JP2007054299A - 電気治療装置、およびそれを構成するためのシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 より精度良く患者の状態を検出することにより適切な電気治療を行うための技術を提供する。
【解決手段】 電気治療装置１０１は、大別して、それぞれ破線で囲まれた頭部電気刺激装置１０２と情報端末１０３と各種センサ１０４とを有している。各種センサ１０４ａにより取得した情報は、通信手段１０４ｂを介して例えば無線１０６により情報端末１０３の通信手段１３５に送られる。情報端末１０３で頭部電気刺激装置１０２の調整に必要な情報は、通信手段１３５を介して例えば無線１０５により頭部電気刺激装置１０２の通信手段１２２に送られる。２つの通信手段間の通信媒体１０５、１０６は、有線、無線の電波であっても良く、電気によるもの、電磁波によるもの、光によるもの、音によるものなどさまざまな媒体を用いることが可能である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電気治療技術に関し、特に、内科的、神経内科的、或いは精神・心身医学的異常を持った患者に対して、電気信号による治療を加える装置およびそれを実現するための技術に関し、より詳細には、患者に取り付けた各種センサからの出力情報、又は情報端末による患者への問診結果から患者の症状を解析し、選択的に電気信号の治療を行う装置又はそれを実現する技術に関する。

従来から脳又は脳幹部分に電気刺激を加える治療方法が存在する。例えば、下記特許文献１では、前庭刺激装置を用いて患者の呼吸を増大または制御する技術が開示されている。また、生体センサから供給される信号に応じて、適当なタイミングで電気刺激を行う方法が紹介されている。

また、他にも有効な治療法として、現在、深部脳刺激療法(DBS : Deep Brain Stimulation )が脚光を浴びている。DBSとは、脳の深部に設置した電極から電気刺激を与えることにより、その部分の異常な活動を抑える方法であり、脳の一部を破壊する治療と同様な効果が得られる。DBSは、パーキンソン病、本態性・症候性震戦、ジストニアなどの症状を対象としており、薬のみでは十分な効果が得られない、或いは薬物の副作用が強すぎて薬物治療が困難な場合などに適している。

また、非特許文献１では、単純に電気刺激を印加するのではなくその電気刺激の強度やパターンに関する報告がなされており、電気刺激の効果は確率共振の原理に基づくものとして説明されている。

以下、図７と図８とを参照して、確率共振の原理に基づいた脳機能向上の原理ついて説明する。図７に示すように、脳内では、入力に対して出力は必ずしもリニアとはならず、入力がある閾値(threshold)を越えたときに初めて出力が変化（応答）する部分がある。ここで、脳機能が低下し入力信号が相対的に低下すると、入力信号が閾値に至らずに出力の変化が生じない場合がある。例えば、図７において、入力信号値が矢印で示した範囲でのみ変動する場合には、出力変化は得られない。

このような微弱な入力信号に対して、電気的にランダムなノイズを加えることで正しく出力が得られる。図８に、ランダムなノイズを加えたときの入出力信号の時間変化の例を示す。Ａ、Ｂ、Ｃに対応する図は、それぞれ、閾値に至らない微弱な入力信号に対して、ノイズを印加したときの出力の時間変化を示した図であり、Ａ、Ｂ、Ｃの順に印加するノイズを大きくしている例を示す図である。Ａ図の場合は、加えるノイズの出力が適当ではないため、入力の波形に対して、出力が十分得られていない。Ｂ図に示される程度の出力を有するノイズを印加すると、入力信号とほぼ同期して出力信号も変動している。Ｃ図に示される程度の出力を有するノイズを印加すると、ノイズの方が入力信号よりも顕著に現れてしまい、入力信号に対して正しく出力が得られない。

以上のように、脳機能が弱って入力信号が微弱になってしまった場合に、適正な出力のノイズを印加することで、脳機能を回復させることができる。

このような技術を利用した電気治療機器は従来から良く知られたものであり、またその効果についても公知である。

一方、従来から各種センサを駆使することにより患者の症状の変化を見ることは可能である。患者の症状を取るセンサやセンサの応用品としては、発汗センサ、加速度センサ、呼吸検出センサ、音センサ(マイク)、血圧計、体温計、心拍計などが挙げられる。また、患者の症状に直接関係はしないが、患者の症状に至る遠因を測定するセンサとして、衛星測位システム(GPS : Global Positioning system)やガスセンサ、照度センサなども存在する。

