JP2005013372A

JP2005013372A - 無線型低周波電気刺激システム

Info

Publication number: JP2005013372A
Application number: JP2003180540A
Authority: JP
Inventors: Koji Fujii; 孝治藤井; Yasuyuki Matsutani; 康之松谷
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2005-01-20

Abstract

【課題】電気刺激パタンを印加しているときでも、該電気刺激パタンを容易に変更することができる無線型低周波電気刺激システムを提供する。
【解決手段】所定の波形を有する電気信号を生成する電気刺激パタン編集および生成装置１１と、該電気信号を１ビット信号に変換する１ビット量子化器１２と、該１ビット信号を光信号に変換する発光素子１４とを具備する電気刺激パタン送信装置１と、該光信号を電気信号に変換する受光素子２１と、該電気信号を低周波電気刺激信号に変換する低周波電気刺激発生回路２５と、該低周波電気刺激信号を外部の接触物体に印加する電極２６、２７とを具備する電気刺激印加装置２とを備える。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気刺激を印加して生体にマッサージを施す無線通信を用いた無線型低周波電気刺激システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献】特開平８−１０７９３５号公報。
【０００３】
図６（ａ）は、従来の低周波電気刺激装置の使用形態を示す図、（ｂ）は従来の低周波電気刺激装置のブロック図である。
図６（ａ）において、１０は生体、３３は電気刺激印加装置、（ｂ）において、３１は電気刺激パタン編集および生成装置、３２は電気刺激パタン、３３は電気刺激印加装置、３４は入出力部、３５はメモリ、３６はコントローラ、３７は低周波電気刺激発生回路、３８、３９は電極、４０は電池、４１は電気刺激である。
上記特許文献には、電気刺激パタン３２を作成する電気刺激パタン編集および生成装置３１と、有線もしくは無線伝送回線を介して送られてくる電気刺激パタン３２をメモリ３５に記憶する電気刺激印加装置３３からなり、電気刺激印加装置３３で発生し、電極２８、２９を経て生体１０に与える電気刺激４１の所要のパターンを、電気刺激パタン編集および生成装置３１で自由に設定できる低周波電気刺激装置が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来装置では、生体に装着する電気刺激印加装置３３全体のサイズが大きく、利用者の装着負担が大きかった。また、電気刺激印加装置３３の電極３８、３９を生体１０に装着する前に、個々の電気刺激印加装置３３の電気刺激パタン３２を登録しておく必要があった。また、マッサージの実行中に、電気刺激印加装置３３の電極３８、３９を生体１０に付けたまま、電気刺激パタン編集および生成装置３１により電気刺激パタン３２をリアルタイムで変更することはできなかった。したがって、マッサージの開始時にはより強い刺激で体をほぐし、終了時にはクールダウン用に柔らかな刺激を印加するといったリアルタイムで多彩な刺激パタンを提供することができななかった。
本発明は上記の問題を解決するために提案されたもので、その目的は、電気刺激印加装置が小型で、また、電気刺激パタンを印加しているときでも、該電気刺激パタンを容易に変更することができる無線型低周波電気刺激システムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の無線型低周波電気刺激システムは、所定の波形を有する電気信号を生成する手段と、該電気信号を１ビット信号に変換する１ビット量子化手段と、該１ビット信号を光信号に変換する光信号発生手段とを具備する電気刺激パタン送信装置と、該光信号を電気信号に変換する光電気変換手段と、該電気信号を低周波電気刺激信号に変換する手段と、該低周波電気刺激信号を外部の接触物体に印加する電極とを具備する電気刺激印加装置とを備えたことを特徴とする。
