(57)【要約】【課題】電気刺激の強度を客観的に定めることを可能とする電気刺激装置を提供することにある。【解決手段】電気刺激装置は、対象物に電気刺激を与える電極部２０と、対象物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、対象物の体動状態に応じた検出信号Ｋ１，Ｋ２を出力する体動検出部４０を有している。コントローラ１０は、対象物に電気刺激を与えるための出力電圧Ｖｘを電極部２０に供給する。コントローラ１０の制御部１１は、出力電圧Ｖｘを漸増し、測定信号Ｉｓに基づいて対象物の酸素濃度Ｘｓの変化を検出する。そして、制御部１１は、検出した酸素濃度Ｘｓに対応する電圧指令Ｖｃを印加電圧値（印加強度）とする。また、制御部１１は、検出信号Ｋ１，Ｋ２に基づいて、対象物が静的状態か動的状態かを判定する。そして、制御部１１は、静的状態にあるときの印加電圧値を刺激電圧値Ｖｐとして設定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項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、
前記対象物の体動状態に応じた検出信号を出力する体動検出部と、
前記電気刺激の強度を制御する制御部とを有し、
前記制御部は、前記測定信号に基づいて制御した前記電気刺激の強度に応じた前記酸素濃度の変化に基づいて前記対象物に印加する電気刺激の印加強度を推定し、前記検出信号に基づいて前記対象物が静的状態か動的状態かを判定し、前記対象物が静的状態にあるときに前記印加強度を前記対象物に応じた刺激強度として設定する
電気刺激装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記対象物が動的状態にあると判定した場合、推定した前記電気刺激を削除する
請求項１に記載の電気刺激装置。
【請求項３】
前記体動検出部は、前記対象物の関節における角度に応じた角度検出信号を出力する角度センサを有し、
前記制御部は、前記角度検出信号に基づいて前記対象物が基本姿勢か否かを判定し、前記対象物が基本姿勢で静的状態にあるときに前記印加強度を前記刺激強度として設定する
請求項１または２に記載の電気刺激装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記電気刺激の強度を制御する第１のモードと、前記刺激強度の電気刺激を前記対象物に与える第２のモードとを備える
請求項１〜３のいずれか一項に記載の電気刺激装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記酸素濃度の変化に応じたトリガ信号をカウントし、カウント値に基づいて前記第１のモードのやり直しを指示する
請求項４に記載の電気刺激装置。
【請求項６】
前記制御部は、
前記電気刺激を与える電圧指令と、前記電圧指令の出力に応じた指令信号とを出力する電気刺激制御部と、
前記測定信号に基づいて酸素濃度を算出する酸素濃度算出部と、
前記検出信号に基づいて前記対象物が静的状態か動的状態かを判定し、判定結果に応じた判定信号を生成する体動判定部と、
前記酸素濃度に基づいて前記印加強度を推定し、前記判定信号と前記指令信号とに基づいて前記推定した印加強度を判定し、前記刺激強度を設定する設定部とを有する
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】
前記対象物の筋収縮が反映された信号を出力する筋収縮検出部をさらに有し、
前記制御部は、前記筋収縮検出部から取得した値と所定の閾値との関係に基づいて前記対象物が筋収縮を開始した時点である筋収縮開始点を検出し、前記筋収縮開始点における電気刺激の強度以上の強度を前記刺激強度として設定する
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】
前記筋収縮検出部は加速度センサである
請求項７に記載の電気刺激装置。
【請求項９】
前記加速度センサは３軸加速度センサであり、
前記制御部は、前記加速度センサから取得した信号に基づいて３軸の平方加速度を演算し、その演算結果に基づいて前記筋収縮開始点を検出する
請求項８に記載の電気刺激装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記筋収縮検出部から取得した値の時系列データにおける差分の累積値に基づいて前記筋収縮開始点を検出する
請求項７〜９のいずれか一項に記載の電気刺激装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記対象物に電気刺激が印加されていない状態において、前記筋収縮検出部から取得した値を０に設定する
請求項７〜１０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、電気刺激装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気療法は、疾病等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用いられている（たとえば、特許文献１参照）。また、電気療法は、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用いられている。電気療法により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。
【０００３】
一般に、こうした電気療法では、理学療法士や作業療法士等の専門家が電気刺激装置の電極部を対象物に装着する。そして上述の専門家が自らの知識や経験に基づいて、電気刺激を与えた時の使用者の痛みの反応をもとに電気刺激の強度を調整する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１７３４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、痛みに対する反応には、使用毎、使用する姿勢により異なる場合がある。上記したように、電気刺激の強度が専門家の知識や経験と、使用者の反応に基づいて設定する方法では、電気刺激の強度が客観的なものではない。たとえば、使用者の反応に応じて設定される強度が異なるおそれがある。
【０００６】
本発明の目的は、電気刺激の強度を客観的に定めることを可能とする電気刺激装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に従う電気刺激装置の一形態は、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、前記対象物の体動状態に応じた検出信号を出力する体動検出部と、前記電気刺激の強度を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記測定信号に基づいて制御した前記電気刺激の強度に応じた前記酸素濃度の変化に基づいて前記対象物に印加する電気刺激を推定し、前記検出信号に基づいて前記対象物が静的状態か動的状態かを判定し、前記対象物が静的状態にあるときに前記電気刺激を前記対象物に応じた刺激強度として設定する。
【発明の効果】
【０００８】
上記電気刺激装置は、電気刺激の強度を客観的に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１の電気刺激装置の概略構成図。
【図２】図１の電気刺激装置の電気的構成を示すブロック図。
【図３】光電センサの概略構成図。
【図４】光電センサの発光タイミングを示す説明図。
【図５】刺激電極に加える電圧と酸素濃度を示す波形図。
【図６】図１の電気刺激装置の動作を示す波形図。
【図７】図１の電気刺激装置の動作を示す波形図。
【図８】比較例の電気刺激装置の動作を示す波形図。
【図９】電気刺激による体動の説明図。
【図１０】電気刺激装置の動作を示す波形図。
【図１１】実施の形態２の電気刺激装置の動作を示す波形図。
【図１２】実施の形態３の電気刺激装置の概略構成図。
【図１３】図１２の電気刺激装置の電気的構成を示すブロック図。
【図１４】体躯の姿勢を示す説明図。
【図１５】図１２の電気刺激装置の動作を示す波形図。
【図１６】図１２の電気刺激装置の動作を示す波形図。
【図１７】実施の形態４の電気刺激装置の電気的構成を示すブロック図。
【図１８】図１７の電気刺激装置により実行される動作のフローチャート。
【図１９】図１７の電気刺激装置の動作を示す波形図。
【図２０】変形例の電気刺激装置の動作を示す波形図。
【図２１】変形例の出力電圧の波形図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（電気刺激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一形態は、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、前記対象物の体動状態に応じた検出信号を出力する体動検出部と、前記電気刺激の強度を制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記測定信号に基づいて制御した前記電気刺激の強度に応じた前記酸素濃度の変化に基づいて前記対象物に印加する電気刺激の印加強度を推定し、前記検出信号に基づいて前記対象物が静的状態か動的状態かを判定し、前記対象物が静的状態にあるときに前記印加強度を前記対象物に応じた刺激強度として設定する。
【００１１】
対象物の酸素濃度は、対象物に与えられる電気刺激により変化する。また、対象物の酸素濃度は、対象物の体動により変化する。
本電気刺激装置によれば、制御された電気刺激による対象物の酸素濃度の変化に基づいて印加する電気刺激が推定される。検出信号により対象物が静的状態か動的状態かが判定される。そして、静的状態にあるときに電気刺激が対象物に応じた刺激強度として設定される。これにより、対象物に応じた刺激強度が客観的に設定される。
【００１２】
〔２〕前記電気刺激装置の一例によれば、前記制御部は、前記対象物が動的状態にあると判定した場合、推定した前記電気刺激を削除する。
対象物の体動によって酸素濃度が変動する。このような酸素濃度の変動を検出して電気刺激の強度を設定した場合、その強度が適切か否かを判断する必要がある。本電気刺激装置によれば、体動があったときの電気刺激の強度を削除するため、確認等の手間がかからない。
【００１３】
〔３〕前記電気刺激装置の一例によれば、前記体動検出部は、前記対象物の関節における角度に応じた角度検出信号を出力する角度センサを有し、前記制御部は、前記角度検出信号に基づいて前記対象物が基本姿勢か否かを判定し、前記対象物が基本姿勢で静的状態にあるときに前記印加強度を前記刺激強度として設定する。
【００１４】
酸素濃度は、対象物の姿勢によって、酸素濃度の変化が異なる場合がある。変化が少ないと、酸素濃度の変化が検出しにくい。したがって、酸素濃度が変化しやすい姿勢を基本姿勢として、その基本姿勢か否かを判定することで、酸素変化の検出が容易になる。
【００１５】
〔４〕前記電気刺激装置の一例によれば、前記制御部は、前記電気刺激の強度を制御する第１のモードと、前記刺激強度の電気刺激を前記対象物に与える第２のモードとを備える。
【００１６】
本電気刺激装置によれば、第１のモードでは酸素濃度の変化に基づいて刺激強度が設定される。こうして設定された刺激強度により第２のモードにて適切な強度の電気刺激が与えられる。
【００１７】
〔５〕前記電気刺激装置の一例によれば、前記制御部は、前記酸素濃度の変化に応じたトリガ信号をカウントし、そのカウント値に基づいて前記第１のモードのやり直しを指示する。