しかしながら、患者の状態は、時間や状況、環境に応じても変化するため、センサによる出力のみで症状の変化を判断するのは難しかった。ところで、最近の報告によると、単なる出力値では症状の変化を判断はできなくても、その微細構造を解析することにより症状の違いがわかることがあると言われている。その例として、慢性疲労症候群(CFS : Chronic Fatigue Syndrome)患者の体動の解析報告について、以下に説明する。非特許文献２によると、人の睡眠状態と覚醒状態との生活リズムは、通常、２４時間で繰り返す周期性を持っている。しかしCFS患者の生活リズムは、激しい運動をした後、症状の悪化時にその周期性が崩れ、通常の２４時間からずれを生じる。この傾向は、健常者には起こりにくく、CFS患者によく現れる。具体的には、体幹に振動センサを取り付け、振動センサによって人の体動情報を取得し、人の一日の生活リズムであるMCP(mean circadian period)を算出する。人が激しい運動をした後のMCP値は、健常者では２３.８６時間であるのに対し、CFS患者では２４.２０時間となることがわかっている。被験者が激しい運動をした後のMCP値を求めることにより、被験者のCFSの可能性を判定することが可能である。

また、非特許文献３によると、健常者はCFS患者に比べて昼夜の活動の差が顕著であり、また、健常者とCFS患者とでは活動の突発性にも差を生じることがわかっている。体幹に振動センサを取り付け体動の情報を取得し、WTNMM(wavelet transform negative modulus maxima)法を用いてτを、あるいはDFA(detrended fluctuation analysis)法を用いてαを計算し、これらのスケーリング指数により体動の突発性を統計的に解析した結果によれば、CFS患者と健常者との間に明らかな数値差が生じる。これらの数値差によりCFS患者と健常者との判別を行うことが可能である。

また、センサの変化には現れない患者自身が感じる症状や患者自身も感じることがない前兆については、患者に対して問診やテストを行うことで知ることができる。これらの問診やテストは、情報端末を用いて行うことも可能である。そのような機能を有するソフトウェアも存在する。
特表２００２−５４２９０４号公報 相馬りか他 Phys.Rev.Lett.91:078101-1-4. Kyoko Ohashi, Yoshiharu Yamamoto, Benjamin H, Natelson、"Activity rhythm degrades after strenuous exercise in chronic fatigue syndrome"、Physiology & Behavior 77(2002) 39-44. Ohashi, K., G. Bleijenberg, S. Van der Warf, J. Prins, L. A. N. Amaral, B. H. Natelson, and Y. Yamamoto、"Decreased Fractal Correlation in Diuranal Physical Activity in Chronic Fatigue Syndrome"、Methods of Information in Medicine 43: 26-29, 2004.

電気治療器による治療方法は確実な治療方法ではなく、その副作用も考えられるため、長時間行うことは望ましくない。また、症状が現れたときなど、必要なときに行うのが望ましいが、現状では医師の指導の下に、一日に定められた強さを定められた回数だけ行う方法をとるしかない。そのために患者は通院する必要があり、患者にとっては大きな負担となる場合が多い。

上記特許文献１では、電気治療器とセンサとを組み合わせることで、上記の課題に対してある程度対応可能であることが示されている。この発明は、センサから受信し、適当なタイミング、レベル、パターン及び/又は周波数で前庭部分に電気刺激を加え、患者の呼吸機能を直ちに回復させるものである。しかしながら、１）特許文献１が患者に対して加える電気刺激は、センサからの情報のみを頼りにしているため、例えばセンサの故障や装着方法の失敗などが原因で誤ったレベルやパターンを印加してしまうという危険を伴う、また、２）患者の精神的な変動や脳機能の変化など、センサでは現れにくい症状に対して活用することができない、さらに、３）特許文献１では、センサからの出力を直接参照しているため、回復途上なのか、悪化途上なのかの判断がつかず慢性的な症状に対して状況に合わせて電気刺激の出力を変動させることができない等の問題点がある。従って、特許文献１に記載の技術をもってしても、上記課題すなわち通院の負担を十分減らすための解決とはならない。