また、本発明の無線型低周波電気刺激システムは、所定の波形を有する電気信号を生成する手段と、該電気信号を１ビット信号に変換する１ビット量子化手段と、該１ビット信号を電波信号に変換する変調手段とを具備する電気刺激パタン送信装置と、該電波信号を電気信号に変換する復調手段と、該電気信号を低周波電気刺激信号に変換する手段と、該低周波電気信号を外部の接触物体に印加する電極とを具備する電気刺激印加装置とを備えたことを特徴とする。
また、前記電気刺激パタン送信装置は、所定の電気信号を所定の手順で生成する手段を具備することを特徴とする。
また、前記無線型低周波電気刺激システムは、複数の前記電気刺激印加装置を具備することを特徴とする。
このような構成により、本発明では、無線通信における光信号もしくは電波信号に変換する前に、電気信号を１ビット信号に変換する１ビット量子化手法を用いた。これにより、受信機である電気刺激印加装置の復調システムを簡素化することができ、生体に装着する電気刺激印加装置全体のサイズを小型化して、利用者の装着負担を軽減し、より快適なマッサージ環境を提供することができる。また、電気刺激パタンを生体に印加する電気刺激印加装置を、無線通信により遠隔制御し、電気刺激パタンをリアルタイムで送信するので、電気刺激印加装置を生体に装着したままでも、好みに応じて複数の電気刺激印加装置の電気刺激パタンをリアルタイムで容易に個別に変更することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
実施の形態１
図１（ａ）は、本発明の実施の形態１の無線型低周波電気刺激システムの全体構成を示す図である。図１（ａ）において、１は電気刺激パタン送信装置、２は電気刺激印加装置、３は光信号、１０は生体である。本実施の形態１の無線型低周波電気刺激システムは、電気刺激パタン送信装置１と電気刺激印加装置２とから構成される。図１（ｂ）は本実施の形態１の電気刺激パタン送信装置１のブロック図、（ｃ）は本実施の形態１の電気刺激印加装置２のブロック図である。
図１（ｂ）において、１１は電気刺激パタン編集および生成装置、１２は１ビット量子化器、１３はドライバ、１４は発光ダイオード（ＬＥＤ）からなる発光素子である。電気刺激パタン送信装置１は、電気刺激パタン編集および生成装置１１、１ビット量子化器１２、ドライバ１３、発光素子１４から構成される。１ビット量子化器１２としては、１ビットノイズシェーピングＡＤ変換器を用いる。ドライバ１３を省略し、１ビット量子化器１２と発光素子１４とを直結することも可能である。
図１（ｃ）において、２１はフォトダイオード（ＰＤ）からなる受光素子、２２はローパスフィルタ（ＬＰＦ）、２３は復調回路、２４はＩＤ格納用メモリ、２５は低周波電気刺激発生回路、２５１はローパスフィルタ、２５２はアンプ、２６、２７は電極、５は電気刺激である。電気刺激印加装置２は、受光素子２１、ローパスフィルタ２２、復調回路２３、ＩＤ格納用メモリ２４、低周波電気刺激発生回路２５、電気刺激５を生体１０に印加する電極２６、２７から構成される。低周波電気刺激発生回路２５は、ローパスフィルタ２５１、アンプ２５２から構成される。
【０００７】
電気刺激パタン送信装置１は、生体１０の筋肉痛緩和等に効果のある低周波の電気刺激パタンを電気刺激パタン編集および生成装置１１により編集、生成し、複数の電気刺激印加装置２に光信号３により無線送信する。電気刺激印加装置２は、図１（ａ）に示すように生体１０の複数箇所に装着され（図１（ａ）では６個を図示）、電気刺激パタン送信装置１から光信号３により無線送信された電気刺激パターンを受信、復調し、電気刺激５に変換して電極２５、２６より生体１０に印加する。
図２（ａ）、（ｂ）は電気刺激パタン編集および生成装置１１を示す図である。図２（ｂ）において、４はＧＵＩ（グラフィカルユーザーインターフェース）である。
電気刺激パタン編集および生成装置１１は、図２（ａ）に示すように、専用プログラムとこれを実行するパーソナルコンピュータで構成される。このプログラムにより、生体１０に印加する電気刺激パタンのメニューを作成することができる。あらかじめさまざまな種類の刺激パタンが用意されており、これらを組み合わせることで自分好みのメニューを作成することができる。
メニュー作成のＧＵＩ４を図２（ｂ）に示す。印加する電気刺激パタンの種類と順番、印加する時間を、個々の電気刺激印加装置２ごとに指定することができる。一度生成したメニューは、保存することができ、後日再利用することができる。基本的な電気刺激パタンは、あらかじめ作成され、登録されているので、種類を選択する欄においてプルダウンメニューの中から容易に選択することができる。
