JP2005537895A - 関節の滑液の質及び量を向上させる表面的電気的な刺激 - Google Patents

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Abstract

【課題】 本発明の課題は、スキン層電極を使用して表面的な電気刺激を身体の部位に加えることによって、関節を有する身体部位の滑液を改善する電子医療機器及び方法を提供するということである。
【解決手段】 上記課題を解決するために、本発明は、スキン層電極304を備えた電子医療機器308を提供するとともに、スキン層電極404を備えた電子医療機器408を提供する。
加えて、これらのスキン層電極304又は404を用いて表面的に電気刺激を加えることによって、関節部位の滑液を改善する方法を提供する。

Description

本出願は2002年9月11日になされた米国仮特許出願番号60/409,589の利益を要求するものであり、当該仮出願の開示内容はここに参照されることによってその全体が本願に組み込まれる。
本発明は、一般に変形性関節疾患及び骨関節炎に係り、特に骨関節炎及び変形性関節疾患の治療及び改善のための装置及び方法に関する。
変形性関節疾患及び骨関節炎とは、下部四肢に関する関節(すなわち、腰、膝、足首、つま先)の障害をいう(尤もこれらに制限されない。)。関節は、動くように形成されていて日常生活上の動作を可能とするような、骨格及び軟繊維構造から成る。
また、関節は嚢と呼ばれる嚢状の保護構造に閉じ込められており、そこには滑液を生成する関節滑膜と呼ばれる関節の裏(ライニング)がある。この滑液は関節の関節面を浸して円滑にし、軟骨(骨格を保護する弾性のある組織)を保護するのに役立つ。
変形性関節疾患(DJD:Degenerative joint disease)及び変形性関節症(osteoarthritis)は、進行性の疾患プロセスである。これらの症状で見られる軟骨破壊は、いくつかのステップを経て生じる。滑液は稀薄になってその弾力と粘性を失い、膝関節のような関節の衝撃を緩和する能力を減少させる。この緩和する効果がなければ、関節の軟骨はより「擦り減る」かもしれない。関節をカバーする滑らかな軟骨の表面は、その後柔らかくなり、動きの衝撃を吸収する能力を失い始め、過度の使用又は衝撃からより容易に損傷され得るようになる。軟骨が損傷するにつれて関節はさらにその形状を失うかもしれず、骨成長又は骨棘が、害された関節の隔室の端の上に形成され得る。骨又は軟骨の小さな小片は、さらに関節のスペースの周囲に浮遊することもある。
表面的な電気刺激(SES:Surface Electrical Stimulation)は、関節滑膜および合成された滑液の生成及び質に有効な効果を有している。電気刺激は、血流を刺激されたエリアに増加させる(米国特許番号6,393,328)。しかしながら、滑液の生成及び質並びに軟骨及び関節の劣化に対するSESの効果は、実証され又は計量されていない。SESが関節悪化の進行過程の抑制に有効な効果を有しているということを実証する必要がある。
そこで、腰、膝、足首、背中、つま先、首、及び肩(これらに限られるものでない。)の変形性関節症及び変形性関節疾患の治療及び改善に関して、SESが有効な効果を有しているということを実証する未だ取り組まれていない必要が、本発明の属する産業に存在している。
また、日本国内で開示されている特許文献としては次のものがあるが、そこで開示されている刺激装置に関しては、当該刺激装置の構成要素たる電極をどのような構成ないし配列で皮膚表面に貼付するのかという点が意識されていないため、本発明と相違するものであるとともに、本発明と同様の効果が期待できるかどうか不明であると考えられる。
特開2003−126272
本発明は、上記のような背景に鑑みてなされたものであり、スキン層電極を使用して表面的な電気刺激を身体の部位に加えることによって、関節を有する身体部位の滑液を改善する電子医療機器及び方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、請求項1に記載の電子医療機器は、関節を有する身体部位の滑液を、該身体部位に表面的電気的な刺激を与えることにより改善することを特徴とする。