また、非特許文献１〜３に、種々の学術的研究結果が示されているが、より具体的な手段に関する提案ではない。

本発明は、より精度良く患者の状態を検出することにより適切な電気治療を行うための技術を提供することにある。

本発明では、本発明に適した問診処理又は身体的症状のテスト処理を行う処理部を設けることにより解決を図っている。すなわち、１）センサからの出力に異常があっても患者に対して身体の変化を直接問うことで、センサの故障や装着方法の失敗などが原因かどうかを確認することで解決している。さらに、２）こういった問診のプログラムや身体的症状のテストを行うプログラムを定期的に、或いはセンサからの出力に異常があった時に、患者に対して行うことで、特許文献１でも活用できないような症状に対しても対応可能である。さらに、３）センサからの出力や問診プログラムの結果や身体的症状のテストを行うプログラムの結果を総合的に解析することで患者の症状の傾向を判断し、その傾向に合った電気刺激のレベル、パターンを印加することができる。また、印加する電気刺激の波形は確率共振の原理を用いて印加することで、低い出力でより高い効果を発揮することができる。

より具体的には、センサからの出力を情報端末に伝送し、情報端末で解析を行い、利用者に対して周囲の状況や体調に関する質問を行い、解析結果から頭部にしかるべき電気刺激を加えることで治療又は緩和又は悪化防止を促す。頭部は、特に前庭部分に刺激を与える。電気刺激はランダムなノイズ又は1/fの揺らぎを持ったノイズなどさまざまな電気刺激パターンが考えられる。センサはひとつとは限らない。複数のセンサの情報を元に解析することも可能である。解析結果だけではなく、情報端末から問診やテストを行いその結果から電気刺激治療を行うことも可能である。

本発明の一観点によれば、利用者の生体情報を計測するセンサと、情報端末と、利用者の頭部に電気刺激を加える装置とから構成され、それぞれが通信機能を有する電気治療装置であって、前記情報端末には、利用者の周囲の状況や体調に関する質問を行い利用者自らに回答を入力させる機能を提供する問診処理部又は利用者の身体的症状のテストを行う身体的症状テスト処理部のうち少なくとも一方と、前記センサの計測結果と、前記問診処理部の出力又は身体的症状テスト処理部の出力のうちの少なくとも１つと、に基づいて利用者の状況を総合的に判断する診断処理部とが装備され、前記情報端末が前記診断処理部によって前記利用者の身体的変化を解析し、前記頭部に電気刺激を加える装置は、前記身体的変化の解析結果に基づいて、前記電気刺激を加える装置の電気刺激の出力又は電気刺激の頻度又は電気刺激のパターンを変更する制御を行う制御部を有することを特徴とする電気治療装置が提供される。

上記装置によれば、利用者の生体情報の変化を検知した場合に、通信機能を利用して利用者に対して問診又は身体的症状のテストを行うことができるため、より精度良く電気治療を行うことができる。この際、利用者は、わざわざ医者まで出向かなくても良いという利点がある。

さらに、利用者周囲の環境情報を計測するセンサを備えることが好ましい。これにより、利用者周囲の環境情報を計測するセンサは、利用者の生体情報を計測するセンサの検出結果から環境によって生じる自然な変化を除去することができる。

本発明によれば、精度良く患者の状態を検出することにより適切な電気治療を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態による電気治療技術について図面を参照しつつ説明を行う。まず、本発明の第１の実施の形態による電気治療技術について説明する。図１は、本実施の形態による電気治療装置の一構成例を示す機能ブロック図である。図１に示すように、本実施の形態による電気治療装置１０１は、大別して、それぞれ破線で囲まれた頭部電気刺激装置１０２と情報端末１０３と各種センサ１０４とを有している。センサ部１０４ａにより取得した情報は、通信手段１０４ｂを介して例えば無線１０６により情報端末１０３の通信手段１３５に送られる。情報端末１０３で頭部電気刺激装置１０２の調整に必要な情報は、通信手段１３５を介して例えば無線１０５により頭部電気刺激装置１０２の通信手段１２２に送られる。

尚、２つの通信手段間の通信媒体１０５、１０６は、有線、無線の電波であっても良く、電気によるもの、電磁波によるもの、光によるもの、音によるものなどさまざまな媒体を用いることが可能である。

