ１を記憶している。第１の出力閾値ＴＥ１の符号と第１の停止閾値ＴＳ１の符号とは同じであり、例えば互いに正の領域に存在する。
【００９９】
記憶部５３はさらに、第２の電極２２の出力状態を制御するために角速度と対比される第２の出力閾値ＴＥ２、および、第２の電極２２の出力状態を制御するために角速度と対比され、第２の出力閾値ＴＥ２よりも大きい第２の停止閾値ＴＳ２を記憶している。第２の出力閾値ＴＥ２の符号と第２の停止閾値ＴＳ２の符号とは同じであり、互いに負の領域に存在する。このように、制御部５２は角速度と各閾値ＴＥ１，ＴＳ１との関係、および、角速度と各閾値ＴＥ２，ＴＳ２との関係に基づいて電極２１，２２から出力される電気刺激を制御するさらに別の電気刺激制御を含む第５の制御を実行する。
【０１００】
図７は、第５の制御が実行されるときのトレーニングに関する角速度と電極２１，２２の出力状態との関係の一例を示す。なお、図７（ａ）は角速度の経時変化を示し、図７（ｂ）は第１の電極２１の出力状態を示し、図７（ｃ）は第２の電極２２の出力状態を示す。また、屈伸運動時においては各角速度センサー３０の検出結果が実質的に同じになるため、一方の角速度センサー３０から取得した角速度とその角速度センサー３０と対応する電極２１，２２との関係について説明する。
【０１０１】
時刻ｔ４１において、電気刺激装置１を利用するユーザーは操作部４１により電気刺激装置１の電源をオフからオンに切り替える。電気刺激装置１の電源がオンに設定されることにより、各角速度センサー３０が大腿の角速度が反映された信号を制御部５２に出力し始める。そして、ユーザーは例えば起立した状態から屈伸運動を周期的に実施するトレーニングを開始する。
【０１０２】
時刻ｔ４２において、制御部５２は角速度が第１の出力閾値ＴＥ１に到達したと判定する。このため、制御部５２は第１の電極２１から電気刺激を出力させる。時刻ｔ４３において、制御部５２は角速度が第１の停止閾値ＴＳ１に到達したと判定する。このため、制御部５２は第１の電極２１の出力を停止させる。
【０１０３】
時刻ｔ４４において、制御部５２は角速度が第２の停止閾値ＴＳ２を通過してから第２の出力閾値ＴＥ２に到達したと判定する。このため、制御部５２は第２の電極２２から電気刺激を出力させる。時刻ｔ４５において、制御部５２は角速度が第２の停止閾値ＴＳ２に到達したと判定する。このため、制御部５２は第２の電極２２の出力を停止させる。
【０１０４】
このように、制御部５２は角速度と各閾値ＴＥ１，ＴＳ１との関係、および、角速度と各閾値ＴＥ２，ＴＳ２との関係に基づいて第５の制御を実行する。なお、時刻ｔ４５以降においても屈伸運動が継続される場合、制御部５２は時刻ｔ４２〜ｔ４５に実施する処理と同様の処理を繰り返し実施する。また、実施の形態５の制御装置５０によれば、実施の形態４により得られる効果と実質的に同じ効果が得られる。
【０１０５】
（実施の形態６）
実施の形態６の電気刺激装置１の制御装置５０は、以下に説明する点において実施の形態１の電気刺激装置１の制御装置５０と相違し、その他の点において実施の形態１の電気刺激装置１の制御装置５０と実質的に同じ構成を備える。なお、実施の形態６の電気刺激装置１の制御装置５０の説明は、実施の形態１の電気刺激装置１の制御装置５０と共通する構成に同一の符号を付し、その構成の説明の一部または全部を省略する。
【０１０６】
制御部５２は角速度と各閾値Ｔ１，Ｔ２との関係に基づいて電極２１，２２から出力される電気刺激を制御する電気刺激制御である第１の電気刺激制御を実行する。一方、ユーザーのトレーニングの動作の速度によっては角速度が大きく変化することがある。
【０１０７】
記憶部５３は第１の閾値Ｔ１および第２の閾値Ｔ２に加えて、各電極２１，２２の出力状態を制御するために角速度と対比される第３の閾値Ｔ３、および、各電極２１，２２の出力状態を制御するために角速度と対比され、第３の閾値Ｔ３よりも小さい第４の閾値Ｔ４を記憶している。第３の閾値Ｔ３の符号と第４の閾値Ｔ４の符号とは反対である。第３の閾値Ｔ３は例えば第１の閾値Ｔ１よりも大きく、第４の閾値Ｔ４は第２の閾値Ｔ２よりも小さい。制御部５２は記憶部５３から各閾値Ｔ３，Ｔ４を読み込み、角速度と各閾値Ｔ３，Ｔ４との関係に基づいて電極２１，２２から出力される電気刺激を制御する第２の電気刺激制御を実行する。第２の電気刺激制御は、例えば角速度が第３の閾値Ｔ３または第４の閾値Ｔ４に到達したことに基づいて、第１の電気刺激制御に代えて実行される。
