JP2001518828A - 音声駆動運動装置と使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 馬尾（４４）の神経根に調和された刺激を与える植込み可能でプログラマブルな装置（１）により、脊髄を損傷している患者が独立してさまざまな複雑な運動機能（歩く、起き上がる、座る、立ち上がる、階上に上がる、三輪自転車のペダルを踏んで走らせる、運動する等）を行えるようにする方法と装置。患者は装置に音声で指令することにより所要の機能を行うことができる。指令は気管の前のセンサ（４）により認識され、センサは無線で（５）または皮膚の下でセンサを装置に接続する線（７）を介して音声振動を主装置に中継する。必要な場合に既に設定されているデータのパラメータを変更するために、送信受信回路（２６）により主装置と通信する外部プログラマ（２４）も設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】 音声駆動運動装置と使用方法Ｉ．背景−−発明の分野 本発明は、脊髄を損傷している患者の口頭指令でその患者が独立して機能（歩 行、起立等）を果たせるようにする植込み可能でプログラマブルな医用装置に関 するものである。 本装置は一般にペースメーカ、神経刺激装置、痛み管理用の植込み可能な装置 、および別の目的のために使用される植込み可能でプログラマブルな装置に関す るものである。 背景−−従来技術の説明 ◆ 神経制御を失った筋肉の電気刺激を使用して機能的に有用な動きを生じる というアイデアは１９６１年に最初に説明され、機能的電気刺激（ＦＥＳ：Ｆｕ ｎｃｔｉｏｎａｌ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ）として知 られている。（Ａｒｃｈ．Ｐｈｙｓ．Ｍｅｄ．Ｒｅｈａｂｉｌ．，４２，１０１ ，１９６１）。 ◆ 対麻痺患者に対するＦＥＳの最初の適用が、皮膚電極を使用して１９６３ 年にカントルビッツ（Ｋａｎｔｒｗｉｔｚ）により報告された。（「電子生理的 な補助装置」、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃ ａｉｄｓ，Ｒ ｅｐｏｒｔ ｏｆ ｔｈｅ Ｍａｉｍｏｎｉｄｅｓ Ｈｏｓｐｉｔａｌ，Ｂｒｏ ｏｋｌｙｎ，ＮＹ）。 ◆ １９７０年にウィルモン（Ｗｉｌｅｍｏｎ）が大腿部と臀部の両方の神経 を刺激するために周辺神経電気刺激装置を外科的に植え込んだ。（「外科的に植 え込まれた周辺神経電気刺激」、Ｓｕｒｇｉｃａｌｌｙ ｉｍｐｌａｎｔｅｄ ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ ｎｅｕｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ ，ｉｎｔｅｒｎａｌ ｒｅｐｏｒｔ ｏｆ Ｒａｎｃｈｏ Ｌｏｓ Ａｍｉｇｏ ｓ Ｈｏｓｐｉｔａｌ，Ｄｏｗｎｅｙ，ＣＡ）。 ◆ 立ち上がること、向きを変えて歩くこと、体を振って歩くことを行えるよ うにする植込み可能なマルチチャネルＦＥＳシステムが１９７９年にブリンドリ ー（Ｂｒｉｎｄｌｅｙ）他により開発された（ｐａｒａｐｌｅｇｉａ，１６，４ ２８，１９７９）。大腿部と臀部の神経を刺激するために、皮膚下電極と一緒に 受動無線受信器が植え込まれた。 ◆ ガラシアーリル（Ｇａｒａｃｉａ−Ｒｉｌｌ）他が、動物の硬膜外または 硬膜下での脊髄の電気刺激によって運動を誘発するための装置を開発した。 米国特許第５，００２，０５３号。特許日１９９１年３月２６日。 その出願で、ガラシアーリルは痛みと動きの障害の治療のために使用される電 気刺激に関連する多数の特許と定期刊行物の論文を列挙し、それらの方法と自分 の発明との相違点を詳細に説明した。 脊髄の電気刺激により動物に運動を誘発するためのこの装置の使用にかかわら ず、この方法と他のすべての現在の装置は、歩行または他の任意の複雑で有用な 機能を良好に合成するために必要な根本的原理を欠いている。 ◆引用された他の参考文献 特許＃５，３５８，５１４。特許日−１９９４年１０月２５日。 特許＃４，９２６，８６５。特許日−１９９０年５月２２日。 特許＃４，２３２，６７９。