【００１８】
複数回の酸素濃度の変化は、要因として体動や故障の可能性が考えられる。したがって、酸素濃度の変化のカウント値に基づいてやり直しを行うことで、より正確に刺激強度の設定を行うことが可能となる。
【００１９】
〔６〕前記電気刺激装置の一例によれば、前記制御部は、前記電気刺激を与える電圧指令と、前記電圧指令の出力に応じた指令信号とを出力する電気刺激制御部と、前記測定信号に基づいて酸素濃度を算出する酸素濃度算出部と、前記検出信号に基づいて前記対象物が静的状態か動的状態かを判定し、判定結果に応じた判定信号を生成する体動判定部と、前記酸素濃度に基づいて前記印加強度を推定し、前記判定信号と前記指令信号とに基づいて前記推定した印加強度を判定し、前記刺激強度を設定する設定部とを有する。
【００２０】
設定部は、電気刺激を印加する指令信号に基づいて推定した印加強度を判定する。指令信号は、電圧指令の出力、つまり対象物に対する電気刺激の印加の状態を示す。したがって、電気刺激を印加しているときに推定した印加強度を刺激強度とすることで、容易に刺激強度を設定することが可能となる。
【００２１】
〔７〕前記電気刺激装置の一例によれば、前記対象物の筋収縮が反映された信号を出力する筋収縮検出部をさらに有し、前記制御部は、前記筋収縮検出部から取得した値と所定の閾値との関係に基づいて、前記対象物が筋収縮を開始した時点である筋収縮開始点を検出し、前記筋収縮開始点における電気刺激の強度以上の強度を前記刺激強度として設定する。
【００２２】
期待する筋肉の鍛錬の効果は対象物が筋収縮することにより得られる。しかし、電気刺激の強度が使用者等により主観的に設定される場合、対象物が筋収縮しない程度の電気刺激の強度が刺激強度として設定されることがある。この場合、期待する筋肉の鍛錬の効果が得られないおそれがある。一方、本電気刺激装置によれば、筋収縮検出部による客観的な情報に基づいて筋収縮開始点が検出され、その筋収縮開始点における電気刺激の強度以上の強度が刺激強度として設定される。このため、期待する筋肉の鍛錬の効果が得られやすい。
【００２３】
〔８〕前記電気刺激装置の一例によれば、前記筋収縮検出部は加速度センサである。
対象物に取り付けられた加速度センサは対象物の筋収縮によく反応する。このため、本電気刺激装置によれば、筋収縮開始点が適切に検出されやすい。また、加速度センサは安価かつ小型である。このため、本電気刺激装置は生産性の向上および小型化に貢献する。
【００２４】
〔９〕前記電気刺激装置の一例によれば、前記加速度センサは３軸加速度センサであり、前記制御部は、前記加速度センサから取得した信号に基づいて３軸の平方加速度を演算し、その演算結果に基づいて前記筋収縮開始点を検出する。
【００２５】
対象物が筋収縮したとき、その筋肉が複数の方向に微細振動することが知られている。本電気刺激装置によれば、３軸の平方加速度に基づいて筋収縮開始点が検出されるため、一方向の加速度を測定可能な加速度センサに基づいて筋収縮開始点が検出される場合と比較して、適切な筋収縮開始点が検出されやすい。
【００２６】
〔１０〕前記電気刺激装置の一例によれば、前記制御部は、前記筋収縮検出部から取得した値の時系列データにおける差分の累積値に基づいて前記筋収縮開始点を検出する。
対象物に応じた刺激強度を設定する過程において、筋収縮検出部から取得した値が所定の閾値を複数回跨ぐことがある。この場合、筋収縮開始点が複数回検出されるため、筋収縮開始点が誤検出されるおそれがある。一方、時系列データにおける差分の累積値は所定の閾値を複数回跨ぎにくい。このため、本電気刺激装置によれば、筋収縮開始点が誤検出されるおそれが低減される。
【００２７】
〔１１〕前記電気刺激装置の一例によれば、前記制御部は、前記対象物に電気刺激が印加されていない状態において、前記筋収縮検出部から取得した値を０に設定する。
電気刺激以外の要因により生じた対象物の筋収縮に基づいて筋収縮開始点を検出した場合、刺激強度が適切に設定されない。一方、本電気刺激装置によれば、対象物に電気刺激が印加されていない場合は筋収縮開始点を検出しないため、刺激強度が誤設定されるおそれが低減される。
【００２８】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１を説明する。
図１に示すように、電気刺激装置は、コントローラ１０と、コントローラ１０に電気的に接続された電極部２０と光電センサ３０と体動検出部４０とを有している。電極部２０と光電センサ３０と体動検出部４０は、使用者の人体に装着される。たとえば、電極部２０と光電センサ３０と体動検出部４０は、サポータ５０に取り付けられ、脚等の対象物に装着される。
【００２９】
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る。電極部２０は、一組の電極２１，２２を有している。コントローラ１０は、第１の電極２１と第２の電極２２に出力電圧を供給する。
【００３０】
光電センサ３０は、筋肉内の酸素濃度を測定するものであり、酸素濃度に応じた測定信号を出力する。コントローラ１０は、測定信号に基づいて、酸素濃度を算出する。
体動検出部４０は、対象物の体動を検出する。体動検出部４０は、角速度センサ４１，４２を有している。角速度センサ４１，４２は、下肢の動きを検出するために用いられる。角速度センサ４１は、サポータ５０によって大腿７１に装着される。角速度センサ４２は、サポータ５０によって下腿７２に装着される。このように、一対の角速度センサ４１，４２は、下肢の膝を挟んで配置される。角速度センサ４１は、股関節を中心に回転する大腿７１の角速度に応じた検出信号を出力する。角速度センサ４２は、膝関節を中心に回転する下腿７２の角速度に応じた検出信号を出力する。
【００３１】
コントローラ１０は、体動検出部４０と光電センサ３０による検出結果に基づいて、電極部２０に供給する電圧（刺激電圧）を制御する。電極部２０に供給する電圧は、電極部２０から筋肉に与える電気刺激の強度に対応する。したがって、コントローラ１０は、電気刺激の強度を制御する。
【００３２】
コントローラ１０は、光電センサ３０から出力される測定信号に基づいて血中酸素濃度を算出する。また、コントローラ１０は、体動検出部４０（角速度センサ４１，４２）から出力される検出信号に基づいて、対象物の状態を判定する。そして、コントローラ１０は、血中酸素濃度と対象物の状態に基づいて、電極部２０（第１の電極２１及び第２の電極２２）に供給する電圧（電気刺激の強度）を制御する。
【００３３】
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は、脚等の表面に装着可能なサポータ５０に取り付けられている。第１の電極２１と第２の電極２２は、それぞれ電気的に絶縁され、別の電極及びコントローラ１０などへの電気の回り込みが抑制される。
【００３４】
図２に示すように、光電センサ３０は、筋肉中の酸素濃度に応じた測定信号Ｉｓを出力する。角速度センサ４１，４２は、取着された部位の角速度に応じた検出信号Ｋ１，Ｋ２を出力する。
【００３５】
コントローラ１０は、制御部１１、操作表示部１２、電源部１３を有している。
操作表示部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を有している。操作部は、使用者の操作に基づいて設定される設定値やモードの情報等を出力する。表示部は、液晶画面などの表示装置を有している。表示部は、制御部１１から出力される各種信号に基づいて、酸素濃度等の数値、各種のメッセージ、画像等を表示する。各種のメッセージは、たとえば、筋肉の状態、使用者に操作部の操作を促す文字列、等である。
【００３６】
制御部１１は、電圧指令Ｖｃを出力する。電源部１３は、電圧指令Ｖｃに応じた出力電圧Ｖｘを出力する。
制御部１１は、動作モードとして第１のモードと第２のモードとを有している。第１のモードにおいて、制御部１１は、電圧指令Ｖｃを制御し、対象物に対する刺激電圧値Ｖｐを設定する。詳述すると、制御部１１は、電圧指令Ｖｃを制御し、電圧指令Ｖｃに対する測定信号Ｉｓと検出信号Ｋ１，Ｋ２を得る。制御部１１は、測定信号Ｉｓに基づいて血中酸素濃度Ｘｓを算出する。制御部１１は、検出信号Ｋ１，Ｋ２に基づいて、使用者（対象物）が静的状態か動的状態かを判定する。そして、制御部１１は、静的状態における血中酸素濃度Ｘｓに基づいて、刺激電圧値Ｖｐを設定する。つまり、第１のモードは、対象物に応じた刺激電圧値Ｖｐを設定する設定モードである。
【００３７】
上記したように、電極部２０に供給する電圧は、電極部２０から筋肉に与える電気刺激の強度に対応する。したがって、制御部１１は、静的状態における血中酸素濃度Ｘｓに基づいて、対象物に与える電気刺激の強度（刺激強度）を設定する。
【００３８】
第２のモードにおいて、制御部１１は、第１のモードにおいて設定した刺激電圧値Ｖｐに応じた電圧指令Ｖｃを出力する。電源部１３は、電圧指令Ｖｃに応じた出力電圧Ｖｘを出力する。この第２のモードは、刺激電圧値Ｖｐに応じた電気刺激を対象物に与えるモードであり、たとえばトレーニングモードである。
【００３９】
制御部１１における機能の概要を説明する。
制御部１１は、酸素濃度算出部１４、体動判定部１５、電圧設定部１６、電気刺激制御部１７を有している。
【００４０】
酸素濃度算出部１４は、測定信号Ｉｓに基づいて、筋肉内の酸素濃度Ｘｓを算出する。体動判定部１５は、検出信号Ｋ１，Ｋ２に基づいて対象物の体動状態を判定し、判定結果に応じた判定信号Ｍ１を出力する。電圧設定部１６は、酸素濃度Ｘｓと判定信号Ｍ１とに基づいて、対象物に対して適した刺激電圧値Ｖｐを設定する。電気刺激制御部１７は、対象物に加える電気刺激を制御する。第１のモードにおいて、電気刺激制御部１７は、電源部１３に供給する電圧指令Ｖｃを制御する。第２のモードにおいて、電気刺激制御部１７は、電圧設定部１６において設定した刺激電圧値Ｖｐに応じた電圧指令Ｖｃを出力する。
【００４１】
次に、各部を詳述する。
酸素濃度算出部１４は、光電センサ３０の測定信号Ｉｓに基づいて、筋肉内の酸素濃度Ｘｓを算出する。
【００４２】
図３に示すように、光電センサ３０は、発光部３１と受光部３２とを有している。発光部３１と受光部３２は、所定の間隔Ｗにて離間して配置されている。発光部３１と受光部３２との間隔Ｗは、測定対象に応じて設定されている。
【００４３】
発光部３１は、対象物の内部に向かって検出光を出射する。検出光は、体肢の内部を通過して、受光部３２に到達する。間隔Ｗは、目的の透過深度に応じて設定される。たとえば、間隔Ｗは、透過深度の２倍程度に設定することが好ましい。たとえば、筋肉内の血中酸素濃度の測定に好ましい透過深度を１５ミリメートル（ｍｍ）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。
【００４４】
検出光は、近赤外領域の波長の光である。受光部３２は、近赤外領域に感度を有する受光素子である。発光部３１は、たとえば発光ダイオード（ＬＥＤ）である。受光部３２は、たとえばフォトダイオード（ＰＤ）である。受光部３２は、たとえば７００〜９００ｎｍの範囲及びこの付近の波長に最大感度となる特性を有している。
【００４５】
発光部３１は、３つの発光素子を含む、所謂マルチＬＥＤである。各発光素子は、それぞれ波長が異なる検出光を放射する。検出光として用いられる光の波長は、たとえば７６０ナノメートル（ｎｍ），８０５ｎｍ，８４０ｎｍである。発光部３１は、波長が異なる複数（本実施形態では３つ）の光を含む検出光を出射する。なお、各発光素子から出射される光を検出光として説明する場合がある。
【００４６】