【０１０８】
制御部５２は第１の電気刺激制御が実行されている場合において、角速度が第２の閾値Ｔ２を通過してから第１の閾値Ｔ１に到達し、さらに第３の閾値Ｔ３に到達したことに基づいて第１の電気刺激制御から第２の電気刺激制御に切り替える。そして、制御部５２は、第１の電極２１に電気刺激を出力させている場合に角速度が第４の閾値Ｔ４に到達したことに基づいて第１の電極２１の出力を停止させる。また、制御部５２は角速度が第４の閾値Ｔ４を通過してから第３の閾値Ｔ３に到達したことに基づいて第１の電極２１から電気刺激を出力させる。
【０１０９】
一方、制御部５２は第１の電気刺激制御が実行されている場合において、角速度が第１の閾値Ｔ１を通過してから第２の閾値Ｔ２に到達し、さらに第４の閾値Ｔ４に到達したことに基づいて第１の電気刺激制御から第２の電気刺激制御に切り替える。そして、制御部５２は、第２の電極２２に電気刺激を出力させている場合に角速度が第３の閾値Ｔ３に到達したことに基づいて第２の電極２２の出力を停止させる。また、制御部５２は角速度が第３の閾値Ｔ３を通過してから第４の閾値Ｔ４に到達したことに基づいて第２の電極２２から電気刺激を出力させる。なお、制御部５２は第２の電気刺激制御が実行されている場合において、角速度が第３の閾値Ｔ３および第４の閾値Ｔ４により規定される所定の範囲に含まれる状態が所定の時間継続した場合、第２の電気刺激制御から第１の電気刺激制御に切り替える。制御部５２は例えば第１の電気刺激制御および第２の電気刺激制御を含む第６の制御を実行し、各電極２１，２２から出力される電気刺激を制御する。
【０１１０】
図８は、第６の制御が実行されるときのトレーニングに関する角速度と電極２１，２２の出力状態との関係の一例を示す。なお、図８（ａ）は角速度の経時変化を示し、図８（ｂ）は第１の電極２１の出力状態を示し、図８（ｃ）は第２の電極２２の出力状態を示す。また、屈伸運動時においては各角速度センサー３０の検出結果が実質的に同じになるため、一方の角速度センサー３０から取得した角速度とその角速度センサー３０と対応する電極２１，２２との関係について説明する。
【０１１１】
時刻ｔ５１において、電気刺激装置１を利用するユーザーは操作部４１により電気刺激装置１の電源をオフからオンに切り替える。電気刺激装置１の電源がオンに設定されることにより、各角速度センサー３０が大腿の角速度が反映された信号を制御部５２に出力し始める。そして、ユーザーは例えば起立した状態から屈伸運動を周期的に実施するトレーニングを開始する。
【０１１２】
時刻ｔ５２において、制御部５２は角速度が第１の閾値Ｔ１に到達したと判定する。このため、制御部５２は第１の電極２１から電気刺激を出力させる。時刻ｔ５３において、制御部５２は角速度が第１の閾値Ｔ１を通過してから第２の閾値Ｔ２に到達したと判定する。このため、制御部５２は角速度が第２の閾値Ｔ２に到達したことに基づいて第１の電極２１の出力を停止させるとともに、第２の電極２２から電気刺激を出力させる。
【０１１３】
時刻ｔ５４において、制御部５２は角速度が第２の閾値Ｔ２を通過してから第１の閾値Ｔ１に到達したと判定する。このため、制御部５２は角速度が第１の閾値に到達したことに基づいて第２の電極２２の出力を停止させるとともに、第１の電極２１から電気刺激を出力させる。
【０１１４】
時刻ｔ５５において、制御部５２は時刻ｔ５３において実施する処理と実質的に同じ処理を実行する。時刻ｔ５６において、制御部５２は時刻ｔ５４において実施する処理と実質的に同じ処理を実行する。
【０１１５】
時刻ｔ５７において、制御部５２は角速度が第３の閾値Ｔ３に到達したと判定する。このため、制御部５２は第１の電気刺激制御から第２の電気刺激制御に切り替える。なお、制御部５２は時刻ｔ５７以降において、角速度が第３の閾値Ｔ３および第４の閾値Ｔ４により規定される所定の範囲に含まれる状態が所定の時間継続したと判定した場合、第２の電気刺激制御から第１の電気刺激制御に切り替える。