特許日−１９８０年１１月１１日。 特許＃４，３９８，５３７。特許日−１９８３年８月１６日。 特許＃３，８９６，８１７。特許日−１９７５年７月２９日。 特許＃５，３５０，４１４。特許日−１９９４年９月２７日。 特許＃４，４２４，８１２。特許日−１９８４年１月１０日。 特許＃５，５７８，０６３。特許日−１９９６年１１月２６日。 引用されたどの参考文献も、上記装置のどの有用な臨床の運動の使用について も説明していない。 本発明は、脊髄に障害があり、完全または部分的に不随である患者が独立に種 々の活動（歩くこと、立つこと、腰をかけること、立つこと、階上に上がること 、運動をすること、三輸自転車のペダルを踏んで走らせること、または可能なら 空気袋制御作用等）を行えるようにする。 本発明はまた、上記の患者が機能の単位時間の継続時間を音声駆動することに より、それらの活動の速度を変えることができるようにもする。 本発明の、現在の装置との主要な相違点と主要な利点は次の通りである。 ・ 本発明は、周辺神経または脊髄ではなくて、神経根と脊髄直立筋を刺激す る植込み可能なマルチチャネル神経刺激装置である。 ・ 本発明は、患者の指令でさまざまな有用な機能を誘発するプログラマブル な機能電気刺激装置（ＦＥＳ）である。 ・ 刺激すべき神経根の調和的選択と、時間単位に対する刺激の電流強度（ｄ Ｉ／ｄｔ）を変えることにより、運動機能が達成される。したがって、予測可能 な筋電性の応答が得られ、これにより所望の運動機能が得られる。 ・ 所要の機能のプログラム命令は植込み可能な装置（主装置）のメモリに予 め設定することができる。 ・ 特別な場合については、外部プログラマを使用して、その特定の場合に対 して必要なパラメータ（電流強度、継続時間、神経根の選択）を調整することが できる。次に、これらのデータを植込み可能な装置に送って記憶させることがで きる。 ・ 植込み可能な装置と外部プログラマとの間の通信は、無線周波数、赤外線 、超音波、または電気通信の他の任意の手段を使用して達成することができる。 ・ 装置は患者の口頭の指令によって駆動される。センサは皮膚の下に気管に 向かい合って植込まれる。患者の声の振動は、センサのすぐそばに植込まれた送 信回路により主装置に送信されるか、または皮膚の下を貫通し、センサを主装置 に接続する線によって伝えられる。 ・ 本発明は、脊髄に損傷がある患者が独立に種々の活動（歩くこと、腰をか けること、立ち上がること、階上に上がること、三輪自転車のペダルを踏んで走 らせること等）を行えるようにする。 ・ 可動化することにより、ＳＣＩの複雑さが大幅に少なくなる。これらの複 雑さには、床ずれ、深部の静脈血栓症、肺塞栓、回帰胸郭感染、回帰尿路感染、 拘縮、骨粗鬆症、鬱病等が含まれる。 ・ 本発明は、脊髄に損傷がある患者の治療とリハビリテーションに新しい時 代を開き、これらの患者に新しい正常な機能の生活に復活する現実的な希望を与 える。 ・ 国家のリソースを節約する。 連邦政府に対するＳＣＩの直接的な医療コストは年当たり４０億ドルを越える 。現在の伝統的な医療と身体の世話で、生涯コストは一人当たり１００万ドル以 上であると推測される。毎年約１１，０００人の新しいＳＣＩの患者が国のプー ルに追加されている。 現在の装置は、ＳＣＩの患者の通常の複雑さを防止することにより、そして連 続した受動リハビリテーション・プログラムに対する要求を変えることにより、 医療コストを途方もなく削減すると予想される。 ＩＩ−図面の図１から９の簡単な説明 図１は患者の口頭の指令で駆動される植込み可能でプログラマブルな装置の全 体的な図である。 図Ａは植込み可能な送信回路は振動信号を受信して、無線で主装置と通信す る。 図Ｂは振動センサは皮膚の下を貫通するコネクタにより主装置と通信する。 図２は主装置を含む回路の概略図である。 図３は細い、ラベルをつけた、または色分けされた電極束の図である。 図４は脊柱管の中の馬尾の上の細い電極の位置の図である。 図５は神経根に細い電極を取り付ける好適な方法の図である。 図６は外部プログラマの概略図である。 図７は正常な個人の９０歩／分で歩くレベルでの主筋肉群の相活動を表す理想 化された要約曲線である。 図８は左脚と右脚に対する歩行サイクルの相を同じ時間軸上に示す。 