図４に示すように、検出光３３は、３つの検出光Ａ，Ｂ，Ｃを含む。検出光Ａ，Ｂ，Ｃの波長は、それぞれ７６０ｎｍ，８０５ｎｍ，８４０ｎｍである。たとえば、図２に示す酸素濃度算出部１４は、パルス状の検出光Ａ，Ｂ，Ｃを、この順番で発光するように、発光部３１を制御する。また、酸素濃度算出部１４は、検出光３３を、所定の時間間隔で繰り返し発光するように、発光部３１を制御する。さらに、酸素濃度算出部１４は、波長が互いに異なる３つの検出光Ａ，Ｂ，Ｃの発光強度または発光量を所定値とするように制御する。
【００４７】
図２に示す受光部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に対応するレベルの測定信号Ｉｓを出力する。
酸素濃度算出部１４は、測定信号Ｉｓと、各検出光Ａ，Ｂ，Ｃの発光タイミングに基づいて、各検出光Ａ，Ｂ，Ｃに対する受光強度又は受光量を得る。そして、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に基づいて、各波長に対する対象物の吸光度を算出する。そして、酸素濃度算出部１４は、算出した吸光度に基づいて、所定の推定式によって酸素濃度Ｘｓを算出する。推定式は、各波長の吸光度の線形結合で表される。なお、酸素濃度Ｘｓを算出する推定式は、装置の状態等、条件によって異なる。
【００４８】
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素化ヘモグロビンの比率を示し、単位は％（パーセント）である。血液中のヘモグロビンは体内で酸素と結合する。結合の有無によって血液を通過する検出光において、近赤外領域における吸光度が変化する。つまり、複数の波長に対する吸光度に差が生じる。したがって、各波長の吸光度により、酸素化ヘモグロビンの比率、つまり、酸素濃度が得られる。
【００４９】
光電センサ３０は、人体の筋肉に対応する部位の体表面に取り付けられる。したがって、酸素濃度算出部１４は、光電センサ３０の透過深度の範囲内にある筋肉中の血液における酸素濃度Ｘｓを算出する。光電センサ３０は、所定の時間間隔毎に検出光３３を出射する。そして、光電センサ３０は、受光量に応じた測定信号Ｉｓを出力する。つまり、光電センサ３０は、血中酸素濃度を継続的に測定し、その血中酸素濃度に応じた測定信号Ｉｓを出力する。
【００５０】
酸素濃度算出部１４は、測定信号Ｉｓに基づいて、酸素濃度Ｘｓを順次算出する。たとえば、酸素濃度算出部１４は、検出光の出射間隔と等しい時間間隔で、酸素濃度Ｘｓを算出する。したがって、酸素濃度算出部１４は、光電センサ３０から出力される測定信号Ｉｓに基づいて、酸素濃度Ｘｓの時系列データを出力する。
【００５１】
体動判定部１５は、角速度センサ４１，４２に接続されている。体動判定部１５は、角速度センサ４１，４２から出力される検出信号Ｋ１，Ｋ２に基づいて、使用者の体動の有無を判定し、判定結果に応じた判定信号Ｍ１を出力する。
【００５２】
角速度センサ４１は、図１に示す大腿７１に取着され、回転する大腿７１の角速度に応じた検出信号Ｋ１を出力する。同様に、角速度センサ４２は、図１に示す下腿７２に取着され、回転する下腿７２の角速度に応じた検出信号Ｋ２を出力する。体動判定部１５は、検出信号Ｋ１，Ｋ２に基づいて、身体（大腿７１と下腿７２）の動作状態を判定する。そして、体動判定部１５は、判定結果に応じた値（「１」または「０」）の判定信号Ｍ１を出力する。
【００５３】
体動判定部１５は、たとえば検出信号Ｋ１，Ｋ２を信号処理する。信号処理は、たとえば、高周波成分等のノイズの除去、移動平均値の算出、および周波数解析などを含む。体動判定部１５は、信号処理により、大腿７１と下腿７２の角速度（デジタル値）を得る。
【００５４】
体動判定部１５は、図示しない記憶部を有している。記憶部の一例は不揮発性メモリ等である。記憶部には体動判定のための閾値が記憶されている。閾値は、大腿７１に対応する第１の閾値ｔｈ１と、下腿７２に対応する第２の閾値ｔｈ２を含む。たとえば、第１の閾値ｔｈ１と第２の閾値ｔｈ２は、互いに異なる値である。
【００５５】
体動判定部１５は、大腿７１の角速度と第１の閾値ｔｈ１とを大小比較する。比較において、角速度の絶対値を用いる。たとえば、体動判定部１５は、角速度が第１の閾値ｔｈ１より小さいときに大腿７１の状態を静的状態と判定し、角速度が第１の閾値ｔｈ１以上のときに大腿の状態を非静的状態（動作状態）と判定する。
【００５６】
体動判定部１５は、下腿７２の角速度と第２の閾値ｔｈ２とを大小比較する。比較において、角速度の絶対値を用いる。たとえば、体動判定部１５は、角速度が第２の閾値ｔｈ２より小さいときに下腿７２の状態を静的状態と判定し、角速度が第２の閾値ｔｈ２以上のときに下腿７２の状態を非静的状態（動作状態）と判定する。
【００５７】
体動判定部１５は、計時機能を有している。体動判定部１５は、静的状態と判定してからの経過時間Ｔｐを計測する。経過時間Ｔｐは、大腿７１と下腿７２が静的状態を継続している期間である。
【００５８】
体動判定部１５の記憶部には、静止判定時間Ｔｒｆが記憶されている。体動判定部１５は、経過時間Ｔｐと静止判定時間Ｔｒｆとを比較する。体動判定部１５は、経過時間Ｔｐが静止判定時間Ｔｒｆより短いとき、所定値（たとえば、「０」）の判定信号Ｍ１を出力する。そして、体動判定部１５は、経過時間Ｔｐが静止判定時間Ｔｒｆ以上のとき、継続した静的状態にあると判定し、所定値（たとえば、「１」）の判定信号Ｍ１を出力する。
【００５９】
つまり、体動判定部１５は、対象とする部位（大腿７１及び下腿７２）が静止判定時間Ｔｒｆ以上長く静的状態を維持している場合に「１」の判定信号Ｍ１を出力する。一方、体動判定部１５は、対象とする部位が静的状態にないとき、または静的状態の経過時間Ｔｐが静止判定時間Ｔｒｆより短いときに「０」の判定信号Ｍ１を出力する。
【００６０】
なお、第１の閾値ｔｈ１と第２の閾値ｔｈ２は互いに同じ値としてもよい。また、体動判定部１５における比較による判定を適宜変更してもよい。たとえば、角速度が第１の閾値ｔｈ１以下のときに大腿７１の状態を静的状態と判定してもよい。他の比較における判定も同様である。
【００６１】
電圧設定部１６には、酸素濃度算出部１４から出力される酸素濃度Ｘｓと、体動判定部１５から出力される判定信号Ｍ１が供給される。また、電圧設定部１６には、電気刺激制御部１７から電圧指令Ｖｃが供給される。電圧設定部１６は、酸素濃度Ｘｓ、判定信号Ｍ１、電圧指令Ｖｃに基づいて、刺激電圧値Ｖｐを調整する。
【００６２】
ここで、電気刺激と筋肉の負荷について説明する。
一般に、筋肉に負荷が与えられると該筋肉中の血管が収縮して酸素濃度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が知られている。電気刺激を停止（付加する電圧がゼロボルト）すると、筋肉は負荷から解放された状態となり、筋肉内の酸素濃度が回復する。負荷が大きすぎると、疲労が筋肉を弛緩させることで血流が増加し、酸素濃度が増加する。
【００６３】
図５は、筋肉に電気刺激を与える出力電圧Ｖｘと酸素濃度Ｘｓの変化を示す。なお、図５において、横軸は時間である。なお、符号は図２に示す実施の形態の符号を用いる。
たとえば、出力電圧Ｖｘを開始電圧Ｖ０（たとえば０Ｖ（ゼロボルト））から所定の電圧Ｖ３まで漸増させる。酸素濃度Ｘｓは、出力電圧Ｖｘに応じて変化する。
【００６４】
対象物が静止し安静状態にあり、出力電圧Ｖｘが印加されていない（＝０Ｖ）とき、酸素濃度Ｘｓは、ほぼ第１濃度Ｘ１にて安定している。出力電圧Ｖｘを上昇させると、酸素濃度Ｘｓが第１濃度Ｘ１から低下し始める。この酸素濃度Ｘｓが低下し始める点を低酸素開始点（酸素濃度Ｘｓの波形における変曲点）Ｐ１とする。そして、低酸素開始点Ｐ１、つまり酸素濃度Ｘｓが低下し始めるときの出力電圧Ｖｘを第１電圧Ｖ１とする。さらに、出力電圧Ｖｘを上昇させると、酸素濃度Ｘｓは第２濃度Ｘ２まで低下した後、上昇する。つまり、第２濃度Ｘ２は、酸素濃度Ｘｓの最低値となる。この最低値となる変曲点を最低点Ｐ２とする。そして、第２濃度Ｘ２のときの出力電圧Ｖｘを第２電圧Ｖ２とする。
【００６５】
このように、出力電圧Ｖｘが第１電圧Ｖ１より高い領域では、酸素濃度Ｘｓは安静状態の酸素濃度（第１濃度Ｘ１）より低い低酸素状態となる。つまり、出力電圧Ｖｘが第１電圧Ｖ１より高いとき、電気刺激は筋肉に有意な負荷を与える。逆に、出力電圧Ｖｘが第１電圧以下のとき、電気刺激は筋肉に有意な負荷を与えていない。このように、筋肉の状態、つまり電気刺激により有意な負荷が与えられているか否かを酸素濃度Ｘｓにより判定することができる。
【００６６】
なお、筋肉における有意な負荷は、筋肉のトレーニングやリハビリテーションなどの電気療法を行う際、電気療法の効果が得られる負荷である。以下では、トレーニングに有意な負荷を筋肉に付与する場合について説明し、その他の電気療法については同様であることからその説明を割愛する。トレーニングに効果のある負荷の大きさ（電気刺激の強度）は、個体毎、部位毎によって異なる。よって、筋肉に負荷を与える刺激電圧値Ｖｐも、個体毎、部位毎に定められることが好ましい。
【００６７】
次に、本実施形態における刺激電圧の設定について説明する。
図２に示す電圧設定部１６は、酸素濃度算出部１４から出力される酸素濃度Ｘｓに基づいて、特徴量となる酸素濃度Ｘｓを検出する。たとえば、電圧設定部１６は、酸素濃度Ｘｓの微分値を算出し、負の値がある一定回数繰り返した点を屈曲点として検出し、その屈曲点の酸素濃度Ｘｓを特徴量となる酸素濃度Ｘｓとして検出する。
【００６８】
電圧設定部１６は、特徴量となる酸素濃度Ｘｓを検出すると、トリガ信号ＴＲｘを生成する。たとえば、電圧設定部１６は、第１のモードが開始されると、所定値（たとえば「０」）のトリガ信号ＴＲｘを生成する。そして、特徴量となる酸素濃度Ｘｓを検出すると、所定値（たとえば「１」）のトリガ信号ＴＲｘを生成する。
【００６９】
電圧設定部１６は、「１」のトリガ信号ＴＲｘに基づいて、電気刺激制御部１７から出力される電圧指令Ｖｃを印加電圧値ＩＶとして記憶部に記憶する。この印加電圧値ＩＶは、電圧指令Ｖｃに基づいて出力される出力電圧Ｖｘ、つまり対象物に印加される電気刺激の強度（印加強度）に対応する。
【００７０】
次に、電圧設定部１６は、体動判定部１５から出力される判定信号Ｍ１に基づいて、上記の印加電圧値ＩＶを判定する。判定信号Ｍ１は、対象物が静的状態にあるか動的状態にあるかを示す。上記したように、酸素濃度Ｘｓは、筋肉の負荷（電気刺激）に応じて変化する。また、酸素濃度Ｘｓは、対象物の動き（筋肉の動き）により変化する。したがって、酸素濃度Ｘｓの低下が、電気刺激によるものか、体動によるものかを判定する必要がある。
【００７１】
電圧設定部１６は、判定信号Ｍ１に基づいて、印加電圧値ＩＶを判定する。「０」の判定信号Ｍ１は動作状態を示し、「１」の判定信号Ｍ１は静的状態を示す。電圧設定部１６は、「０」の判定信号Ｍ１に基づいて、印加電圧値ＩＶが体動にかかるものと判定する。そして、電圧設定部１６は、この印加電圧値ＩＶを削除する。電圧設定部１６は、「１」の判定信号Ｍ１に基づいて、印加電圧値ＩＶが電気刺激により低下する酸素濃度Ｘｓに対応するものと判定する。そして、電圧設定部１６は、この印加電圧値ＩＶを刺激電圧値Ｖｐとして設定し、その刺激電圧値Ｖｐを記憶部に記憶する。
【００７２】
なお、電圧設定部１６は、上記のトリガ信号ＴＲｘと判定信号Ｍ１に基づいて、推定トリガＴＲｅを生成する。たとえば、電圧設定部１６は、トリガ信号ＴＲｘと判定信号Ｍ１を論理合成（論理積演算）して推定トリガＴＲｅを生成する。このようにして生成される推定トリガＴＲｅは、静的状態且つ酸素濃度Ｘｓが低下したときに「１」となり、動作状態または酸素濃度Ｘｓが低下していないときに「０」となる。したがって、電圧設定部１６は、「１」の推定トリガに基づいて電圧指令Ｖｃを印加電圧値ＩＶ、刺激電圧値Ｖｐとして記憶する。