請求項2に記載の機器は、該電気的な刺激は、経皮的電気的な神経刺激、神経筋の電気的な刺激、干渉刺激、ダイアダイナミックな刺激、高電圧ガルバニックな刺激、電磁界刺激、パルス電磁界刺激及びマイクロ電流刺激の内の少なくとも1つであることを特徴とする。
請求項3に記載の機器は、該干渉刺激は、0−250Hzの合成ビート周波数の電流を生成することを特徴とする。
請求項4に記載の機器は、該干渉刺激は、1kHz以上20kHz以下のベース中周波の交流を生成することを特徴とする。
請求項5に記載の機器は、該電気的な刺激は、該関節の該身体部位に対して与えられることを特徴とする。
請求項6に記載の機器は、該電気的な刺激は、連続的に与えられることを特徴とする。
請求項7に記載の機器は、該電気的な刺激は、電流が500オームの負荷に対して定格されたときに0.1mAから150mAの範囲内にあることを特徴とする。
請求項8に記載の機器は、該身体部位への該電気的な刺激の特性及びシーケンスは、通常活動時における関節を囲む筋肉の通常の電気的なシーケンスを模倣するものであることを特徴とする。
請求項9に記載の機器は、該電気的な刺激は、電流が500オームの負荷に対して定格されたときに5mAから150mAの範囲内にあることを特徴とする。
請求項10に記載の機器は、該電気的な刺激は、1日当たり10分乃至4時間の付与期間を含んでいることを特徴とする。
請求項11に記載の方法は、関節を有する身体部位の滑液を改善する方法であって、該身体部位に対してスキン層電極を使用して電気的な刺激を与えること含んでいることを特徴とする。
請求項12に記載の方法は、該電気的な刺激は、経皮的電気的な神経刺激、神経筋の電気的な刺激、干渉刺激、ダイアダイナミックな刺激、高電圧ガルバニックな刺激、電磁界刺激の内の少なくとも1つであることを特徴とする。
請求項13に記載の方法は、1kHz以上20kHz以下の合成ビート周波数の干渉電流を生成することを含んでいることを特徴とする。
請求項14に記載の方法は、該電気的な刺激を該関節の該身体部位に対して与えることを更に含んでいることを特徴とする。
請求項15に記載の方法は、該電気的な刺激を連続的に与えることを更に含んでいることを特徴とする。
請求項16に記載の方法は、該電気的な刺激は、電流が500オームの負荷に対して定格されたときに0.1mAから150mAの範囲内にあることを特徴とする。
請求項17に記載の方法は、通常活動時における関節を囲む筋肉の通常の電気的なシーケンスを模倣するようにシーケンスすることを更に含んでいることを特徴とする。
請求項18に記載の方法は、該電気的な刺激は、電流が500オームの負荷に対して定格されたときに5mAから150mAの範囲内にあることを特徴とする。
請求項19に記載の方法は、該電気的な刺激は、1日当たり10分から4時間までの付与期間を含んでいることを特徴とする。
請求項20に記載の電子医療機器は、身体部位に対しスキン層電極を使用して表面的電気的な刺激を与えることにより、関節を有する身体部位における関節炎の発症を遅らせることを特徴とする。
請求項21に記載の機器は、該電気的な刺激は、経皮的電気的な神経刺激、神経筋の電気的な刺激、干渉刺激、ダイアダイナミックな刺激、高電圧ガルバニックな刺激、電磁界刺激、パルス電磁界刺激及びマイクロ電流刺激の内の少なくとも1つであることを特徴とする。
請求項22に記載の機器は、該干渉刺激は、0−250Hzの合成ビート周波数の電流を生成することを特徴とする。
請求項23に記載の機器は、該干渉刺激は、1kHz以上20kHz以下のベース中周波の交流を生成することを特徴とする。
請求項24に記載の機器は、該電気的な刺激は、該関節の該身体部位に対して与えられることを特徴とする。
請求項25に記載の機器は、該電気的な刺激は、連続的に与えられることを特徴とする。
請求項26に記載の機器は、該電気的な刺激は、電流が500オームの負荷に対して定格されたときに0.1mAから150mAの範囲内にあることを特徴とする。