図９は歩行活動に対する片脚の神経根の相刺激プログラムを示す。 図面の参照番号 １−植込み可能でプログラマブルなユニット（主装置）。 ２−外部プログラマからの送信を受信するためのアンテナ。 ３−気管の前の送信器からの送信を受信するためのアンテナ。 ４−気管の前の音声振動センサ。 ５−気管の前の送信ユニット。 ６−音声振動信号受信器。 ７−気管の前のセンサを主装置に接続する線。 ８−電源。 ９−電源を主装置に接続する線。 １０−細い電極のケーブル。 １１−ラベルをつけられた、または色分けされた電極の束。 １２−音声信号受信器と線７との間のコネクタ。 １３−外部プログラマと連絡するための送信−受信回路。 １４−デコーダ、Ａ／Ｄ変換器。 １５−デコーダ、Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ変換器。 １６−マイクロプロセッサ制御器。 １７−予め設定されたプログラムのメモリと新しいデータのための記憶装置。 １８−マルチプレクサ。 １９−ラッチ。 ２０−トランスジューサ。 ２１−抵抗。 ２２−右神経根への刺激出力。 ２３−左神経根への刺激出力。 ２４−外部プログラマ。 ２５−外部プログラマのアンテナ。 ２６−送信−受信回路。 ２７−メモリ。 ２８−Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ変換器。 ２９−機能を選択するためのキーボード。 ３０−時間単位の継続時間を変更するためのキーボード。 ３１−電流強度を選択するためのキーボード。 ３２−刺激すべき神経根を選択するためのキーボード。 ３３−受理パラメータを入力するための「エンタ」キー。 ３４−「ＬＣＤ」ディスプレイ。 ３５−選択を下向きに動かすためのキー。 ３６−選択を上向きに動かすためのキー。 ３７−外部プログラマに対する電源。 ３８−細い電極ケーブル（１０）に対する主装置のコネクタ。 ３９−主装置に対する細い電極ケーブルのコネクタ。 ４０−細い電極ケーブル相互の間の接続。 ４１−第二の細い電極ケーブル。 ４２−細い電極。 ４３−細い電極の絶縁されていない端子。 ４４−神経根。 ４５−絶縁接着片。 ４６−オン−オフスイッチ。 ４７−新しいパラメータの最終的な経路を選択するためのキーボード。 ＩＩＩ−概要 脊髄を損傷した患者が独立して機能を果たせるようにする方法と装置を提供す ることが本発明の一つの目的である。 複雑な運動活動を達成し、従来技術の不都合な点を克服するために神経根自体 を使用することが全く新しいアイデアである。 本発明の主要な目的は、他の筋肉群の刺激と調和的に働かせたとき所望の運動 機能が得られる所望の筋肉機能が達成されるように、プログラマブルな制御器に よって神経根の電気刺激の強度と継続時間を調整することである。 刺激すべき神経根の選択と、刺激の継続時間および強度とは、歩行等の活動の 間の筋肉活動のタイミングとＥＭＧ（筋電図検査、ｅｌｅｃｔｒｏｍｙｏｇｒａ ｐｈｙ）情報についての検討から得ることができる。 本発明によれば、電極配置のための最良の場所は、単一のラミネクトミー手順 により両側の神経根全体に接近できる馬尾高さの神経根自体の高さである。 各神経根は、伝統的な神経刺激装置を使用して動作内で識別することができる 。 次に、ラベルをつけられた、または色分けされた電極が対応する神経根にフック され（留められ）、皮膚下に電極ケーブルが貫通するようにされ、植込み可能な ユニットに取り付けられる。 次に、植込み可能なユニットが腹壁の皮膚下に配置される。次に、貫通した電 極ケーブルがこのユニットに差し込まれる。ユニットの電源はユニットに埋め込 むか、または別の場所で皮膚下に植込んだ後、皮膚下を貫通するケーブルにより ユニットに接続することができる。このオプションには、ユニット全体に妨害を 与えることなく電池を変えられる利点がある。 外部プログラマは、主装置のメモリに既に設定されているパラメータを修正す るために使用される。外部プログラマは、無線周波数、赤外線、紫外線、または 他の任意の電気通信手段を使用する双方向通信回路により主装置と通信する。 主装置は患者の口頭の指令により駆動される。振動センサが気管に対向して皮 膚下に（気管の前に）植込まれる。