【００７３】
電気刺激制御部１７は、所定のタイミングで第１のモードを終了する。たとえば、電気刺激制御部１７には、漸増させる電圧指令Ｖｃの上限値が設定されている。上限値は、実験等により、上記の酸素濃度Ｘｓが低下するときの電圧指令Ｖｃよりも大きな値（たとえば２倍）に設定される。電気刺激制御部１７は、電圧指令Ｖｃが上限値を超えると、第１のモードを終了する。たとえば、電気刺激制御部１７は、電圧指令Ｖｃをリセット（たとえば、「０」）する。これにより、出力電圧Ｖｘは開始電圧Ｖ０となる。なお、上限値は、操作表示部１２の操作により変更可能としてもよい。
【００７４】
また、電気刺激制御部１７は、操作表示部１２から出力される指令信号Ｉｃに基づいて、第２のモードが設定されると、第２のモードに設定された動作を実行する。電気刺激制御部１７は、第２のモードにおいて、出力電圧Ｖｘを電圧設定部１６にて設定された刺激電圧値Ｖｐに制御する。たとえば、電気刺激制御部１７は、第２のモードにおいて、電圧設定部１６から刺激電圧値Ｖｐを読み出す。そして、電気刺激制御部１７は、刺激電圧値Ｖｐと等しい電圧指令Ｖｃを生成し、電源部１３に出力する。電源部１３は、その電圧指令Ｖｃに基づいて出力電圧Ｖｘを出力する。これにより、電気刺激装置は、刺激電圧値Ｖｐに応じた出力電圧Ｖｘを第１の電極２１と第２の電極２２に供給する。
【００７５】
次に、上記の電気刺激装置の作用を説明する。
なお、説明中の各部材については図２等を参照されたい。
先ず、体動がない（静的状態）場合を説明する。
【００７６】
図６に示すように、「１」の判定信号Ｍ１が体動判定部１５から出力される。
時刻ｔ１０において起動または第１のモードが設定される。電気刺激制御部１７は、電圧指令Ｖｃにより出力電圧Ｖｘを開始電圧Ｖ０（＝０ボルト）とする。酸素濃度算出部１４は、測定信号Ｉｓに基づいて酸素濃度Ｘｓを算出する。このとき、酸素濃度Ｘｓは、ほぼ第１濃度Ｘ１となる。
【００７７】
電気刺激制御部１７は、経過時間を計測し、その経過時間が刺激開始タイミング時間Ｔｓｔになると（時刻ｔ１１）、電圧指令Ｖｃを漸増させる。この電圧指令Ｖｃに基づいて出力電圧Ｖｘが漸増する。そして、酸素濃度Ｘｓが低下すると（時刻ｔ１２）、電圧設定部１６は、このときの酸素濃度Ｘｓに対する電圧指令Ｖｃを印加電圧値ＩＶとする。また、電圧設定部１６は、トリガ信号ＴＲｘを「１」とする。
【００７８】
電圧設定部１６は、トリガ信号ＴＲｘと判定信号Ｍ１に基づいて、推定トリガＴＲｅを生成する。この場合、「１」のトリガ信号ＴＲｘと「１」の判定信号Ｍ１に基づいて、推定トリガＴＲｅを「１」とする。電圧設定部１６は、この「１」の推定トリガＴＲｅに基づいて、設定した印加電圧値ＩＶを、刺激電圧値Ｖｐとして記憶する。電気刺激制御部１７は、所定値まで電圧指令Ｖｃを漸増させると、第１のモードを終了する。電気刺激制御部１７は、電圧指令Ｖｃにより出力電圧Ｖｘを開始電圧Ｖ０とする。
【００７９】
次に、第２のモードが設定されると、電気刺激制御部１７は、電圧設定部１６から刺激電圧値Ｖｐを読み出す。そして、電気刺激制御部１７は、刺激電圧値Ｖｐと等しい電圧指令Ｖｃを出力する。この電圧指令Ｖｃに基づいて、電源部１３から出力電圧Ｖｘが電極２１，２２に供給される。したがって、刺激電圧値Ｖｐに応じた電気刺激が対象物に付加される。この電気刺激により対象物の筋肉に適切な負荷が加えられ、効果的にトレーニングが行われる。そして、操作表示部１２の操作に基づいて、第２のモードを終了する。
【００８０】
次に、体動がある（動作状態）場合を説明する。なお、ここでは、体動のみによる酸素濃度Ｘｓの変動について説明する。
図７に示す時刻ｔ２１において体動があると、酸素濃度Ｘｓが低下する。電圧設定部１６は、この酸素濃度Ｘｓの低下を検出し、この時刻ｔ２１における電圧指令Ｖｃを印加電圧値ＩＶとする。また、電圧設定部１６は、トリガ信号ＴＲｘを「１」とする。体動判定部１５は、検出信号Ｋ１，Ｋ２に基づいて動作状態と判定し、「０」の判定信号Ｍ１を出力する。
【００８１】
電圧設定部１６は、トリガ信号ＴＲｘと判定信号Ｍ１に基づいて、推定トリガＴＲｅを生成する。この場合、「１」のトリガ信号ＴＲｘと「０」の判定信号Ｍ１に基づいて、推定トリガＴＲｅを「０」とする。電圧設定部１６は、この「０」の推定トリガＴＲｅに基づいて、設定した印加電圧値ＩＶを削除する。したがって、体動があったとき、刺激電圧値Ｖｐは記憶されない。
【００８２】
時刻ｔ２２において、体動判定部１５は、検出信号Ｋ１，Ｋ２に基づいて静的状態と判定し、「１」の判定信号Ｍ１を出力する。電気刺激制御部１７は、経過時間を計測し、その経過時間が刺激開始タイミング時間Ｔｓｔになると（時刻ｔ２３）、電圧指令Ｖｃにより出力電圧Ｖｘを漸増させる。
【００８３】
時刻ｔ２４において体動があると、酸素濃度Ｘｓが低下する。電圧設定部１６は、この酸素濃度Ｘｓの低下を検出し、この時刻ｔ２４における電圧指令Ｖｃを印加電圧値ＩＶとする。また、電圧設定部１６は、トリガ信号ＴＲｘを「１」とする。体動判定部１５は、検出信号Ｋ１，Ｋ２に基づいて動作状態と判定し、「０」の判定信号Ｍ１を出力する。電圧設定部１６は、トリガ信号ＴＲｘと判定信号Ｍ１に基づいて、「０」の推定トリガＴＲｅを生成する。電圧設定部１６は、この「０」の推定トリガＴＲｅに基づいて、設定した印加電圧値ＩＶを削除する。したがって、体動があったとき、刺激電圧値Ｖｐは記憶されない。
【００８４】
時刻ｔ２５において、体動判定部１５は、検出信号Ｋ１，Ｋ２に基づいて静的状態と判定し、「１」の判定信号Ｍ１を出力する。電気刺激制御部１７はさらに、電圧指令Ｖｃに基づいて出力電圧Ｖｘを漸増させる。そして、酸素濃度Ｘｓが低下すると（時刻ｔ２６）、電圧設定部１６は、この時刻ｔ２６における電圧指令Ｖｃを印加電圧値ＩＶとする。また、電圧設定部１６は、トリガ信号ＴＲｘを「１」とする。
【００８５】
電圧設定部１６は、トリガ信号ＴＲｘと判定信号Ｍ１に基づいて、推定トリガＴＲｅを生成する。この場合、「１」のトリガ信号ＴＲｘと「１」の判定信号Ｍ１に基づいて、推定トリガＴＲｅを「１」とする。電圧設定部１６は、この「１」の推定トリガＴＲｅに基づいて、設定した印加電圧値ＩＶを、刺激電圧値Ｖｐとして記憶する。
【００８６】
したがって、酸素濃度Ｘｓが低下したとき、体動有りの場合には、印加電圧値ＩＶが削除され、刺激電圧値Ｖｐは設定されない。そして、酸素濃度Ｘｓが低下し、静的状態のとき、印加電圧値ＩＶに基づいて刺激電圧値Ｖｐが設定される。このように、静的状態における酸素濃度Ｘｓの低下に基づいて刺激電圧値Ｖｐが設定される。また、体動があったときの酸素濃度Ｘｓの低下に基づく刺激電圧値Ｖｐの誤設定が防止される。
【００８７】
次に、刺激電圧値Ｖｐの設定の比較例を説明する。
図８は、体動検出の無い電気刺激装置の動作を示す。なお、説明において上記の実施の形態と同じ符号を用いる。
【００８８】
時刻ｔ３１において、体動により酸素濃度Ｘｓが低下すると、電圧設定部１６は、この酸素濃度Ｘｓの低下を検出し、この時刻ｔ３１における電圧指令Ｖｃを刺激電圧値Ｖｐとする。この場合、刺激電圧値Ｖｐは、開始電圧Ｖ０の電圧指令Ｖｃと等しい（＝０）。次に、電気刺激制御部１７は、経過時間を計測し、その経過時間が刺激開始タイミング時間Ｔｓｔになると（時刻ｔ３２）、電圧指令Ｖｃにより出力電圧Ｖｘを漸増させる。
【００８９】
時刻ｔ３３において、体動により酸素濃度Ｘｓが低下すると、電圧設定部１６は、この酸素濃度Ｘｓの低下を検出し、この時刻ｔ３３における電圧指令Ｖｃを刺激電圧値Ｖｐとする。電気刺激制御部１７はさらに、電圧指令Ｖｃに基づいて出力電圧Ｖｘを漸増させる。そして、時刻ｔ３４において、酸素濃度Ｘｓが低下すると、電圧設定部１６は、この時刻ｔ３４における電圧指令Ｖｃを刺激電圧値Ｖｐとする。
【００９０】
したがって、この比較例では、時刻ｔ３１，ｔ３３，ｔ３４の電圧指令Ｖｃのいずれか１つが刺激電圧値Ｖｐとして設定される。たとえば、時刻ｔ３１，ｔ３３における電圧指令Ｖｃにより刺激電圧値Ｖｐを設定した場合、誤設定となり、対象物に適切な電気刺激を与えることができない。
【００９１】
次に、電気刺激により体動が発生する場合について説明する。
図１に示すように、電極部２０は、サポータ５０により使用者の大腿７１に配設されている。
【００９２】
図９（ａ）に示すように、電気刺激装置は、大腿７１に電気刺激７３を与える。すると、一部の使用者は、刺激電圧値Ｖｐを設定する際に対象物（大腿７１）に与えられる電気刺激７３により、図９（ｂ）に示すように、下腿７２が動いてしまうことがある。下腿７２が動くと、酸素濃度Ｘｓが変化する。つまり、酸素濃度Ｘｓの変化を誤検出する場合がある。
【００９３】
本実施の形態の電気刺激装置は、大腿７１と下腿７２とにそれぞれ角速度センサ４１，４２が配設されている。したがって、大腿７１の動きと下腿７２の動きをそれぞれ検出することができる。
【００９４】
図２に示す体動判定部１５は、角速度センサ４１，４２の検出信号Ｋ１，Ｋ２に基づいて、図９（ａ）に示す大腿７１と下腿７２の少なくとも一方の動きを検出した場合に体動有り（動作状態）と判定し、「０」の判定信号Ｍ１を出力する。
【００９５】
図１０に示すように、電気刺激制御部１７は、電圧指令Ｖｃにより出力電圧Ｖｘを漸増させる。
時刻ｔ４１において、電気刺激により下腿７２が動くと、酸素濃度Ｘｓが低下する。電圧設定部１６は、この酸素濃度Ｘｓの低下を検出し、この時刻ｔ４１における電圧指令Ｖｃを印加電圧値ＩＶとする。また、電圧設定部１６は、トリガ信号ＴＲｘを「１」とする。体動判定部１５は、検出信号Ｋ１，Ｋ２に基づいて、「０」の判定信号Ｍ１を生成する。電圧設定部１６は、トリガ信号ＴＲｘと判定信号Ｍ１に基づいて、「０」の推定トリガＴＲｅを生成する。電圧設定部１６は、この「０」の推定トリガＴＲｅに基づいて、設定した印加電圧値ＩＶを削除する。したがって、体動があったとき、刺激電圧値Ｖｐは記憶されない。
【００９６】
体動判定部１５は、検出信号Ｋ１，Ｋ２に基づいて静的状態と判定し、「１」の判定信号Ｍ１を出力する。電気刺激制御部１７はさらに、電圧指令Ｖｃに基づいて出力電圧Ｖｘを漸増させる。そして、酸素濃度Ｘｓが低下すると（時刻ｔ４２）、電圧設定部１６は、この時刻ｔ４２における電圧指令Ｖｃを印加電圧値ＩＶとする。また、電圧設定部１６は、トリガ信号ＴＲｘを「１」とする。
【００９７】
電圧設定部１６は、トリガ信号ＴＲｘと判定信号Ｍ１に基づいて、推定トリガＴＲｅを生成する。この場合、「１」のトリガ信号ＴＲｘと「１」の判定信号Ｍ１に基づいて、推定トリガＴＲｅを「１」とする。電圧設定部１６は、この「１」の推定トリガＴＲｅに基づいて、設定した印加電圧値ＩＶを、刺激電圧値Ｖｐとして記憶する。したがって、酸素濃度Ｘｓが低下したとき、体動有りの場合には、印加電圧値ＩＶが削除され、刺激電圧値Ｖｐは設定されない。そして、酸素濃度Ｘｓが低下し、静的状態のとき、印加電圧値ＩＶに基づいて刺激電圧値Ｖｐが設定される。このように、電気刺激による体動があったときの酸素濃度Ｘｓの低下に基づく刺激電圧値Ｖｐの誤設定が防止される。
【００９８】
ここで、刺激電圧値Ｖｐの調整の比較例を説明する。
たとえば、筋肉に負荷を与える刺激電圧値Ｖｐは、筋肉に使用者が耐えうる最大の痛みを感じる電圧に基づいて定められる。詳述すると、筋肉に使用者が耐えうる最大の痛みを感じる電圧を特定し、当該電圧を小さくすることによって実際に筋肉に負荷を与える刺激電圧値Ｖｐが定められる。しかし、主観的であって個人差も含む痛みに基づき定められる刺激電圧値Ｖｐに客観性を求めることは難しい。また、刺激用電圧を定める都度、筋肉に使用者が耐えうる最大の痛みを感じる電圧が印加されるため、使用者の負担や不快感は少なくない。
【００９９】