請求項27に記載の機器は、該身体部位への該電気的な刺激の特性及びシーケンスは、通常活動時における関節を囲む筋肉の通常の電気的なシーケンスを模倣するものであることを特徴とする。
請求項28に記載の機器は、該電気的な刺激は、電流が500オームの負荷に対して定格されたときに5mAから150mAの範囲内にあることを特徴とする。
請求項29に記載の機器は、該電気的な刺激は、1日当たり10分乃至4時間の付与期間を含んでいることを特徴とする。
請求項30に記載の方法は、関節を有する身体部位における関節炎を治療する方法であって、該身体部位に電気的な刺激を与えることを備えていることを特徴とする。
請求項31に記載の方法は、該電気的な刺激は、経皮的電気的な神経刺激、神経筋の電気的な刺激、干渉刺激、ダイアダイナミックな刺激、高電圧ガルバニックな刺激、電磁界刺激の内の少なくとも1つであることを特徴とする。
請求項32に記載の方法は、1kHz以上20kHz以下の合成ビート周波数の干渉電流を生成することを含んでいることを特徴とする。
請求項33に記載の方法は、該電気的な刺激を該関節の該身体部位に対して与えることを更に含んでいることを特徴とする。
請求項34に記載の方法は、該電気的な刺激を連続的に与えることを更に含んでいることを特徴とする。
請求項35に記載の方法は、該電気的な刺激は、電流が500オームの負荷に対して定格されたときに0.1mAから150mAの範囲内にあることを特徴とする。
請求項36に記載の方法は、通常活動時における関節を囲む筋肉の通常の電気的なシーケンスを模倣するようにシーケンスすることを更に含んでいることを特徴とする。
請求項37に記載の方法は、該電気的な刺激は、電流が500オームの負荷に対して定格されたときに5mAから150mAの範囲内にあることを特徴とする。
請求項38に記載の方法は、該電気的な刺激は、1日当たり10分から4時間までの付与期間を含んでいることを特徴とする。
本発明によれば、関節炎の発症を遅らせるとともに、それを改善することができる。
本発明の実施形態は、スキン層電極を使用して表面的な電気刺激を身体部位に加えることによって、関節を有する身体部位の滑液を改善する電子医療機器及び方法を供給するというものである。本発明は、皮膚を横切って、ないしは経皮的に種々のタイプの電流を通すスキン層電極を介した表面的な電気刺激を利用するものであり、スキン層電極は皮膚表面に据えられる。この種の刺激としては、経皮的電気的な神経刺激(TENS:Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation)、神経筋の電気的な刺激(NMES:Neuromuscular Electrical Stimulation)、干渉刺激、ダイアダイナミックな刺激、高電圧ガルバニックな刺激(HVGS:High Volt Galvanic Stimulation)、電磁界・パルス電磁界刺激(EMF(Electro−Magnetic Field stimulation)及びPEMF(Pulsed Electro−Magnetic Field stimulation))、及びマイクロ電流刺激がある(これらに限られるものでない。)。それらのタイプの表面的な電気刺激は、連続的な方法で適用することができ、あるいはまた、それらは害された関節の自然な作用を模倣する刺激パターンで適用されても良い。
害された関節の自然な作用を模倣する場合、通常のシーケンスの刺激を、周囲の筋肉組織の電気的なミオグラフィック出力上に使用することができる。
連続的な方法で適用される刺激は、電流が500オームの負荷に対して定格されたときに0.1mAから150mAとなる範囲で変化する。害された関節の通常の動作を模倣するシーケンシャル又はパターン・タイプの刺激は、電流が500オームの負荷に対して定格されたときに5mAから140mAとなる範囲で変化する。刺激の期間は、1日当たり約10分から約4時間までとなろう。