センサに近接して植込まれた送信回路を使用 して無線で、または皮膚下を貫通する線を介して、振動信号が主装置に送信され る。 アイデアの生理的基礎 脊髄は脊柱管（脊椎）の上部２／３を占める神経繊維の細長い円筒形のかたま りである。これは脳幹から第二の腰椎の上部境界まで伸びる。３２対の脊髄神経 が脊髄が生じる。腰仙神経根の集合は馬尾と呼ばれる（４個の腰神経と５個の仙 骨神経）。 これらの１０対の脊髄神経が下肢の運動と知覚の機能に責任を負っている。そ れらは、脊髄に損傷のある患者で解剖的、かつ機能的にそこなわれていない。し かし、それらの機能を制御する患者の能力は、脳とそれらの神経根との間の接続 が遮断されているため、失われている。これらの神経によって弱められた筋肉も そこなわれていない。したがって、正常な機能を回復するために必要なことは、 必要な機能を達成するためにこれらの神経を調和的に刺激することである。 下記の事実を強調しなければならない ・ 各筋肉群が２個から４個の神経根により弱められるという事実にもかかわ らず、通常、一つの神経根がその筋肉群の機能で最も重要である（例−足首の背 屈のＬ５根と、足首の土踏まずの屈曲のＳ１根）。 ・ 同じ神経根により作動筋群と拮抗筋群を弱めることにより、結合機能に対 する正味の効果はごくわずかである（例−臀部内転筋と臀部外転筋のＬ４根）。 ・ 作動筋群の一次神経根を刺激することにより、二次神経根に逆行して神経 刺激を導くことで最大の収縮に達することができる。 ・ 作動筋に対する一次神経根は次の通りである。 １．臀部屈曲 Ｌ１、Ｌ２ ２．臀部伸展 Ｌ５、Ｓ１ ３．臀部内転 Ｌ３ ４．臀部外転 Ｌ５ ５．膝伸展 Ｌ３ ６．膝屈曲 Ｌ５、Ｓ１ ７．足首背屈 Ｌ５ ８．足首土踏まず屈曲 Ｓ１、Ｓ２ ・ Ｌ４だけを刺激すると、すべての作動筋群と拮抗筋群が部分的に刺激され るので、機能的な結果が最小となる。 ・ Ｌ３、Ｌ４、およびＬ５を同時に刺激すると、足首背屈とともに主として 臀部と膝の伸展が生じる。 ・ Ｓ１とＳ２を刺激すると、臀部伸展、膝屈曲、および足首土踏まず屈曲が 生じる。 どの機能のプログラミングも、その機能の作動筋の一次神経根と運動学の上記 の理解に基づくべきである。 下記が歩行プログラミングの例である 歩行サイクルの間、与えられた足は地面と接触している（歩行サイクルのスタ ンス相）か、または空気中にある（スイング相）。いずれか一つの足に対する歩 行サイクルの継続時間は、かかとが地面に接触するとき（ヒールストライクまた はヒールオンと呼ばれる）から、同じかかとが付図１２−１２に示すように再び 地面と接触するまでである。 スタンス相は足が最初に接触したとき（通常、ヒールストライク）に始まり、 足が地面を離れるとき（トゥーオフと呼ばれる）に終わる。スイング相はトゥー オフで始まり、ヒールストライクで終わる。 普通の歩行速度では、スタンス相は単一の歩行サイクルの約６０％を占め、ス イング相は約４０％を占める。 代表的なサイクルは、歩行速度に応じて１秒から２秒続くと考えることができ る。 付図８の概略図は、両方の足がスタンス相にある二重支持の期間が存在するこ とを示す。この期間は歩行速度に逆比例して変化する。 歩行サイクルの各一次相は、歩行の部分相と呼ばれる種々の段階に更に分割す ることができる。たとえば、スタンス相はＨＳ（ヒールストライク）、ＦＦ（フ ラットフット）、ＨＯ（ヒールオフ）、およびＴＯ（トゥオフ）部分相で構成さ れる 。 付図７の概略図は、９０ステップ／分の歩行レベルにおける主要筋肉群の相活 動を表す概要曲線を示す。 付図９は相サイクルの間の対応する神経根の刺激の強度と継続時間を示す。 歩行速度を変えるには、歩行サイクルの予め設定された時間単位を変えるだけ でよい。 他のすべての機能（止まること、、立つこと、腰をかけること、階上に上がる こと、ペダルを踏んで走らせること、ある筋肉群の運動等）は、上記の事実およ びその機能の運動学の理解に基づいて容易にプログラミングすることができる。ＩＶ 好適実施例と動作の詳細な説明 本発明は、口頭指令で脊髄が損傷している患者内に複雑な運動活動を誘発して 、患者が独立して歩きまわり、患者自身の物理療法を行えるようにするための方 法と装置に関するものである。 