【０１１６】
時刻ｔ５８において、制御部５２は角速度が第３の閾値Ｔ３を通過してから第４の閾値Ｔ４に到達したと判定する。このため、制御部５２は角速度が第４の閾値Ｔ４に到達したことに基づいて第１の電極２１の出力を停止させるとともに、第２の電極２２から電気刺激を出力させる。
【０１１７】
時刻ｔ５９において、制御部５２は角速度が第４の閾値Ｔ４を通過してから第３の閾値Ｔ３に到達したと判定する。このため、制御部５２は角速度が第３の閾値Ｔ３に到達したことに基づいて第２の電極２２の出力を停止させるとともに、第１の電極２１から電気刺激を出力させる。
【０１１８】
このように、制御部５２は角速度と各閾値Ｔ１，Ｔ２との関係、および、角速度と各閾値Ｔ３，Ｔ４との関係に基づいて第６の制御を実行する。なお、時刻ｔ５９以降においても屈伸運動が継続される場合、制御部５２は時刻ｔ５３〜ｔ５９に実施する処理と同様の処理を繰り返し実行する。
【０１１９】
実施の形態６の制御装置５０によれば、実施の形態１により得られる（１）〜（３）に加えて、さらに以下の効果が得られる。
（７）トレーニングの動作の速度が高い場合、電気刺激の出力および停止が短い周期で繰り返されるおそれが高い。制御装置５０はこの点を踏まえ、トレーニングの動作の速度が高いと推定される場合に第１の電気刺激制御から第２の電気刺激制御に切り替えている。このため、トレーニングの動作の速度が高い場合においても第１の電気刺激制御が実行される場合と比較して、電気刺激の出力および停止が短い周期で繰り返されるおそれが一層低減される。
【０１２０】
（変形例）
上記各実施の形態に関する説明は本発明に従う電気刺激装置およびその制御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。本発明に従う電気刺激装置およびその制御装置は上記各実施の形態以外に例えば以下に示される上記各実施の形態の変形例、および、相互に矛盾しない少なくとも２つの変形例が組み合わせられた形態を取り得る。
【０１２１】
・実施の形態１の変形例の制御部５２は、第１の制御から停止維持制御および出力停止制御の少なくとも一方を省略した別の第１の制御を実行する。なお、第１の制御から停止維持制御および出力停止制御の両方が省略された別の第１の制御が実行される場合、制御部５２からタイマーを省略してもよい。
【０１２２】
第１の制御から停止維持制御が省略された別の第１の制御が実行される場合、以下に説明する点において第１の制御と相違し、その他の点において第１の制御と実質的に同じ制御が実行される。図３に示される時刻ｔ５において、制御部５２は角速度が第２の閾値Ｔ２に到達したことに基づいて第１の電極２１の出力を停止させるとともに、第２の電極２２から電気刺激を出力させる。図３に示される時刻ｔ６において、制御部５２は角速度が第１の閾値Ｔ１に到達したことに基づいて第２の電極２２の出力を停止させるとともに、第１の電極２１から電気刺激を出力させる。図３に示される時刻ｔ７において、制御部５２は角速度が第２の閾値Ｔ２に到達したことに基づいて第１の電極２１の出力を停止させるとともに、第２の電極２２から電気刺激を出力させる。
【０１２３】
第１の制御から出力停止制御が省略された別の第１の制御が実行される場合、以下に説明する点において第１の制御と相違し、その他の点において第１の制御と実質的に同じ制御が実行される。制御部５２は図３に示される時刻ｔ８において実施する処理を省略する。すなわち、時刻ｔ８において、制御部５２は第２の電極２２から電気刺激を継続して出力させる。図３に示される時刻ｔ９において、制御部５２は角速度が第１の閾値Ｔ１に到達したことに基づいて第２の電極の出力を停止させるとともに、第１の電極２１から電気刺激を出力させる。なお、実施の形態２の制御部５２が実行する第２の制御から出力停止制御が省略された場合においても同様の変形が成立する。
【０１２４】