また、トレーニングの目的に適する刺激電圧値Ｖｐを定めるには、理学療法士や作業療法士等の専門家の判断が必要である、このため、使用者自身が刺激電圧値Ｖｐを適切に定めることは難しい。専門家が刺激電圧値Ｖｐを定める場合、各専門家が独自の知識や経験に基づいて、電気刺激装置を操作し、使用者の状態を監視することを通じて使用者が耐えうる最大の電圧を得る。そして、専門家は得られた電圧に基づく計算によって目的に適した負荷が筋肉に与えられるように刺激電圧値Ｖｐを定める。このため、刺激電圧値Ｖｐが客観的に定められないおそれがある。
【０１００】
本実施形態の電気刺激装置において、酸素濃度算出部１４は、光電センサ３０の測定信号Ｉｓに基づいて酸素濃度Ｘｓを算出する。測定信号Ｉｓは、対象物の筋肉の血液中の酸素濃度に対応する。酸素濃度Ｘｓは、出力電圧Ｖｘによる電気刺激によって筋肉に有意な負荷が与えられることにより変化する。このため、出力電圧Ｖｘに応じて変化する酸素濃度Ｘｓを利用することにより刺激電圧値Ｖｐが客観的に定められる。
【０１０１】
また、測定に基づく酸素濃度Ｘｓを用いることで、使用者に筋肉に耐えうる最大の痛みを感じさせる電圧よりも低い電圧からでも、筋肉に有意な負荷が与えられる電圧を検出することができる。よって、刺激電圧値Ｖｐを定める際、使用者に耐えうる最大の痛みを含む強い痛みを感じさせるおそれが少なく、使用者の負担や不快感が軽減される。
【０１０２】
以上説明したように、本実施の形態１によれば、以下の効果を奏する。
（１−１）電気刺激装置は、対象物に電気刺激を与える電極部２０と、対象物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、対象物の体動状態に応じた検出信号Ｋ１，Ｋ２を出力する体動検出部４０を有している。コントローラ１０は、対象物に電気刺激を与えるための出力電圧Ｖｘを電極部２０に供給する。コントローラ１０の制御部１１は、出力電圧Ｖｘを漸増し、測定信号Ｉｓに基づいて対象物の酸素濃度Ｘｓの変化を検出する。そして、制御部１１は、検出した酸素濃度Ｘｓに対応する電圧指令Ｖｃを印加電圧値ＩＶ（印加強度）とする。また、制御部１１は、検出信号Ｋ１，Ｋ２に基づいて、対象物が静的状態か動的状態かを判定する。そして、制御部１１は、静的状態にあるときの印加電圧値ＩＶを刺激電圧値Ｖｐとして設定する。
【０１０３】
対象物の酸素濃度Ｘｓは、対象物に与えられる電気刺激により変化する。また、対象物の酸素濃度Ｘｓは、対象物の体動により変化する。
本実施の形態の電気刺激装置によれば、制御された電気刺激による対象物の酸素濃度Ｘｓの変化に基づいて印加する印加電圧値ＩＶが推定される。検出信号Ｋ１，Ｋ２により対象物が静的状態か動的状態かが判定される。そして、静的状態にあるときに印加電圧値ＩＶを、対象物に応じた刺激電圧値Ｖｐとして設定される。これにより、対象物に応じた刺激電圧値Ｖｐを客観的に設定することができる。また、本実施の形態の電気刺激装置によれば、体動検出の無い電気刺激装置と比較して刺激電圧値Ｖｐを誤設定するおそれが低いため、対象物に適切な電気刺激が与えられる。
【０１０４】
（１−２）制御部１１は、電圧指令Ｖｃに基づいて出力電圧Ｖｘを漸増し、そのときの酸素濃度Ｘｓの変化に基づいて、酸素濃度Ｘｓが低下し始める点（低酸素開始点）の電圧指令Ｖｃを刺激電圧値Ｖｐとして設定する。したがって、専門家等の電気刺激装置の操作の煩わしさを低減し、容易に使用することができる。
【０１０５】
（１−３）制御部１１は、対象物が動的状態にあると判定した場合、推定した印加電圧値ＩＶを削除する。対象物の体動によって酸素濃度Ｘｓが低下する。このような酸素濃度Ｘｓの低下を検出して刺激電圧値Ｖｐを設定した場合、その刺激電圧値Ｖｐが適切か否かを判断する必要がある。本実施の形態の電気刺激装置は、体動があったときの印加電圧値ＩＶを削除するため、確認等の手間がかからないため、容易に使用することができる。
【０１０６】
（１−４）制御部１１は、第１のモードにおいて、出力電圧Ｖｘを制御し、酸素濃度Ｘｓの変化に基づいて刺激電圧値Ｖｐを設定する。そして、第２のモードにおいて、刺激電圧値Ｖｐに応じた電圧指令Ｖｃを設定し、出力電圧Ｖｘにより対象物に電気刺激を与える。したがって、第１のモードにおいて客観的に設定された刺激電圧値Ｖｐにより第２のモードにて適切な強度の電気刺激を与えることができる。
【０１０７】
（実施の形態２）
実施の形態２の電気刺激装置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の電気刺激装置の説明は実施の形態１の電気刺激装置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。
【０１０８】
電気刺激制御部１７は、電気刺激制御にかかる指令信号Ｃｖを出力する。指令信号Ｃｖは、対象物に対する電気刺激の有無を示す。たとえば、電気刺激制御部１７は、電圧指令Ｖｃを生成して対象物（使用者）に電気刺激を印加しているときにたとえば「１」の指令信号Ｃｖを出力し、電気刺激を印加していないときにたとえば「０」の指令信号Ｃｖを出力する。
【０１０９】
電圧設定部１６は、上記実施の形態１で説明したように、トリガ信号ＴＲｘと判定信号Ｍ１に基づいて、推定トリガＴＲｅを生成する。そして、本実施の形態の電圧設定部１６は、推定トリガＴＲｅをカウントする機能を有している。電圧設定部１６は、カウント判定値Ｐｘを記憶している。電圧設定部１６は、指令信号Ｃｖに基づいて電気刺激を対象物に与えていないときに、推定トリガＴＲｅのパルスをカウントする。電圧設定部１６は、そのカウント値Ｐｃとカウント判定値Ｐｘを比較する。そして、電圧設定部１６は、比較結果に基づいて、やり直しを指示する。
【０１１０】
たとえば、電圧設定部１６は、カウント値Ｐｃがカウント判定値Ｐｘよりと等しくなった場合、所定のタイミングでやり直しを指示する。所定のタイミングは、たとえば、電気刺激の漸増を開始するタイミングである。電圧設定部１６は、電気刺激制御部１７から出力される「１」の指令信号Ｃｖに基づいて、やり直しを指示する。
【０１１１】
やり直しの指示は、たとえば、電圧設定部１６から操作表示部１２へ出力する信号により行われる。たとえば、電圧設定部１６は、体動の判定エラーを示すエラー信号を操作表示部１２に出力する。操作表示部１２は、そのエラー信号に基づいて、基本姿勢や静止を促す文字等を表示する。使用者は、その表示に基づいて、基本姿勢を取ったり静止したりする。
【０１１２】
次に、この実施の形態２の電気刺激装置の作用を説明する。
図１１に示すように、酸素濃度Ｘｓが頻繁に変化する場合がある。実施の形態１にて説明したように、酸素濃度Ｘｓは、対象物の動き（動的状態）により変化する場合がある。また、酸素濃度Ｘｓは、電気刺激による体動により変化する場合がある。しかしながら、判定信号Ｍ１が「１」で安定している。したがって、対象物（使用者）は、静的状態にある。また、指令信号Ｃｖは「０」であるため、電気刺激は印加されていない。
【０１１３】
この場合、対象物の体動以外の要因により、酸素濃度算出部１４が入力する測定信号Ｉｓが変化している。要因としては、たとえば光電センサ３０（図１参照）の故障、光電センサ３０をコントローラ１０に接続する配線の断線、その配線に対するノイズの混入、等があげられる。このような場合、酸素濃度Ｘｓの変化に応じて、トリガ信号ＴＲｘがパルス状に変化する。そして、判定信号Ｍ１が「１」であるため、推定トリガＴＲｅもトリガ信号ＴＲｘと同様にパルス状に変化する。電圧設定部１６は、推定トリガＴＲｅをカウントし、そのカウント値Ｐｃとカウント判定値Ｐｘを比較する。そして、電圧設定部１６は、比較結果に基づいて、やり直しを指示する。
【０１１４】
以上説明したように、本実施の形態２によれば、上記実施の形態１の効果に加え、以下の効果を奏する。
（２−１）電圧設定部１６は、推定トリガＴＲｅをカウントし、そのカウント値Ｐｃとカウント判定値Ｐｘを比較する。そして、電圧設定部１６は、比較結果に基づいて、やり直しを指示する。複数回の酸素濃度の変化は、要因として体動や故障の可能性が考えられる。したがって、酸素濃度の変化のカウント値に基づいてやり直しを行うことで、より正確に刺激強度の設定を行うことが可能となる。
【０１１５】
（実施の形態３）
実施の形態３の電気刺激装置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の電気刺激装置の説明は実施の形態１の電気刺激装置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。
【０１１６】
図１２に示すように、電気刺激装置は、コントローラ１０ａと、コントローラ１０ａに電気的に接続された電極部２０と光電センサ３０と体動検出部４０，６０とを有している。電極部２０と光電センサ３０と体動検出部４０，６０は、使用者の人体に装着される。たとえば、電極部２０と光電センサ３０と体動検出部４０，６０は、サポータ５０に取り付けられ、脚等の対象物に装着される。
【０１１７】
体動検出部４０は、対象物の体動を検出する。体動検出部４０は、角速度センサ４１を有している。角速度センサ４１は、大腿７１の動きを検出するために用いられる。角速度センサ４１は、サポータ５０によって大腿７１に配設される。角速度センサ４１は、股関節を中心に回転する大腿７１の角速度に応じた検出信号を出力する。
【０１１８】
体動検出部６０は、対象物の体動を検出する。体動検出部６０は、たとえばゴニオメータ等の角度センサである。体動検出部６０は、下肢の膝関節の角度を検出するために用いられる。以下、角度センサ６０として説明する。角度センサ６０は、サポータ５０によって膝関節に配設される。角度センサ６０は、センサ部６１と支持板６２，６３とを有している。支持板６２，６３は、大腿７１と下腿７２に配設される。したがって、支持板６２，６３がなす角度は、大腿７１と下腿７２の間、つまり膝の角度を示す。センサ部６１は、支持板６２，６３がなす角度を検出し、角度に応じた検出信号を出力する。
【０１１９】
コントローラ１０ａは、体動検出部４０，６０と光電センサ３０による検出結果に基づいて、電極部２０に供給する電圧（刺激電圧）を設定する。コントローラ１０ａは、光電センサ３０から出力される測定信号に基づいて血中酸素濃度を算出する。コントローラ１０ａは、体動検出部４０（角速度センサ４１）から出力される検出信号に基づいて、対象物が静的状態か動的状態かを判定する。また、コントローラ１０ａは、角度センサ６０から出力される検出信号Ｋ３に基づいて、対象物の姿勢が基本姿勢か否かを判定する。そして、コントローラ１０ａは、血中酸素濃度と対象物の判定結果に基づいて、電極部２０（第１の電極２１及び第２の電極２２）に供給する刺激電圧を設定する。
【０１２０】
図１３に示すように、角度センサ６０は、取着された部位、つまり膝角度に応じた検出信号Ｋ３を出力する。
コントローラ１０ａは、制御部１１ａ、操作表示部１２、電源部１３を有している。
【０１２１】
制御部１１ａは、動作モードとして第１のモードと第２のモードを有している。第１のモードにおいて、制御部１１ａは、電圧指令Ｖｃを制御し、対象物に対する刺激電圧値Ｖｐを設定する。詳述すると、制御部１１ａは、電圧指令Ｖｃを制御し、電圧指令Ｖｃに対する測定信号Ｉｓと検出信号Ｋ１，Ｋ３を得る。制御部１１ａは、測定信号Ｉｓに基づいて血中酸素濃度Ｘｓを算出する。制御部１１ａは、検出信号Ｋ１に基づいて、使用者（対象物）が静的状態か動的状態かを判定する。また、制御部１１ａは、検出信号Ｋ３に基づいて、使用者が基本姿勢か否かを判定する。そして、制御部１１ａは、判定結果（静的状態、基本姿勢）における血中酸素濃度Ｘｓに基づいて、刺激電圧値Ｖｐを設定する。つまり、第１のモードは、対象物に応じた刺激電圧値を設定する設定モードである。
【０１２２】