脊髄に損傷のある患者の下肢の神経と筋肉は、解剖的、かつ機能的にそこなわ れていない。しかし、下肢の機能を制御する患者の能力は、脳とそれらの神経根 との間の接続が遮断されているため、失われている。したがって、本発明を使用 してこれらの神経根を調和的に刺激することにより、必要な機能が行われる。 図１は装置全体の集合を示す。主ユニット１が腹壁の皮膚下に配置される。そ の電源８は主ユニットの中に埋め込むか、または別個に別の場所で皮膚下に好適 に植込むことができる。したがって、必要な場合に電源を変えても、装置全体に 妨害を与えることがなく、感染の危険が少なくなる。電源は外部で再充電できる 再充電可能な電池である。電源から主装置への接続は、皮膚下を貫通する植込み 可能なケーブル９を介して行われる。 気管の前のセンサ４が気管に隣接した皮膚下に植込まれる。センサは患者の口 頭指令により作成される振動を検知する。この指令の信号は、皮膚下を貫通する 導線７を介して主装置に伝えられる。この線は図２に示す適当なコネクタ１２に より主ユニットに接続される。信号は、気管の前の領域にセンサ４に隣接して配 置された植込み可能な送信ユニット５を使用して無線で送信することもできる。 この送信ユニットは、主装置に埋込まれた適合する受信器６により、主装置と通 信する（図２）。 上記のユニット（電源８、気管の前の送信ユニット５、および主装置１）の各 々は、特別なエンベロープの中に入れられる。エンベロープはどの非腐食性の材 料で作ることもでき、またどんな形に作ることもできる。 図２は主装置１を含む回路の概略図を示す。音声信号受信器６は、センサ４か ら直接信号を伝える線７を介して、または気管の前の送信器５からの信号を受信 する主装置に埋め込まれたアンテナ３を介して無線で、音声振動信号を受信する 。信号は次に、Ａ／Ｄ変換器１４によりディジタル情報に変換される。この変換 器はディジタル化された信号をマイクロプロセッサ制御器１６に中継する。 マイクロプロセッサ１６は既に指令されている機能を認識し、メモリ１７に記 憶されているデータを読出し、情報をマルチプレクサ１８に中継する。中継され る情報は、神経根選択、電流密度、および継続時間のパラメータとなろう。 マルチプレクサは中継された情報を特定の神経根に対応する各ポートに分配す る。各神経根に対するこれらの情報のパラメータは時間単位に対する電流強度の 変化（ｄＩ／ｄＴ）である。トランスジューサ２０はこれらのパラメータを、マ ルチプレクサデータに応答して時間的に変化する電流刺激に変換する。マルチプ レクサとトランスジューサとの間に、ラッチ１９を配置してもよい。電流は抵抗 ２１を通過して、その強度が所要の変化に修正される。電流出力は、特定の神経 根に対応する各ポートに別々に送られる。 出力ポートは一つのコネクタ３８（図２および図４）にまとめられる。細い電 極のケーブル１０がこのコネクタ３８に接続されている。 マイクロプロセッサ１６は送信受信回路１３およびそれの双方向変換器１５と も相互作用して、外部プログラマ２４から送信される新しい情報を記憶する。こ の双方向通信モジュールは無線周波数、赤外線、紫外線信号、または他の任意の 電気通信方法を使用する。双方向通信モジュールは、主装置のメモリに既に記憶 されている情報を検証のため外部プログラマに送信することもできる。 主装置の刺激は、適当なコネクタ４０によって接続された、図１および図４の ケーブル１０および４１を介して神経根に伝えられる。これらのケーブルは細い 電極の束１１を含んでいる。 これらの細い電極４２の各々は、ある神経根に対してコード化されているか、 または特有の色になっている。ケーブル１０の近端は、主装置のポート３８に適 合するプラグをそなえている。 細い電極の遠端４３は絶縁されておらず、特定の神経根４４に留められる（図 ４および図５）。図５は細い電極を神経根に留める好適な方法を示す。細い電極 の神経根への取付けは他の多くの異なる仕方で行うことができ、フッキング機構 に限られない（たとえば、クランプ）。 細い電極の神経根への連結部のまわりに絶縁された接着片４５を巻いて、刺激 電流がＣＳＦ（髄液−ｃｅｒｅｂｒｏ ｓｐｉｎａｌ ｆｌｕｉｄ）の中に広ま るのを防止している。