本発明には幾つかの実施形態があるところ、それらの内のある実施形態は、端的には、以下のように実施することができる。関節を有する身体部位の2000309.00028/35592450V滑液を改善する電気的な医療機器は、スキン層電極を使用して、表面的な電気刺激を当該身体部位へ適用することによって記述される。当該機器は、関節への電気的な刺激を、連続的な方法、及び通常活動時における関節の周囲筋の通常の電気的なシーケンスを模倣する方法、の両方法によって生成する。本発明の別の実施形態では、関節部位の電気的な刺激は、前述した刺激方法の内の1つによる。
本発明の実施形態はまた、身体部位を電気的に刺激する方法を提供するためにも用いることができる。この点に関し、そのような方法の1つの実施形態は、下記手順によって概要を要約することができる。すなわち、スキン層電極を使用して電気的な刺激を身体部位へ与えることにより、関節を有する身体部位の滑液を改善する方法。電気的な刺激タイプは、上述されたもののように変わり得る。電気的な刺激は、連続的なもの、及び関節の周囲筋の通常の電気的なシーケンスを模倣するべくシーケンシャルなものの何れでもあり得る。実施形態のすべては、関節炎の発症を遅らせるとともに、それを改善することを意図するものである。
本発明の他のシステム、方法、特徴および利点は、下記の図面および詳細な記述の検討により当業者にとって明白となるであろう。そのような追加的なシステム、方法、特徴及び利点のすべては、本記述に含まれ、本発明の範囲内にあり、添付の特許請求の範囲によって保護されることが意図されている。
以下、本発明の好適な実施形態及びその変形実施形態を、図面を参照しつつ説明する(本発明の多くの側面が、次の図面を参照することによってより良く理解され得るところである。これらの図面に関し、図面中のコンポーネントはスケールに必ずしも忠実でない。その代わりに本発明の原理を描写するための強調が明確に加えられている。さらに、図面中、同様の参照数字は対応する部分を複数の図全体を通して指示する。)
図1は、関節の劣化/低下の部位として右膝の医学的隔室を図示するものである。左膝の関節部位の医学的側面についての別の図が、図2に示されている。図3は、スキン層電極304を使用して電気刺激を加えることにより、膝関節302中の滑液を改善する方法を示すものである。スキン層電極304は、害された部位に対して電気刺激を十分に与えるために、当該部位を近位及び末梢の両方から囲むような方法で据えられる。この実施形態では、スキン層電極304が筋肉関節部位に関してクロスパターンの刺激306を生成するように据えられているので、電気刺激のタイプは干渉する。電気刺激は、本件の出願人に対して付与された米国特許番号6,393,328に開示されている筋刺激装置のような電子医療機器308によって提供することができる。当該米国特許による開示内容は、参照されたことによって本件開示にその全体が組み込まれる。
スキン層電極304によって提供される電気刺激は、連続的な方法で、身体部位300の関節部位に対して加えられる。
図4では、クレームされた発明は、各身体部位400における関節402を取り囲む筋肉組織を刺激する電気刺激を促進するために、スキン層電極404を利用する。害された関節402の自然な動作パターンを模倣するために、スキン層電極404は所定の位置に据えられる。
この実施形態では、電極404は、ももの正面の部位及びももの後ろの部位に据えられる。電極404は、電気刺激信号を供給するために、電子医療機器408に接続されている。この配置によれば、周囲の筋肉組織の電子ミオグラフィックな出力に基づいて4000309.00028/35592450VLの刺激を送ることにより、電気刺激は、当該害された関節の自然な動作を模倣することができる。この種の刺激は、日常生活の動作(歩いたり、走ったり)を模倣するであろう通常の関節の動作および作用のパターンをシミュレートするように、害された一群の筋肉を刺激するが、体重負荷状況で通常見られる関節上の破壊的な消耗を生成しないであろう。