第２のモードにおいて、制御部１１ａは、第１のモードにおいて設定した刺激電圧値Ｖｐに応じた電圧指令Ｖｃを出力する。電源部１３は、電圧指令Ｖｃに応じた出力電圧Ｖｘを出力する。この第２のモードは、刺激電圧値Ｖｐに応じた電気刺激を対象物に与えるモードであり、たとえばトレーニングモードである。
【０１２３】
制御部１１ａにおける機能の概要を説明する。
制御部１１ａは、酸素濃度算出部１４、体動判定部１５ａ、電圧設定部１６ａ、電気刺激制御部１７を有している。
【０１２４】
酸素濃度算出部１４は、測定信号Ｉｓに基づいて、筋肉内の酸素濃度Ｘｓを算出する。体動判定部１５ａは、検出信号Ｋ１に基づいて、対象物が静的状態か動的状態かを判定する。また、体動判定部１５ａは、検出信号Ｋ３に基づいて、対象物が静的状態か動的状態かを判定する。そして、体動判定部１５ａは、判定結果に応じた判定信号Ｍ１を出力する。電圧設定部１６ａは、酸素濃度Ｘｓと判定信号Ｍ１とに基づいて、対象物に対して適した刺激電圧値Ｖｐを設定する。電気刺激制御部１７は、対象物に加える電気刺激を制御する。第１のモードにおいて、電気刺激制御部１７は、電源部１３に供給する電圧指令Ｖｃを制御する。第２のモードにおいて、電気刺激制御部１７は、電圧設定部１６ａにおいて設定した刺激電圧値Ｖｐに応じた電圧指令Ｖｃを出力する。
【０１２５】
次に、体動判定部１５ａの動作を説明する。
体動判定部１５ａは、角速度センサ４１と角度センサ６０とに接続されている。
角速度センサ４１は、図１２に示す大腿７１に取着され、回転する大腿７１の角速度に応じた検出信号Ｋ１を出力する。体動判定部１５ａは、検出信号Ｋ１に基づいて、身体（下肢）の動作状態を判定する。
【０１２６】
角度センサ６０は、図１２に示す膝部分７４に取着され、膝角度に応じた検出信号Ｋ３を出力する。体動判定部１５ａは、検出信号Ｋ３に基づいて、身体の姿勢が基本姿勢か否かを判定する。そして、体動判定部１５ａは、判定結果に応じた値の判定信号Ｍ１を出力する。たとえば、身体が静的状態にない（動的状態）場合、判定信号Ｍ１の値を「０」とする。静的状態、かつ基本姿勢の場合、判定信号Ｍ１の値を「１」とする。静的状態で基本姿勢以外の場合、判定信号Ｍ１の値を「２」とする。
【０１２７】
基本姿勢は、電気刺激の印加により酸素濃度が変化し易い姿勢である。また、基本姿勢は、実用的な姿勢が好ましい。実用的な姿勢は、たとえば、椅子に座した姿勢である。この場合、基本姿勢は、たとえば、椅子等に座し、下腿を床にほぼ垂直に下ろし、上体を座面にほぼ垂直とした姿勢となる。たとえば、椅子に座した上体において膝角度が異なる場合、大腿部の血行動態が変化する。また、上体が直立姿勢の場合と比べ、後傾姿勢は静脈還流が多いことが示唆されている。したがって、後傾姿勢は、直立姿勢と比べ、酸素濃度が変化し難い姿勢といえる。
【０１２８】
体動判定部１５ａの記憶部には、基本姿勢の情報が格納される。基本姿勢の情報は、膝角度判定値Ｎｐを含む。膝角度判定値Ｎｐは、検出した膝角度に基づいて、基本姿勢と判断するか否かを判定する判定閾値である。膝角度判定値Ｎｐは、たとえば１０度である。体動判定部１５ａは、膝角度Ｎａの基準値Ｎｒを設定する。たとえば、体動判定部１５ａは、第１のモードの開始時における膝角度Ｎａを取得し、その膝角度Ｎａを基準値Ｎｒとして設定する。
【０１２９】
図１４（ａ）に示すように、体動判定部１５ａは、膝角度の変化量θを検出する。体動判定部１５ａは、大腿７１と下腿７２とが成す角度を膝角度Ｎａとして検出する。そして、下腿７２が動いた状態（斜めの一点鎖線にて示す）の変化量θを得る。
【０１３０】
たとえば、体動判定部１５ａは、所定の時間間隔で、膝角度Ｎａを取得する。体動判定部１５ａは、取得した膝角度Ｎａと基準値Ｎｒとの差分値（絶対値）ΔＮを算出し、差分値ΔＮと膝角度判定値Ｎｐとを比較する。そして、体動判定部１５ａは、差分値ΔＮが膝角度判定値Ｎｐ以下の場合、基本姿勢と判定する。一方、差分値ΔＮが膝角度判定値Ｎｐより大きい場合、基本姿勢ではない（基本姿勢以外）と判定する。
【０１３１】
なお、基本姿勢は、年齢、体格等の身体的条件により異なる場合がある。このため、操作表示部１２により基本姿勢を選択設定することが好ましい。たとえば、図１４（ｂ）に示すように、膝を延ばした状態を基本姿勢とする。基本姿勢は、たとえば、表示部に複数の姿勢パターンを表示し、操作部による選択結果に基づいて、基本姿勢に関する情報をたとえば体動判定部１５ａに設定する。
【０１３２】
電圧設定部１６ａは、実施の形態１の電圧設定部１６と同様に、酸素濃度算出部１４から出力される酸素濃度Ｘｓに基づいて、特徴量となる酸素濃度Ｘｓを検出し、その酸素濃度Ｘｓに対応する電圧指令Ｖｃを印加電圧値ＩＶとして記憶部に記憶する。また、電圧設定部１６ａは、値「１」のトリガ信号ＴＲｘを生成する。
【０１３３】
次に、電圧設定部１６ａは、体動判定部１５ａから出力される判定信号Ｍ１に基づいて、上記の印加電圧値ＩＶを判定する。判定信号Ｍ１は、対象物が動作状態と姿勢を示す。電圧設定部１６ａは、判定信号Ｍ１に基づいて、印加電圧値ＩＶを判定する。「０」の判定信号Ｍ１は動的状態を示す。「１」の判定信号Ｍ１は静的状態且つ基本姿勢を示す。「２」の判定信号Ｍ１は静的状態且つ基本姿勢以外を示す。
【０１３４】
電圧設定部１６ａは、「０」の判定信号Ｍ１に基づいて、印加電圧値ＩＶが体動にかかるものと判定する。そして、電圧設定部１６ａは、この印加電圧値ＩＶを削除する。電圧設定部１６ａは、「１」の判定信号Ｍ１に基づいて、印加電圧値ＩＶが電気刺激により低下する酸素濃度Ｘｓに対応するものと判定する。そして、電圧設定部１６ａは、この印加電圧値ＩＶを刺激電圧値Ｖｐとして設定し、その刺激電圧値Ｖｐを記憶部に記憶する。
【０１３５】
電圧設定部１６ａは、「２」の判定信号Ｍ１に基づいて、対象物（使用者）が基本姿勢以外の姿勢で静的状態にあると判定する。この場合、電圧設定部１６ａは、この姿勢の継続時間Ｔｐ３を計測する。電圧設定部１６ａは計時機能を有し、「２」の判定信号Ｍ１に基づいて時間計測を開始する。電圧設定部１６ａの記憶部には、基本姿勢判別時間Ｔｂが記憶されている。
【０１３６】
電圧設定部１６ａは、継続時間Ｔｐ３と基本姿勢判別時間Ｔｂとを比較する。そして、電圧設定部１６ａは、継続時間Ｔｐ３が基本姿勢判別時間Ｔｂより大きくなると、やり直しを指示する。やり直しの指示は、たとえば、電圧設定部１６ａから操作表示部１２へ出力する信号により行われる。たとえば、電圧設定部１６ａは、姿勢エラーを示すエラー信号を操作表示部１２に出力する。操作表示部１２は、そのエラー信号に基づいて、基本姿勢や静止を促す文字等を表示する。使用者は、その表示に基づいて、基本姿勢を取ったり静止したりする。
【０１３７】
次に、上記の電気刺激装置の作用を説明する。
たとえば、操作表示部１２は、使用者による開始操作に基づいて、基本姿勢を示すパターンを表示する。その表示にしたがって、使用者は、基本姿勢を取る。そして、使用者の操作（たとえば、「開始」や「次へ」のボタン操作）に基づいて、指令信号Ｉｃを出力する。電気刺激制御部１７は、指令信号Ｉｃに基づいて、第１のモードの動作を開始する。
【０１３８】
先ず、体動が無い場合を説明する。
図１５に示すように、静的状態では、「１」の判定信号Ｍ１が体動判定部１５ａから出力される。したがって、実施の形態１の図６と同様に、トリガ信号ＴＲｘ、判定信号Ｍ１、推定トリガＴＲｅが生成される。そして、「１」のトリガ信号ＴＲｘに基づいて、電圧指令Ｖｃが印加電圧値ＩＶとして設定される。さらに、「１」の推定トリガＴＲｅに基づいて、印加電圧値ＩＶが刺激電圧値Ｖｐとして設定される。
【０１３９】
次に、体動がある場合を説明する。
先ず、使用者において、基本姿勢が取られる。
図１６に示すように、「１」の判定信号Ｍ１が体動判定部１５ａから出力される。
【０１４０】
時刻ｔ５１において、体動（大腿７１の動き、膝関節の角度変化）があると、酸素濃度Ｘｓが低下する。電圧設定部１６ａは、この酸素濃度Ｘｓの低下を検出し、この時刻ｔ５１における電圧指令Ｖｃを印加電圧値ＩＶとして記憶する。また、電圧設定部１６ａは、トリガ信号ＴＲｘを「１」とする。体動判定部１５ａは、検出信号Ｋ１，Ｋ３に基づいて、「０」の判定信号Ｍ１を生成する。電圧設定部１６ａは、トリガ信号ＴＲｘと判定信号Ｍ１に基づいて、「０」の推定トリガＴＲｅ（図示略）を生成する。電圧設定部１６ａは、この推定トリガＴＲｅに基づいて、設定した印加電圧値ＩＶを削除する。
【０１４１】
次に、使用者は、膝を伸ばした状態で静止する。静的状態になると、酸素濃度Ｘｓが初期状態（たとえば測定開始時）の値まで上昇し安定する。電圧設定部１６ａは、この酸素濃度Ｘｓに基づいて、「０」のトリガ信号ＴＲｘを生成する。体動判定部１５ａは、検出信号Ｋ１に基づいて静的状態と判定する。また、体動判定部１５ａは、検出信号Ｋ３に基づいて、「２」の判定信号Ｍ１を生成する。
【０１４２】
電圧設定部１６ａは、「２」の判定信号Ｍ１に基づいて、経過時間の計測を開始する。そして、経過時間が基本姿勢判別時間Ｔｂより大きくなると、電圧設定部１６ａは、やり直しを指示する。このやり直しの指示に基づいて、操作表示部１２に姿勢のやり直しを示す文字等が表示される。制御部１１ａは、やり直しの指示に基づいて第１のモードの実行を中止する。使用者は、その表示に基づいて、基本姿勢を取ることができる。そして、使用者は、やり直しを示す表示にしたがって操作ボタンを操作する。操作表示部１２は、その操作に基づいて指令信号Ｉｃを出力する。制御部１１ａは、その指令信号Ｉｃに基づいて、第１のモードを再度実行する。
【０１４３】
以上説明したように、本実施の形態３によれば、実施の形態１の効果に加え、以下の効果を奏する。
（３−１）体動検出部６０は角度センサであり、膝部分７４に取着され、膝角度に応じた検出信号Ｋ３を出力する。体動判定部１５ａは、検出信号Ｋ３に基づいて、身体の姿勢が基本姿勢か否かを判定する。酸素濃度Ｘｓは、対象物の姿勢によって変化が異なる場合がある。変化が少ないと、酸素濃度Ｘｓが低下し始める点（低酸素開始点）が検出しにくい。したがって、酸素濃度Ｘｓが変化しやすい姿勢を基本姿勢として、その基本姿勢か否かを判定することで、酸素濃度Ｘｓの変化の検出が容易になる。そして、検出した酸素濃度Ｘｓに応じた電圧指令Ｖｃに基づいて、刺激電圧値Ｖｐを精度よく設定することができる。
【０１４４】
（実施の形態４）
実施の形態４の電気刺激装置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の電気刺激装置の説明は実施の形態１の電気刺激装置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。
【０１４５】
図１７に示すように、電気刺激装置は筋収縮検出部である加速度センサ８０をさらに有している。加速度センサ８０は、たとえばサポータ５０（図１参照）に設けられ、サポータ５０が脚等の対象物に装着されたときに対象物の筋肉に取り付けられる。加速度センサ８０は、対象物に応じた刺激強度である刺激電圧値Ｖｐを設定するために対象物の筋収縮による筋肉の加速度を検出し、その加速度に関する情報を含む検出信号ＫＡを制御部１１に出力する（第１のモード）。すなわち、加速度センサ８０は対象物の筋収縮が反映された信号である検出信号ＫＡを出力する。
【０１４６】
加速度センサ８０の一例は３軸加速度センサである。加速度センサ８０により検出される加速度の方向は、たとえば身体の上下方向に沿うＸ軸方向、身体の幅方向に沿うＹ軸方向、および、身体の前後方向に沿うＺ軸方向である。すなわち、加速度センサ８０は、Ｘ軸方向の加速度である第１の加速度Ａｘ、Ｙ軸方向の加速度である第２の加速度Ａｙ、および、Ｚ軸方向の加速度である第３の加速度Ａｚを検出し、これらの加速度Ａｘ，Ａｙ，Ａｚに関する情報を含む検出信号ＫＡを制御部１１に出力する。