この接着片はパッティ（ｐａｔｔｙ）、コトノイド（ｃｏ ｔｔｏｎｏｉｄ）等のような任意の入手できる材料で作ることができる。ケーブ ル１０および４１は、一端がプラグ３９であり、他端が細い電極の束１１である 一つのケーブルとして作ることができる。しかし、二つのケーブルを使用するこ との主要な利点は伝染病の場合である。これにより、我々は脊椎に接近しなくて も、感染した部分（一つまたは複数）を除去することができる。感染がなくなっ た後、腹部への接近だけで装置を容易に据え付けることができる。 図６は、外部プログラマ２４の概略図である。この装置は、既に設定されたパ ラメータに必要な変更を加えるためと、何か問題が生じた場合に記憶されている データを検証するために使用される。 外部プログラマ２４は機能を駆動するための多数のキーボードを含んでいる。 キーボード２９は修正すべき機能（歩行、上がること等）を選択するためのもの である。キーボード３０は機能の時間単位、したがって、活動を行う速度を修正 するためのものである。キーボード３１は選択された神経根または機能の電流強 度を変更するためのものである。キーボード３２はそのパラメータを変更すべき 神経根を選択するためのものである。 キー３５、３６は選択リストの中の上向き、下向きの移動を行う。キー３３は 選択されたパラメータの入力を行う。ＬＣＤディスプレイ３４は選択されたパラ メータを示す。 キーボード４７は外部制御のメモリに新しいパラメータを入力するため、また はこれらの新しいデータを植込み可能な装置に送信して試験またはメモリへの記 憶を行うためのものである。 外部制御器は、エレクトロニクスの分野では普通の人々に周知の所要回路を含 む。所要回路のいくつかは、Ｄ／Ａ、Ａ／Ｄ変換器２８、メモリ２７、主装置の 送信受信回路１３と通信する送信受信回路２６である。 図７は９０ステップ／分で歩くレベルの下限の主要筋肉群の相活動を表す理想 化された要約曲線を示す。筋肉群から記録された電気活動の量は、歩行の間に群 から記録された最大電気活動のパーセントとして表されている。これは、最大の 収縮で特定の筋肉群が生じ得る活動の最大量ではない。 図８は左脚と右脚に対して同じ時間軸で歩行サイクルの相を示す。 （Ａ） 被検者の下から見たストライドの寸法の表現。 （Ｂ） 右脚の完全な１サイクルの側面図。 （Ｃ） 左脚の完全な１サイクルの側面図。 時間軸はＨＳ（ヒールストライク）で始まり、ＨＳで終わる完全な歩行サイク ルのパーセントを示す。各ストライドの間に２ステップが生じることに注意すべ きである。また、両方の脚がともにスタンス相にある二重支持の期間が存在する ことにも注意すべきである。 図９は、図７と同じＥＭＧ（筋肉活動電位）と図８Ｂに示す歩行サイクルの部 分相を達成するための神経根の相刺激の図である。各神経根に対する最大の電流 刺激は神経根ごとに変わる。 Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５ （腰神経根＃３、＃４、＃５） Ｓ１、Ｓ２ （仙骨神経根＃１、＃２） ＥＳ （脊髄直立筋） 装置は一般に少なくとも１４個の電極、好ましくは２２個の電極（右腰５個、 左腰５個、右仙骨５個、左仙骨５個、脊髄直立筋の各側に１個）をそなえている べきである。 上記の説明は多数の特性を含んでいるが、これらは本発明の範囲を限定するも のと考えるべきではなくて、本発明の現在の好適実施例のいくつかの説明を与え ているに過ぎないと考えるべきものである。たとえば、細い電極の絶縁されてい ない端は神経根に取付けるために別の形と設計にすることができる。図５のトラ ンスジューサ２１はマルチトランスジューサを使用して一つのユニットとするこ ともできる。 