・実施の形態１の変形例の制御部５２は、停止維持制御にともない電極２１，２２の出力を停止した状態を維持してから所定の時間が経過したと判定した場合、そのときの角速度と各閾値Ｔ１，Ｔ２との関係に基づいて電極２１，２２から出力される電気刺激を制御する復帰制御を実行する。
【０１２５】
すなわち、制御部５２は図３に示される時刻ｔ６から所定の時間が経過したか否かを判定する。制御部５２は、時刻ｔ６から図３に示される時刻ｔ７までの間の期間において、時刻ｔ６から所定の時間が経過したと判定することにより、そのときの角速度が第１の閾値Ｔ１以上の大きさであることに基づいて第１の電極２１から電気刺激を出力させる。また、時刻ｔ７において、制御部５２は角速度が第１の閾値Ｔ１を通過してから第２の閾値Ｔ２に到達したと判定することにより、第１の電極２１の出力を停止させるとともに、第２の電極２２から電気刺激を出力させる。なお、実施の形態２においても同様の変形が成立する。
【０１２６】
・第１の閾値Ｔ１の符号と第２の閾値Ｔ２の符号とが反対であるか否かは任意の選択事項である。一例によれば、第１の閾値Ｔ１は正の領域に存在し、第２の閾値Ｔ２は実質的に０の値に存在する。この変形例によれば、例えば第２の閾値Ｔ２に加えて、第２の電極２２の出力状態を制御するために角速度と対比される出力閾値が記憶部５３に記憶される。出力閾値は負の領域に存在する。
【０１２７】
すなわち、制御部５２は角速度が第２の閾値Ｔ２を通過してから出力閾値に到達したことに基づいて第２の電極２２から電気刺激を出力させる。そして、制御部５２は、第２の電極２２に電気刺激を出力させている場合に角速度が第２の閾値Ｔ２に到達したと判定したことに基づいて第２の電極２２の出力を停止させる。
【０１２８】
別の変形例によれば、第１の電極２１の出力を停止させるために角速度と対比される第１の停止閾値、および、第２の電極２２の出力を停止させるために角速度と対比される第２の停止閾値が記憶部５３にさらに記憶される。第１の停止閾値は例えば第１の閾値Ｔ１と第２の閾値Ｔ２との間に存在する。第２の停止閾値は例えば出力閾値と第２の閾値Ｔ２との間に存在する。
【０１２９】
すなわち、制御部５２は角速度が第２の閾値Ｔ２を通過してから第１の閾値Ｔ１に到達したことに基づいて第１の電極２１から電気刺激を出力させる。そして、制御部５２は、第１の電極２１に電気刺激を出力させている場合に角速度が第１の停止閾値に到達したことに基づいて第１の電極２１の出力を停止させる。一方、制御部５２は角速度が第２の閾値Ｔ２を通過してから出力閾値に到達したことに基づいて第２の電極２２から電気刺激を出力させる。そして、制御部５２は、第２の電極２２に電気刺激を出力させている場合に角速度が第２の停止閾値に到達したことに基づいて第２の電極２２の出力を停止させる。
【０１３０】
・実施の形態１の変形例の制御部５２は、第１の電極２１に電気刺激を出力させている場合に角速度が第１の閾値Ｔ１に到達したことに基づいて第１の電極２１の出力を停止させる。また、変形例の制御部５２は、第２の電極２２に電気刺激を出力させている場合に角速度が第２の閾値Ｔ２に到達したことに基づいて第２の電極２２の出力を停止させる。
【０１３１】
・実施の形態１の変形例の制御部５２は、電気刺激制御、停止維持制御、および、出力停止制御に加えて、実施の形態２の別の停止維持制御をさらに含む別の第１の制御を実行する。この変形例によれば、所定の出力後時間は所定の停止後時間の２倍の時間よりも短く設定される。
【０１３２】
・実施の形態１の変形例の記憶部５３は、停止後時間ＳＡ１と対応する所定の停止後時間と停止後時間ＳＡ２と対応する所定の停止後時間とを記憶する。一例によれば、停止後時間ＳＡ２と対応する所定の停止後時間は停止後時間ＳＡ１と対応する所定の停止後時間よりも長い。
【０１３３】
・実施の形態３の変形例の制御部５２は、電気刺激制御および別の出力停止制御に加えて、停止維持制御および別の停止維持制御の少なくとも一方をさらに含む別の第３の制御を実行する。
【０１３４】
・実施の形態３の制御部５２が実行する別の出力停止制御により規定される所定の範囲は任意の選択事項である。一例によれば、所定の範囲は第１の閾値Ｔ１よりも小さい上限閾値ＴＵ、および、第２の閾値Ｔ２よりも大きい下限閾値ＴＤにより規定される範囲である。