他の実施形態では、上述したように、電気刺激のタイプが希望する刺激モードに基づいて変えられる。再述するが、異なるタイプの表面的電気的な皮膚刺激は、連続的な方法で、又は害された関節の自然な動作を模倣する刺激パターンで適用されてもよい。刺激が連続的な方法で適用される場合、電流が500オームの負荷に定格されたときに0.1mAから150mAとなる範囲で変化する。電気的な刺激がシーケンシャル又はパターン・タイプで、それにより、害された関節の正常なアクションを模倣する場合、電流が500オームの負荷に定格されたときに5mAから150mAとなる範囲にあるであろう。何れの場合においても、刺激する期間は、1日当たり約10分から約4時間の間となろう。
退行性のプロセスあるいは消耗は、変形性関節症と変形性関節疾患に関連した前述の障害を引き起こし得る。しかしながら、それは、害された身体部位に対する従前の傷害に因るものかもしれないし、あるいは遺伝に因るものかもしれない。
本発明の上記実施形態、特に、如何なる「好ましい」実施形態も実施のあり得る一例に過ぎず、本発明の原理をより良く理解することができるようにするために述べられたに止まるという点に留意する必要がある。本発明の上記実施形態に対して、多種多様な変形および修正を、本発明の精神および原理から本質的に外れることなく為すことが可能である。そのような修正および変形はすべて、本件開示及び本発明の範囲内に含まれるものであり、かつ添付の特許請求の範囲によって保護されるものである。
図1は、骨棘が形成された変形性関節症によるヒトの膝関節の退化及び右膝中央隔室の第1保護軟骨の変性を図示する図面である。 図2は、左膝の中央の隔室の関節面の破壊を図示する図面である。 図3は、関節部位全体の電気的な刺激を促進するためのスキン層電極の配置に関する本発明の実施形態を図示する図面である。 図4は、害された関節の自然な動きパターンを模倣するためのスキン層電極の配置に関する本発明の実施形態を図示する図面である。
符号の説明
304 スキン層電極
308 電子医療機器
404 スキン層電極
408 電子医療機器

Claims (38)

  1. 関節を有する身体部位の滑液を、該身体部位に表面的電気的な刺激を与えることにより改善することを特徴とする電子医療機器。
  2. 該電気的な刺激は、経皮的電気的な神経刺激、神経筋の電気的な刺激、干渉刺激、ダイアダイナミックな刺激、高電圧ガルバニックな刺激、電磁界刺激、パルス電磁界刺激及びマイクロ電流刺激の内の少なくとも1つであることを特徴とする請求項1記載の機器。
  3. 該干渉刺激は、0−250Hzの合成ビート周波数の電流を生成することを特徴とする請求項2記載の機器。
  4. 該干渉刺激は、1kHz以上20kHz以下のベース中周波の交流を生成することを特徴とする請求項2記載の機器。
  5. 該電気的な刺激は、該関節の該身体部位に対して与えられることを特徴とする請求項1記載の機器。
  6. 該電気的な刺激は、連続的に与えられることを特徴とする請求項1記載の機器。
  7. 該電気的な刺激は、電流が500オームの負荷に対して定格されたときに0.1mAから150mAとなる範囲内にあることを特徴とする請求項6記載の機器。
  8. 該身体部位への該電気的な刺激の特性及びシーケンスは、通常活動時における関節を囲む筋肉の通常の電気的なシーケンスを模倣するものであることを特徴とする請求項1記載の機器。
  9. 該電気的な刺激は、電流が500オームの負荷に対して定格されたときに5mAから150mAとなる範囲内にあることを特徴とする請求項8記載の機器。
  10. 該電気的な刺激は、1日当たり10分乃至4時間の付与期間を含んでいることを特徴とする請求項1記載の機器。
  11. 関節を有する身体部位の滑液を改善する方法であって、該身体部位に対してスキン層電極を使用して電気的な刺激を与えること含んでいることを特徴とする方法。
  12. 該電気的な刺激は、経皮的電気的な神経刺激、神経筋の電気的な刺激、干渉刺激、ダイアダイナミックな刺激、高電圧ガルバニックな刺激、電磁界刺激の内の少なくとも1つであることを特徴とする請求項11記載の方法。
  13. 1kHz以上20kHz以下の合成ビート周波数の干渉電流を生成することを含んでいることを特徴とする請求項12記載の方法。
  14. 該電気的な刺激を該関節の該身体部位に対して与えることを更に含んでいることを特徴とする請求項11記載の方法。