したがって、本発明の範囲は、示した例ではなくて、請求の範囲とそれらと法 的に同等のものにより判定されるべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，Ｍ Ｗ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，Ｅ Ｓ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ， ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，Ｙ Ｕ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 人の中で複雑な運動機能を誘発するためのシステムであって、 人からの音声指令を検出し、該音声指令に対応する指令信号を発生するように 動作し得るセンサと、 前記センサに動作結合された制御器であって、指令信号を受信して、指令信号 に関連づけられた制御データ系列を発生するように動作し得る制御器と、 制御データ系列を受信して、制御データ系列を神経根を刺激するための刺激信 号系列に変換するために制御器に結合された複数のトランスジューサであって、 刺激信号系列が特定の刺激パラメータを含む、複数のトランスジューサと、 前記トランスジューサに結合された複数の個別電極であって、各電極が人の皮 膚下に植込まれ、脊髄の中の個別神経根に結合されるように構成されている、複 数の個別電極と、 を含むシステムであり、 トランスジューサが、系列の中の個別神経根を選択的に励起するための刺激信 号の系列を作成し、刺激信号の特定の刺激パラメータに従って所望の運動機能を 生じる、 システム。 ２． 請求項１のシステムであって、制御器に結合されたプログラミング回路を 更に含み、プログラミング回路は前記指令信号に応答して前記制御器が作成する 制御データを修正することによりシステムが生じる運動機能を修正するように動 作し得る、システム。 ３． 請求項１のシステムであって、前記制御データはメモリに記憶され、制御 器は前記指令信号に応答して前記メモリにアクセスすることにより制御データを 作成する、システム。 ４． 請求項１のシステムであって、前記制御データは可変パラメータを含み、 可変パラメータは刺激信号の刺激パラメータを決定する、システム。 ５． 請求項１のシステムであって、前記刺激信号パラメータは信号継続時間と 信号強度との群の少なくとも一方を含む、システム。 ６． 請求項１のシステムであって、前記複数の個別トランスジューサに系列の 制御データを選択的に送って刺激信号系列を作成するために前記制御器と前記ト ランスジューサとの間に結合されたマルチプレクサ装置をも含む、システム。 ７． 請求項１のシステムであって、前記音声センサは、人の気管の近くに取付 けられて指令信号を発生するように構成された送信ユニットと、制御器に結合さ れ、前記送信ユニットから離れて、前記指令信号を無線で制御器に送信する受信 ユニットとを含む、システム。 ８． 請求項２のシステムであって、前記プログラミング回路は、前記指令信号 に応答して前記制御器が作成する制御データを修正するためにユーザ入力を受信 するためのキーボードを含む、システム。 ９． 人の中で複雑な運動機能を誘発するための方法であって、 人からの音声指令を検出し、該音声指令に対応する指令信号を発生することと 、制御器で指令信号を受信して、指令信号に関連づけられた制御データ系列を発 生することと、 制御データ系列を、特定の刺激パラメータを含む、個別神経根を刺激するため の刺激信号の系列に変換することと、 個別電極を脊髄の中の個別神経根に結合し、電極を介して系列の中の刺激信号 を個別神経根に送って神経根を選択的に励起することにより所望の運動機能を生 じることと、 を含む方法。 １０． 請求項９の方法であって、前記指令信号に応答して制御器が作成する制 御データを修正することによりシステムが生じる運動機能を修正するように、前 記制御器のプログラミングを行うこと、をも含む方法。 １１． 請求項９の方法であって、前記制御データはメモリに記憶され、かつ前 記指令信号に応答して前記メモリにアクセスすることにより制御データを作成す ること、をも含む方法。 １２． 請求項９の方法であって、前記制御データは可変パラメータを含み、可 変パラメータは刺激信号の刺激パラメータを決定する、方法。 １３． 請求項９の方法であって、前記刺激信号パラメータは信号継続時間と信 号強度との群の少なくとも一方を含む、方法。 １４． 請求項９の方法であって、人の気管の近くに取付けられた送信ユニット で前記音声指令を検出して指令信号を発生し、制御器に結合されて前記送信ユニ ットから離れている受信ユニットに無線で前記指令信号を送信すること、をも含 む方法。