【０１４７】
制御部１１は筋収縮判定部１８をさらに有している。筋収縮判定部１８は、加速度センサ８０から取得した検出信号ＫＡに基づいて３軸の平方加速度ＡＳを演算する。筋収縮判定部１８は、たとえば下記式［１］に基づいて平方加速度ＡＳを演算する。
【０１４８】
【数１】
2017006632.tif 000003
変数Ａｘは第１の加速度Ａｘが代入される。変数Ａｙは第２の加速度Ａｙが代入される。変数Ａｚは第３の加速度Ａｚが代入される。筋収縮判定部１８は、対象物に電気刺激が印加されている状態において、平方加速度ＡＳを式［１］により演算された値に設定する。一方、筋収縮判定部１８は、対象物に電気刺激が印加されていない状態において、平方加速度ＡＳを０に設定する。
【０１４９】
筋収縮判定部１８は、式［１］により演算された平方加速度ＡＳの時系列データにおける差分の累積値である差分累積値ＡＤを算出する。平方加速度ＡＳは、筋収縮判定部１８が加速度センサ８０から取得した値の一例である。筋収縮判定部１８は、たとえば下記式［２］に基づいて差分累積値ＡＤを算出する。なお、式［２］の定数Ｂは、たとえばサンプリング周波数等に基づいて決められる。
【０１５０】
【数２】
2017006632.tif 000004
筋収縮判定部１８は図示しない記憶部を有している。記憶部の一例は不揮発性メモリ等である。記憶部は所定の閾値ｔｈｘを記憶している。所定の閾値ｔｈｘは、対象物が筋収縮を開始した時点である筋収縮開始点を検出するために予め設定された閾値である。筋収縮判定部１８は、たとえば式［２］により算出された差分累積値ＡＤと所定の閾値ｔｈｘとの関係に基づいて筋収縮開始点ＭＳを検出する。差分累積値ＡＤは、筋収縮判定部１８が加速度センサ８０から取得した値の一例である。具体的には、筋収縮判定部１８は、差分累積値ＡＤが所定の閾値ｔｈｘを超えたことに基づいて筋収縮開始点ＭＳを検出する。筋収縮判定部１８は、筋収縮開始点ＭＳに関する情報を含む信号を電圧設定部１６に出力する。
【０１５１】
電圧設定部１６は、筋収縮判定部１８から取得した筋収縮開始点ＭＳに基づいて、筋収縮開始点ＭＳにおける電気刺激の強度以上の強度を刺激電圧値Ｖｐとして設定する。具体的には、電圧設定部１６は、たとえば「１」のトリガ信号ＴＲｘおよび「１」の判定信号Ｍ１に基づいて推定トリガＴＲｅ（図６参照）を「１」としたとき、この「１」の推定トリガＴＲｅおよび筋収縮開始点ＭＳに基づいて、印加強度である印加電圧値ＩＶを刺激電圧値Ｖｐとして記憶する。すなわち、電圧設定部１６は対象物が静的状態である場合において、筋収縮開始点ＭＳに基づいて刺激電圧値Ｖｐを設定する。
【０１５２】
一方、電圧設定部１６は、たとえば「１」のトリガ信号ＴＲｘおよび「０」の判定信号Ｍ１に基づいて推定トリガＴＲｅを「０」としたとき、この「０」の推定トリガＴＲｅに基づいて印加電圧値ＩＶを削除する。すなわち、電圧設定部１６は対象物が動的状態である場合において、筋収縮開始点ＭＳに基づいて刺激電圧値Ｖｐを設定しない。
【０１５３】
図１８は筋収縮判定部１８が実行する制御の一例を示すフローチャートである。
筋収縮判定部１８はステップＳ１１において、第１のモードが継続されているか否かを判定する。ステップＳ１１において、第１のモードが継続されていると判定された場合、ステップＳ１２の処理に移行する。一方、ステップＳ１１において、第１のモードが継続されていないと判定された場合、筋収縮判定部１８による制御が終了する。この場合、対象物に応じた刺激電圧値Ｖｐが設定されない。
【０１５４】
筋収縮判定部１８はステップＳ１２において、加速度センサ８０から取得した検出信号ＫＡおよび式［１］に基づいて平方加速度ＡＳを演算する。
筋収縮判定部１８はステップＳ１３において、出力電圧Ｖｘが０よりも高いか否かを判定する。すなわち、筋収縮判定部１８は対象物に電気刺激が印加されているか否かを判定する。ステップＳ１３において、出力電圧Ｖｘが０よりも高いと判定された場合、ステップＳ１５の処理に移行する。一方、ステップＳ１３において、出力電圧Ｖｘが０よりも低いと判定された場合、ステップＳ１４の処理に移行する。
【０１５５】
筋収縮判定部１８はステップＳ１４において、ステップＳ１２の処理により演算された平方加速度ＡＳの値を０に設定する。
筋収縮判定部１８はステップＳ１５において、平方加速度ＡＳおよび式［２］に基づいて差分累積値ＡＤを算出する。差分累積値ＡＤの算出に用いられる平方加速度ＡＳは、ステップＳ１４の処理を実行したか否かにより決められる。具体的には、ステップＳ１４の処理を経ずにステップＳ１５の処理が実行された場合、差分累積値ＡＤの算出に用いられる平方加速度ＡＳは、ステップＳ１２の処理により演算された平方加速度ＡＳである。一方、ステップＳ１４の処理を経てステップＳ１５の処理が実行された場合、差分累積値ＡＤの算出に用いられる平方加速度ＡＳは０である。
【０１５６】
筋収縮判定部１８はステップＳ１６において、差分累積値ＡＤが所定の閾値ｔｈｘを超えたか否かを判定する。ステップＳ１６において、差分累積値ＡＤが所定の閾値ｔｈｘを超えていないと判定された場合、ステップＳ１７の処理に移行する。筋収縮判定部１８はステップＳ１７において、ステップＳ１２の処理に用いられる式［１］のｎの値、および、ステップＳ１５の処理に用いられる式［２］のｎの値を１つ増加させ、ステップＳ１１の処理に戻る。一方、ステップＳ１６において、差分累積値ＡＤが所定の閾値ｔｈｘを超えたと判定された場合、ステップＳ１８の処理に移行する。
【０１５７】
筋収縮判定部１８はステップＳ１８において、差分累積値ＡＤと所定の閾値ｔｈｘとの関係に基づいて筋収縮開始点ＭＳを検出する。一例では、筋収縮判定部１８は、差分累積値ＡＤが所定の閾値ｔｈｘを超えた時点を筋収縮開始点ＭＳとして検出し、筋収縮開始点ＭＳに関する情報を含む信号を電圧設定部１６に出力する。ステップＳ１８の処理を終えたとき、筋収縮判定部１８による制御が終了する。
【０１５８】
図１９を参照して、電気刺激装置の作用について説明する。
電気刺激装置は、時刻ｔ６０において起動または第１のモードが設定される。電気刺激制御部１７は、電圧指令Ｖｃにより出力電圧Ｖｘを開始電圧Ｖ０とする。
【０１５９】
電気刺激制御部１７は、経過時間を計測し、その経過時間が刺激開始タイミング時間Ｔｓｔとなった時刻である時刻ｔ６１において、電圧指令Ｖｃを漸増させる。この電圧指令Ｖｃに基づいて出力電圧Ｖｘが漸増する。差分累積値ＡＤが所定の閾値ｔｈｘを超えた時刻である時刻ｔ６２において、筋収縮判定部１８は筋収縮開始点ＭＳを検出する。そして、電圧設定部１６は、推定トリガＴＲｅおよび筋収縮開始点ＭＳに基づいて、筋収縮開始点ＭＳにおける電気刺激の強度以上の強度を刺激電圧値Ｖｐとして記憶する。刺激電圧値Ｖｐの一例は筋収縮開始点ＭＳにおける電気刺激の強度である。すなわち、刺激電圧値Ｖｐは第１電圧Ｖａである。電気刺激制御部１７は、所定値まで電圧指令Ｖｃを漸増させると、第１のモードを終了する。電気刺激制御部１７は、電圧指令Ｖｃにより出力電圧Ｖｘを開始電圧Ｖ０とする。
【０１６０】
次に、第２のモードが設定されると、電気刺激制御部１７は、電圧設定部１６から刺激電圧値Ｖｐを読み出す。そして、電気刺激制御部１７は、刺激電圧値Ｖｐと等しい電圧指令Ｖｃを出力する。この電圧指令Ｖｃに基づいて、電源部１３から出力電圧Ｖｘが電極２１，２２に供給される。したがって、刺激電圧値Ｖｐに応じた電気刺激が対象物に付加される。この電気刺激により対象物の筋肉に適切な負荷が加えられ、効果的にトレーニングが行われる。そして、操作表示部１２の操作に基づいて、第２のモードを終了する。
【０１６１】
以上説明したように、本実施の形態４によれば、実施の形態１の効果に加え、以下の効果を奏する。
（４−１）期待する筋肉の鍛錬の効果は対象物が筋収縮することにより得られる。しかし、電気刺激の強度が使用者等により主観的に設定される場合、対象物が筋収縮しない程度の電気刺激の強度が刺激電圧値Ｖｐとして設定されることがある。この場合、期待する筋肉の鍛錬の効果が得られないおそれがある。一方、電気刺激装置によれば、加速度センサ８０による客観的な情報に基づいて筋収縮開始点ＭＳが検出され、その筋収縮開始点ＭＳにおける電気刺激の強度以上の強度が刺激電圧値Ｖｐとして設定される。このため、期待する筋肉の鍛錬の効果が得られやすい。
【０１６２】
（４−２）対象物に取り付けられた加速度センサ８０は、対象物の筋収縮によく反応する。このため、電気刺激装置によれば、筋収縮開始点ＭＳが適切に検出されやすい。また、加速度センサ８０は安価かつ小型である。このため、電気刺激装置は生産性の向上および小型化に貢献する。
【０１６３】
（４−３）対象物が筋収縮したとき、その筋肉が複数の方向に微細振動することが知られている。電気刺激装置によれば、３軸加速度センサである加速度センサ８０から取得した平方加速度ＡＳに基づいて筋収縮開始点ＭＳが検出される。このため、一方向の加速度を測定可能な加速度センサに基づいて筋収縮開始点ＭＳが検出される場合と比較して、適切な筋収縮開始点ＭＳが検出されやすい。
【０１６４】
（４−４）対象物に応じた刺激電圧値Ｖｐを設定する過程において、加速度センサ８０から取得した値が所定の閾値ｔｈｘを複数回跨ぐことがある。この場合、筋収縮開始点ＭＳが複数回検出されるため、筋収縮開始点ＭＳが誤検出されるおそれがある。一方、時系列データにおける差分累積値ＡＤは所定の閾値ｔｈｘを複数回跨ぎにくい。これは、差分累積値ＡＤが増加する傾向にあることが関係している。このため、電気刺激装置によれば、筋収縮開始点ＭＳが誤検出されるおそれが低減される。
【０１６５】
（４−５）
電気刺激以外の要因により生じた対象物の筋収縮に基づいて筋収縮開始点ＭＳを検出した場合、刺激電圧値Ｖｐが適切に設定されない。一方、電気刺激装置によれば、対象物に電気刺激が印加されていない場合は筋収縮開始点ＭＳを検出しないため、刺激電圧値Ｖｐが誤設定されるおそれが低減される。
【０１６６】
（変形例）
実施の形態に関する説明は本発明に従う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。本発明に従う電気刺激装置は実施の形態以外にたとえば以下に示す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。
【０１６７】
・実施の形態４における筋収縮開始点ＭＳの検出方法は任意に変更可能である。第１の例では、図２０に示すように、筋収縮判定部１８は加速度センサ８０から取得した第１の加速度Ａｘと複数の所定の閾値との関係に基づいて筋収縮開始点ＭＳを検出する。複数の所定の閾値は、たとえば第１の閾値ｔｘ１および第２の閾値ｔｘ２である。第１の閾値ｔｘ１は正の領域に存在する閾値である。第２の閾値ｔｘ２は負の領域に存在する閾値である。
【０１６８】
筋収縮判定部１８は、第１の加速度Ａｘが第１の閾値ｔｘ１を超えたこと、または、第１の加速度Ａｘが第２の閾値ｔｘ２を超えたことに基づいて、筋収縮開始点ＭＳを検出する。図２０に示される例では、第１の加速度Ａｘが第１の閾値ｔｘ１を超えた時刻である時刻ｔ７１において、筋収縮判定部１８は筋収縮開始点ＭＳを検出する。そして、電圧設定部１６は、推定トリガＴＲｅおよび筋収縮開始点ＭＳに基づいて、筋収縮開始点ＭＳにおける電気刺激の強度以上の強度を刺激電圧値Ｖｐとして記憶する。刺激電圧値Ｖｐの一例は筋収縮開始点ＭＳにおける電気刺激の強度である。すなわち、刺激電圧値Ｖｐは第１電圧Ｖｂである。なお、刺激電圧値Ｖｐは、第１の加速度Ａｘが第１の閾値ｔｘ１および第２の閾値ｔｘ２を２回目に超えたときに検出された筋収縮開始点ＭＳにおける電気刺激の強度としてもよい。また、加速度センサ８０は３軸加速度センサに代えて、一方向の加速度を測定可能な加速度センサであってもよい。