電気刺激パタンのメニューを作成した後、同ＧＵＩ４上の実行ボタンをクリックすることで、メニューに記載した一連の電気刺激パタンが電気信号に変換され、コンピュータのシリアル端子より出力される。前記電気信号は、１ビット量子化器１２に入力され、１ビット電気信号に変換される。さらにドライバ１３を介して、発光素子１４に入力され、光信号３に変換された後、空間中に放射される。
前記光信号は時分割多重され、個々の時間スロットが複数の印加装置に割り当てられる。これにより、個々の電気刺激印加装置２に対し、異なる刺激パタンを同時に送信することが可能である。
【０００８】
電気刺激パタン送信装置１から送信された光信号３は、電気刺激印加装置２の受光素子２１において、１ビット電気信号に変換される。変換された１ビット電気信号は、ローパスフィルタ２２を通り、復調回路２３に入力される。復調回路２３ではビット同期を行い、時分割多重されている１ビット電気信号の中から、所定のＩＤ宛てに送付されたデータのみを抽出する。抽出されたデータは、１ビット電気信号として低周波電気刺激発生回路２５に入力される。低周波電気刺激発生回路２５は、ローパスフィルタ２５１とアンプ２５２からなる。低周波電気刺激発生回路２５に入力された１ビット電気信号は、高周波成分をローパスフィルタ２５１によってカットされた後、アナログ信号に変換される。その後、アンプ２５２により所定のレベルに増幅した後、低周波電気刺激信号である電気刺激５として出力され、電極２６、２７により生体１０に印加される。
【０００９】
図３（ａ）は、肩部に装着した電気刺激印加装置２に供給する電気刺激パタン波形の一例を示し、（ｂ）は腰部に装着した電気刺激印加装置２に供給する電気刺激パタンの波形の一例を示し、（ｃ）はそれらを時分割多重信号として無線送信する場合の光信号３のスロットの形態を示す。部位ごとに異なる電気刺激パタン信号を印加することにより、多彩なマッサージ効果を生体１０に与えることができる。また、時分割多重した光信号３によって、これらの異なる電気刺激パタンを複数の電気刺激印加装置２に同時に送付することができる。
【００１０】
図４は、電気刺激パタン信号波形（ａ）と、それを１ビット量子化した信号波形（ｂ）の対応を示す図である。時間的に変化しない時間区間では、平均値が０となるように論理値−１と１との間で振動する。一方、時間的に増加する区問では、論理値が１となる。また、時間的に減少する区間では論理値は−１となる。本変調方式は一種のＡＤ変換であるため、受信器である電気刺激印加装置２側では、変調信号をローパスフイルタ２２を通すだけで復調回路２３で復調することができ、受信装置全体の回路規模を縮小して該電気刺激印加装置２を装着する利用者の負担を軽減することができる。
【００１１】
上記のように、本発明の無線型低周波電気刺激システムは、所定の波形を有する電気信号を生成する手段である電気刺激パタン編集および生成装置１１と、該電気信号を１ビット信号に変換する１ビット量子化手段である１ビット量子化器１２と、該１ビット信号を光信号に変換する光信号発生手段である発光素子１４とを具備する電気刺激パタン送信装置１と、該光信号を電気信号に変換する光電気変換手段である受光素子２１と、該電気信号を低周波電気刺激信号に変換する手段である低周波電気刺激発生回路２５と、該低周波電気刺激信号を外部の接触物体に印加する電極２６、２７とを具備する電気刺激印加装置２とを備えている。また、電気刺激パタン送信装置１は、所定の電気信号を所定の手順で生成する手段である専用プログラムを有するパーソナルコンピュータ等の電気刺激パタン編集および生成装置１１を具備する。さらに、本無線型低周波電気刺激システムは、複数の電気刺激印加装置２を具備する。
このような構成により、本実施の形態１によれば、電気刺激パタンを電気刺激印加装置２に対し、電気刺激パタン送信装置１によりリアルタイムで送信できるので、これをさまざまにプログラミングすることにより多様かつ効果的なマッサージメニューを実現することができる。また、電気刺激印加装置２は個々に独立した電気刺激パタンを受信することができるので、装着した部位により、異なった電気刺激パタンを生体１０に与えることができる。したがって、肩、腰等の凝り具合、痛み具合に応じた電気刺激パターンとすることができる。