  15. 該電気的な刺激を連続的に与えることを更に含んでいることを特徴とする請求項11記載の方法。
  16. 該電気的な刺激は、電流が500オームの負荷に対して定格されたときに0.1mAから150mAとなる範囲内にあることを特徴とする請求項15記載の方法。
  17. 通常活動時における関節を囲む筋肉の通常の電気的なシーケンスを模倣するようにシーケンスすることを更に含んでいることを特徴とする請求項11記載の方法。
  18. 該電気的な刺激は、電流が500オームの負荷に対して定格されたときに5mAから150mAとなる範囲内にあることを特徴とする請求項17記載の方法。
  19. 該電気的な刺激は、1日当たり10分から4時間までの付与期間を含んでいることを特徴とする請求項11記載の方法。
  20. 身体部位に対しスキン層電極を使用して表面的電気的な刺激を与えることにより、関節を有する身体部位における関節炎の発症を遅らせることを特徴とする電子医療機器。
  21. 該電気的な刺激は、経皮的電気的な神経刺激、神経筋の電気的な刺激、干渉刺激、ダイアダイナミックな刺激、高電圧ガルバニックな刺激、電磁界刺激、パルス電磁界刺激及びマイクロ電流刺激の内の少なくとも1つであることを特徴とする請求項20記載の機器。
  22. 該干渉刺激は、0−250Hzの合成ビート周波数の電流を生成することを特徴とする請求項20記載の機器。
  23. 該干渉刺激は、1kHz以上20kHz以下のベース中周波の交流を生成することを特徴とする請求項22記載の機器。
  24. 該電気的な刺激は、該関節の該身体部位に対して与えられることを特徴とする請求項20記載の機器。
  25. 該電気的な刺激は、連続的に与えられることを特徴とする請求項20記載の機器。
  26. 該電気的な刺激は、電流が500オームの負荷に対して定格されたときに0.1mAから150mAとなる範囲内にあることを特徴とする請求項25記載の機器。
  27. 該身体部位への該電気的な刺激の特性及びシーケンスは、通常活動時における関節を囲む筋肉の通常の電気的なシーケンスを模倣するものであることを特徴とする請求項20記載の機器。
  28. 該電気的な刺激は、電流が500オームの負荷に対して定格されたときに5mAから150mAとなる範囲内にあることを特徴とする請求項27記載の機器。
  29. 該電気的な刺激は、1日当たり10分乃至4時間の付与期間を含んでいることを特徴とする請求項20記載の機器。
  30. 関節を有する身体部位における関節炎を治療する方法であって、該身体部位に電気的な刺激を与えることを備えていることを特徴とする方法。
  31. 該電気的な刺激は、経皮的電気的な神経刺激、神経筋の電気的な刺激、干渉刺激、ダイアダイナミックな刺激、高電圧ガルバニックな刺激、電磁界刺激の内の少なくとも1つであることを特徴とする請求項30記載の方法。
  32. 1kHz以上20kHz以下の合成ビート周波数の干渉電流を生成することを含んでいることを特徴とする請求項30記載の方法。
  33. 該電気的な刺激を該関節の該身体部位に対して与えることを更に含んでいることを特徴とする請求項30記載の方法。
  34. 該電気的な刺激を連続的に与えることを更に含んでいることを特徴とする請求項30記載の方法。
  35. 該電気的な刺激は、電流が500オームの負荷に対して定格されたときに0.1mAから150mAとなる範囲内にあることを特徴とする請求項34記載の方法。
  36. 通常活動時における関節を囲む筋肉の通常の電気的なシーケンスを模倣するようにシーケンスすることを更に含んでいることを特徴とする請求項30記載の方法。
  37. 該電気的な刺激は、電流が500オームの負荷に対して定格されたときに5mAから150mAとなる範囲内にあることを特徴とする請求項36記載の方法。
  38. 該電気的な刺激は、1日当たり10分から4時間までの付与期間を含んでいることを特徴とする請求項30記載の方法。
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