【０１３５】
・実施の形態４の変形例の制御部５２は、別の電気刺激制御、停止維持制御および別の停止維持制御の少なくとも一方、ならびに、出力停止制御または別の出力停止制御をさらに含む別の第４の制御を実行する。
【０１３６】
・実施の形態５の変形例の制御部５２は、さらに別の電気刺激制御、停止維持制御および別の停止維持制御の少なくとも一方、ならびに、出力停止制御または別の出力停止制御をさらに含む別の第５の制御を実行する。
【０１３７】
・実施の形態５の制御部５２が実行するさらに別の電気刺激制御において、第１の電極２１の出力状態を制御するために角速度と対比される第１の出力閾値ＴＥ１と第１の停止閾値ＴＳ１との関係は任意の選択事項である。一例によれば、第１の出力閾値ＴＥ１は第１の停止閾値ＴＳ１よりも小さい。
【０１３８】
・実施の形態５の制御部５２が実行するさらに別の電気刺激制御において、第２の電極２２の出力状態を制御するために角速度と対比される第２の出力閾値ＴＥ２と第２の停止閾値ＴＳ２との関係は任意の選択事項である。一例によれば、第２の出力閾値ＴＥ２は第２の停止閾値ＴＳ２よりも大きい。
【０１３９】
・実施の形態６の変形例の制御部５２は、第１の電気刺激制御および第２の電気刺激制御に加えて、停止維持制御および別の停止維持制御の少なくとも一方、ならびに、出力停止制御または別の出力停止制御をさらに含む別の第６の制御を実行する。
【０１４０】
・変形例の電源部４３は、一次電池または二次電池に代えて、商用電源から得られる電力を制御装置５０に供給する。
・変形例の報知部４２は音声により情報を出力する。
【０１４１】
・変形例の電気刺激装置１は、操作部４１および報知部４２に代えて、操作部４１の機能および報知部４２の機能を有するタッチパネルディスプレイを備える。
・変形例の電気刺激装置１は、コントローラー４０から報知部４２を省略してもよい。
【０１４２】
・変形例の電気刺激装置１は、角速度センサー３０に代えて別の検出部である加速度センサーを備える。
・変形例の電気刺激装置１は、一方のサポーター１０に取り付けられる角速度センサー３０が省略された構成を取り得る。この変形例によれば、１つの角速度センサー３０の検出結果に基づいて各電極２１，２２から出力される電気刺激が制御される。
【０１４３】
・制御部５２が各電極２１，２２から拮抗筋に電気刺激を出力させるか否かは任意の選択事項である。一例によれば、制御部５２は各電極２１，２２から主動筋に電気刺激を出力させる。この場合、膝関節が屈曲しているときに大腿二頭筋ＭＴが主動筋として収縮しているため、制御部５２は各第２の電極２２から電気刺激を出力させる。また、膝関節が伸展しているときに大腿四頭筋ＭＦが主動筋として収縮しているため、制御部５２は各第１の電極２１から電気刺激を出力させる。
【０１４４】
・電気刺激装置１が屈伸運動に利用されるか否かは任意の選択事項である。電気刺激装置１が往復運動の別の一例であるアームカールに利用される場合、サポーター１０は腕に装着される。この場合、各電極２１，２２はサポーター１０が腕に装着された状態において大腿二頭筋および大腿三頭筋と対向する位置に配置される。
【産業上の利用可能性】
【０１４５】
本電気刺激装置およびその制御装置は屈伸運動をはじめとして身体の各部分のトレーニングに利用できる。
【符号の説明】
【０１４６】
１    ：電気刺激装置
２１  ：第１の電極（電極）
２２  ：第２の電極（電極）
３０  ：角速度センサー（検出部）
５０  ：制御装置
５２  ：制御部
５３  ：記憶部
Ｔ１  ：第１の閾値
Ｔ２  ：第２の閾値
ＳＡ１：停止後時間
ＳＡ２：停止後時間
ＥＡ１：出力後時間
ＥＡ２：出力後時間
【図１】
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【図２】
0006569893.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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