【００１２】
実施の形態２
図５（ａ）は、本発明の実施の形態２の無線型電気刺激システムの全体構成を示す図、（ｂ）は電気刺激パタン送信装置１のブロック図、（ｃ）は電気刺激印加装置２のブロック図である。
図１（ａ）において、６は電波である。実施の形態１と異なる主な点は、実施の形態１が光信号を介して通信を行うのに対し、本実施の形態２では、電波６を介して通信を行う点である。本無線型電気刺激システムは、電気刺激パタン送信装置１と電気刺激印加装置２から構成される。
電気刺激パタン送信装置１は、電気刺激パタン編集および生成装置１１、１ビット量子化器１２、１５は変調回路、１６はアンテナから構成される。電気刺激パタン編集および生成装置１１は、実施の形態１における電気刺激パタン編集および生成装置１１を用いることができる。１ビット量子化器１２としては、１ビットノイズシェーピングＡＤ変換器を用いる。ドライバ１３を省略し、１ビット量子化器１２と発光素子１４とを直結することも可能である。
電気刺激印加装置２は、アンテナ２８、復調回路２３、ＩＤ格納用メモリ２４、低周波電気刺激発生回路２５、電気刺激５を生体１０に印加する電極２６、２７から構成される。
電気刺激パタン送信装置１は、生体１０の筋肉痛緩和等に効果のある低周波電気刺激パタンを電気刺激パタン編集および生成装置１１により編集、生成し、複数の電気刺激印加装置２に電波６により無線送信する。電気刺激印加装置２は、図１（ａ）に示すように生体１０の複数箇所に装着され、電気刺激パタン送信装置１から電波６により無線送信された電気刺激パターンを受信、復調し、電気刺激５に変換して電極２６、２７より生体１０に印加する。
電気刺激パタン編集および生成装置１１において、電気刺激パタンのメニューを作成した後、同ＧＵＩ（実施の形態１の図２（ｂ）参照）上の実行ボタンをクリックすると、メニューに記載した一連の電気刺激パタンが電気信号に変換され、コンピュータのシリアル端子より出力される。前記電気信号は、１ビット量子化器１２に入力され、１ビット電気信号に変換される。前記１ビット電気信号は変調回路１５に入力され、所定の周波数のキャリア信号の振幅、位相、あるいは周波数を変調する情報信号とされる。そして、振幅、位相、あるいは周波数が変調されたキャリア信号は、アンプ（図示省略）にて所定レベルに増幅され、電波６として、アンテナ１６から空間に出力される。前記電波信号は時分割多重され、個々の時間スロットが複数の電気刺激印加装置２に割り当てられる。これにより、個々の電気刺激印加装置２に対し、異なる刺激パタンを同時に送信することが可能である。
電気刺激パタン編集および生成装置１１は、専用プログラムとこれを実行するコンピュータで構成される。前記プログラムにより、生体１０に印加する電気刺激パタンのメニューを作成することができる。あらかじめさまざまな種類の刺激パタンが用意されており、これらを組み合わせることで自分好みのメニューを作成することができる。
【００１３】
電気刺激パタン送信装置１から送信された電波６は、電気刺激印加装置２のアンテナ２８で受信され、復調回路２３に入力される。復調回路２３では、入力信号に含まれるキャリア信号を抽出し、その振幅、位相、あるいは周波数にマッピングされている１ビット電気信号を復元する。復元された１ビット電気信号は時分割多重されている。このため、ビット同期を行うことにより、前記１ビット電気信号の中から、所定のＩＤ宛てに送付されたデータのみを抽出する。抽出されたデータは、１ビット電気信号として低周波電気刺激発生回路２５に入力される。低周波電気刺激発生回路２５は、ローパスフィルタ２５１とアンプ２５２からなる。低周波電気刺激発生回路２５に入力された１ビット電気信号は、高周波成分をローパスフィルタ２５１によってカットされた後、アナログ信号に変換される。その後、アンプ２５２により所定のレベルに増幅した後、低周波電気刺激信号である電気刺激５として出力され、電極２６、２７により生体１０に印加される。
【００１４】
上記のように、本発明の無線型低周波電気刺激システムは、所定の波形を有する電気信号を生成する電気刺激パタン編集および生成装置１１と、該電気信号を１ビット信号に変換する１ビット量子化器１２と、該１ビット信号を電波信号に変換する変調回路１５とを具備する電気刺激パタン送信装置１と、該電波信号を電気信号に変換する復調回路２３と、該電気信号を低周波電気刺激信号に変換する低周波電気刺激発生回路２５と、該低周波電気刺激信号を外部の接触物体に印加する電極２６、２７とを具備する電気刺激印加装置２とを備えている。このような構成により、電気刺激印加装置２を小型化できるとともに、電気刺激パタン送信装置１により電気刺激印加装置２を個別にかつリアルタイムで制御できるので、きめ紬かいマッサージを行うことができる。