【０１６９】
第２の例では、筋収縮判定部１８は、第１の例における第１の加速度Ａｘに代えてまたは加えて、加速度センサ８０から取得した第２の加速度Ａｙおよび第３の加速度Ａｚの少なくとも一方と所定の閾値との関係に基づいて筋収縮開始点ＭＳを検出する。第３の例では、筋収縮判定部１８は、加速度センサ８０から取得した平方加速度ＡＳと所定の閾値との関係に基づいて筋収縮開始点ＭＳを検出する。なお、上記第１の例〜第３の例では、所定の閾値の数は任意に変更可能である。
【０１７０】
・実施の形態４において、電圧設定部１６は、筋収縮開始点ＭＳにおける電気刺激の強度よりも低い強度を刺激電圧値Ｖｐとして設定してもよい。
・実施の形態４における筋収縮検出部の形態は任意に変更可能である。第１の例では、筋収縮検出部はコンデンサマイクロフォンである。第２の例では、筋収縮検出部は変位センサである。第３の例では、筋収縮検出部は圧力センサである。
【０１７１】
・実施の形態４の電気刺激装置における刺激電圧値Ｖｐの設定方法は任意に変更可能である。一例では、電気刺激装置は光電センサ３０から出力される測定信号に基づいて設定した第１の刺激電圧値と、加速度センサ８０から取得した検出信号ＫＡに基づいて設定した第２の刺激電圧値との平均を刺激電圧値Ｖｐとして設定する。なお、第１の刺激電圧値および第２の刺激電圧値を重み付けした演算式に代入することにより刺激電圧値Ｖｐを設定してもよい。
【０１７２】
・実施の形態４の電気刺激装置は、体動検出部４０および体動判定部１５を省略した形態を取り得る。
・実施の形態４の電気刺激装置は、光電センサ３０および酸素濃度算出部１４を省略した形態を取り得る。一例では、電気刺激装置は対象物の酸素濃度Ｘｓを用いずに、加速度センサ８０から取得した検出信号ＫＡだけに基づいて刺激電圧値Ｖｐを設定する。
【０１７３】
・上記各実施の形態において、出力電圧Ｖｘをパルス状としてもよい。
図２１に示すように、出力電圧Ｖｘを階段状に高くなるパルス状の電圧として漸増させる。連続する電気刺激は筋肉に疲労を蓄積させる。パルス状の出力電圧Ｖｘにおいて、オフ期間は、筋肉を負荷から解放し、筋肉に休息を与える。つまり、筋肉に疲労が蓄積されることが抑制される。このため、筋肉に過剰な負荷がかかることを抑制し、使用者の負担を抑えることができる。
【０１７４】
・上記各実施の形態において、酸素濃度Ｘｓが低下し始める点（低酸素開始点Ｐ１）の検出方法を適宜変更してもよい。たとえば、酸素濃度Ｘｓの曲線の傾き、つまり微分値が負の値をある一定回数繰り返した点を屈曲点として検出し、その屈曲点（酸素濃度Ｘｓ）に対応する電圧指令Ｖｃを刺激電圧値Ｖｐとして設定する。
【０１７５】
・上記各実施の形態では、酸素濃度Ｘｓが低下し始める点（低酸素開始点Ｐ１）に対応する電圧指令Ｖｃを刺激電圧値Ｖｐとして設定した。これに対し、上記のように検出した酸素濃度Ｘｓに対応する電圧指令Ｖｃに基づいて算出した値を刺激電圧値Ｖｐとして設定してもよい。たとえば、オフセット値を記憶し、電圧指令Ｖｃにオフセット値を加算して得た値を刺激電圧値Ｖｐとしてもよい。また、演算係数を記憶し、電圧指令Ｖｃに演算係数を乗算して得た値を刺激電圧値Ｖｐとしてもよい。オフセット値や演算係数は、たとえば操作表示部１２の操作により変更するようにしてもよい。
【０１７６】
・上記各実施の形態では、制御部１１，１１ａは、操作表示部１２の指示により第２のモードを開始する場合について例示した。しかしこれに限らず、制御部１１，１１ａは、第１のモード終了後に自動的に第２のモードを開始してもよい。これにより、刺激電圧値Ｖｐの調整と、刺激電圧値Ｖｐを用いるトレーニングとが連続的に行われるようになる。
【０１７７】
・上記構成において、操作表示部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。
【０１７８】
・上記構成において、操作表示部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。
【０１７９】
・上記構成において、電圧設定部１６，１６ａに記憶された刺激電圧値Ｖｐを操作表示部１２に表示させるようにしてもよい。この場合、第２のモードで電気刺激制御部１７に指示する刺激電圧値Ｖｐは、電圧設定部１６，１６ａからの指示ではなく、使用者が操作表示部１２を介して電気刺激制御部１７に設定してもよい。
【０１８０】
・上記構成において、操作表示部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１７は、生体に関する情報が操作表示部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。筋肉の状態は生体によって相違する。これによれば、筋肉を有する使用者に関する情報を入力することにより、当該使用者に対して適切な強度の電気刺激を与えるように制御することができる。
【０１８１】
・上記構成において、電圧設定部１６，１６ａは、図５に示す最低点Ｐ２となる酸素濃度Ｘｓを検出し、その酸素濃度Ｘｓに対応する電圧指令Ｖｃに基づいて刺激電圧値Ｖｐを設定するようにしてもよい。最低点Ｐ２は、たとえば酸素濃度Ｘｓの微分値が「０」となる点、または微分値が負の値から正の値へと変化する点として検出することができる。
【０１８２】
・上記構成において、第２のモードのときの出力電圧Ｖｘは、目的に適合する負荷を筋肉に与えることができるのであれば、一定である他に、漸増、漸減、増加減少を繰り返すように変化してもよい。
【０１８３】
・上記構成において、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、脚以外の対象物、たとえば腕、腹部などの部位に装着されてもよい。
【０１８４】
・上記構成において、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。
【０１８５】
・上記構成において、光電センサ３０は、血中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、図１に示すサポータ５０以外の方法で使用者に装着されてよい。
【０１８６】
・上記構成において、発光部３１と受光部３２との間隔Ｗ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ることから、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。
【０１８７】
・上記構成において、発光部３１は血中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。たとえば、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より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。
【０１８８】
・上記構成において、発光部３１は、血中酸素濃度を測定可能であればよく、２波長の光を出射するものでもよい。２波長の場合、たとえば、波長として、７６０ｎｍ，８４０ｎｍの組合せが挙げられる。
【０１８９】
・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よく、電流や電力の変更などによって調整してもよい。
【０１９０】
・体動検出部として角速度センサ４１，４２を用いたが、その他のセンサを用いて体動を検出するようにしてもよい。センサとしては、ゴニオメータ（角度計、測角器）、ロータリエンコーダ、ポテンショメータ、加速度センサ等を用いることができる。センサによって、数と取着位置が決定される。たとえば、ゴニオメータは、相対回転可能に軸支された一対の固定片を有している。一方の固定片を大腿に固定し、他方の固定片を下腿に固定し、一対の固定片が成す角度と角度変化を検出する。検出した角度によって膝の角度を、角度変化によって下肢（大腿と下腿の少なくとも一方）の体動を検出することができる。
【０１９１】
・第１のモードを終了する条件を適宜変更してもよい。たとえば、電圧指令Ｖｃの漸増開始からの経過時間を計測し、その経過時間が所定値より大きくなったときに第１のモードを終了する。経過時間に対する所定値は、酸素濃度Ｘｓが低下するときの電圧指令Ｖｃの検出を可能とするように設定される。
【０１９２】
また、酸素濃度Ｘｓの値に基づいて電圧設定部１６ａから出力される信号に基づいて、第１のモードを終了させるようにしてもよい。
なお、電圧設定部１６ａは、出力電圧Ｖｘが漸増し、静的状態のときに酸素濃度Ｘｓが上昇することを検出したときに終了信号を出力するようにしてもよい。
【０１９３】
・上記各実施の形態において、制御部１１，１１ａに含まれるブロックは、制御部１１，１１ａにおける機能を便宜上分けて示すものであり、これらのブロックに限定されない。たとえば、トリガ信号ＴＲｘを酸素濃度算出部１４にて生成してもよい。また、トリガ信号ＴＲｘと判定信号Ｍ１に基づいて推定トリガＴＲｅを生成するブロックを電圧設定部１６ａと別のブロックとしてもよい。
【０１９４】
（課題を解決するための手段に関する付記）
〔付記１〕対象物に電気刺激を与える電極部と、前記対象物の筋収縮が反映された信号を出力する筋収縮検出部と、前記電気刺激の強度を制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記筋収縮検出部から取得した信号に基づいて前記対象物に応じた電気刺激の強度である刺激強度を設定する、電気刺激装置。
【０１９５】
〔付記２〕前記制御部は、前記筋収縮検出部から取得した値と所定の閾値との関係に基づいて前記対象物が筋収縮を開始した時点である筋収縮開始点を判定し、前記筋収縮開始点における前記電気刺激の強度以上の強度を前記刺激強度として設定する、付記１に記載の電気刺激装置。
【０１９６】
〔付記３〕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をさらに有し、前記制御部は、前記測定信号および前記筋収縮検出部から取得した信号に基づいて前記刺激強度を設定する、付記１または２に記載の電気刺激装置。
【符号の説明】
【０１９７】
１０，１０ａ：コントローラ
１１，１１ａ：制御部
１４        ：酸素濃度算出部
１５，１５ａ：体動判定部
１６，１６ａ：電圧設定部（設定部）
１７        ：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）
４０        ：体動検出部
４１，４２  ：角速度センサ
６０        ：角度センサ（体動検出部）
８０        ：加速度センサ
Ｘｓ        ：酸素濃度
Ｉｓ        ：測定信号
Ｋ１〜Ｋ３  ：検出信号
Ｍ１        ：判定信号
ＩＶ        ：印加電圧値（印加強度）
Ｖｐ        ：刺激電圧値（刺激強度）
ｔｈｘ      ：所定の閾値
ｔｘ１      ：第１の閾値（所定の閾値）
ｔｘ２      ：第２の閾値（所定の閾値）
ＭＳ        ：筋収縮開始点
ＡＳ        ：平方加速度
ＡＤ        ：差分累積値
【図１】
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【図２】
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【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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