なお、以上説明した実施の形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施の形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、各治療点に装着する電気刺激印加装置を小型化することができ、また、複数の電気刺激印加装置を個別にかつリアルタイムで制御できるので、電気刺激を印加している最中であっても電気刺激パタンを容易に変更することができる。この結果、利用者の体調、体質、嗜好に応じた、きめ細かなマッサージサービスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の実施の形態１の無線型低周波電気刺激システムの全体構成を示す図、（ｂ）は本実施の形態１における電気刺激パタン送信装置のブロック図、（ｃ）は本発明の実施の形態１における電気刺激印加装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１における電気刺激パタン編集および生成装置を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１における電気刺激パタンの波形の一例と、時分割多重した光信号の形態の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１における電気刺激パタン波形と１ビット量子化した波形との対応関係を示す図である。
【図５】（ａ）は本発明の実施の形態２の無線型低周波電気刺激システムの全体構成を示す図、（ｂ）は本発明の実施の形態２における電気刺激パタン送信装置のブロック図、（ｃ）は本発明の実施の形態２における電気刺激印加装置のブロック図である。
【図６】（ａ）は従来の低周波電気刺激装置の使用形態を示す図、（ｂ）は従来の低周波電気刺激装置における電気刺激印加装置のブロック図である。
【符号の説明】
１…電気刺激パタン送信装置
２…電気刺激印加装置
３…光信号
４…ＧＵＩ
５…電気刺激
６…電波
１０…生体
１１…電気刺激パタン編集および生成装置
１２…１ビット量子化器
１３…ドライバ
１４…発光素子
１５…復調回路
１６…アンテナ
２１…受光素子
２２…ローパスフィルタ
２３…復調回路
２４…ＩＤ格納用メモリ
２５…低周波電気刺激発生回路
２５１…ローパスフィルタ
２５２…アンプ
２６、２７…電極
２８…アンテナ
３３…電気刺激印加装置
３１…電気刺激パタン編集および生成装置
３２…電気刺激パタン
３３…電気刺激印加装置
３４…入出力部
３５…メモリ
３６…コントローラ
３７…低周波電気刺激発生回路
３８、３９…電極
４０…電池
４１…電気刺激

Claims

所定の波形を有する電気信号を生成する手段と、該電気信号を１ビット信号に変換する１ビット量子化手段と、該１ビット信号を光信号に変換する光信号発生手段とを具備する電気刺激パタン送信装置と、
該光信号を電気信号に変換する光電気変換手段と、該電気信号を低周波電気刺激信号に変換する手段と、該低周波電気刺激信号を外部の接触物体に印加する電極とを具備する電気刺激印加装置とを備えたことを特徴とする無線型低周波電気刺激システム。
所定の波形を有する電気信号を生成する手段と、該電気信号を１ビット信号に変換する１ビット量子化手段と、該１ビット信号を電波信号に変換する変調手段とを具備する電気刺激パタン送信装置と、
該電波信号を電気信号に変換する復調手段と、該電気信号を低周波電気刺激信号に変換する手段と、該低周波電気信号を外部の接触物体に印加する電極とを具備する電気刺激印加装置とを備えたことを特徴とする無線型低周波電気刺激システム。
前記電気刺激パタン送信装置は、所定の電気信号を所定の手順で生成する手段を具備することを特徴とする請求項１または２記載の無線型低周波電気刺激システム。
前記無線型低周波電気刺激システムは、複数の前記電気刺激印加装置を具備することを特徴とする請求項１または２記載の無線型低周波電気刺激システム。