最近では、身体を取り巻く装置のための通信手段として、体表面を通信手段とする技術も研究が進んでおり、このような技術を利用することも可能である。

本発明において最も適している通信手段は、IEEE802.11a/b/gやIEEE802.15.4(Zigbee)やbluetoothなどの無線通信である。なぜなら、各種センサ１０４、情報端末１０３、頭部電気刺激装置１０２は、体の別々の部分にある可能性が高いため、利用者の動きやすさなどを考えると、上記無線通信手段が線でつながれるわずらわしさがなく、かつ、技術的にも十分検討がなされているためである。

特に、本発明においては、通信速度や通信距離を要求しない代わりに消費電力が低いZigbeeが最適である。尚、通信媒体１０５と通信媒体１０６とは、同じ規格のものを用いる必要はなく、それぞれの用途に応じた通信手段を用いることも可能である。

また、頭部電気刺激装置１０２と情報端末１０３と各種センサ１０４とは、別々の部分である必然性は無く、携帯性やコストなどを考慮して、いずれか２点又は３点が一体で構成されたものを利用しても良い。

次いで、頭部電気刺激装置１０２、情報端末１０３、各種センサ１０４の例についてそれぞれ説明を行う。適宜、図１も参照して説明を行う。

図２は、本実施の形態による頭部電気刺激装置１０２の装着例を示す図である。図２に示すように、頭部電気刺激発生装置１０２には、頭部に電気刺激を印加するために３本ないし４本の電極２０１が備え付けられている。これらの電極２０１は、例えば左右の耳の後ろと額の左右とにそれぞれを装着する。電気信号発生部１２１からは、０.１ｍＡから数ｍＡ程度の電流が頭部の電極を装着した部分に送られる。この電流は、症状や用途に応じて、直流、さまざまな波形(サイン波、矩形波、三角波など)の交流、ランダムなホワイトノイズ、1/fの揺らぎをもつノイズなどの形態で送ることができる。本実施の形態では、上記非特許文献１で効果があるとされる１/ｆの揺らぎを持つノイズを印加する例を示す。上記非特許文献１では、これら電流の強度や波形、ノイズなどは、印加のＯＮ/ＯＦＦも含めて、情報端末１０３からの指示により通信手段１２２が受けた信号に基づいて電気信号発生部分１２１において変化させることができる。図２は、頭部でも特に前庭部分に効果的に電気刺激を与えることができる装置の一例を示している。

次に、情報端末１０３の一構成例について図１と図３とを参照しつつ説明を行う。本実施の形態においては、携帯性を重視し、解析能力が高い携帯型情報端末(ＰＤＡ)を用いた例を以下に示す。図１に示す携帯情報端末１０３には、図３に示すように表示部分１３１として画面３０１が設けられており、入力手段１３２として薄型画面上のタッチパネル３０２と操作用のボタン３０３とが設けられている。

患者は、画面３０１の表示に従って、ボタン３０３やタッチパネル３０２を操作し、そのとき置かれている状況や気分などを入力する。また、情報端末１０３は各種センサ１０４からのデータを、通信媒体１０６を介して通信手段１３５から取得し、ＣＰＵ１３４において取得したデータを解析し、必要に応じて頭部電気刺激装置１０２により患者に電気刺激を加える信号を、通信媒体１０５を介して頭部電気刺激装置１０２に送る。通信手段１３５で取得した各種センサのデータは、保存部分（メモリなど）１３３に保存され、ＣＰＵ１３４における解析処理の際には、通信手段１３５のデータと保存部分１３３に保存されたデータとの両方のデータを参照することも可能である。

携帯情報端末１０３の設置箇所は、患者の身近であれば特に限定されるものではないが、患者の行動を妨げない箇所であって取り出しやすい箇所、例えば、問診のために取り出すこともあるため、患者の行動を妨げず、且つ、比較的取り出しやすい、たとえば腰のベルト部分や、胸ポケットなどが好ましい。

本実施の形態では、情報端末１０３として、計算能力に優れており、かつ、携帯性にも優れた携帯情報端末を例に挙げたが、例えば携帯電話などを用いることも可能である。携帯電話も携帯性に優れており、一般に流通している点で好ましく、一方、携帯情報端末は、計算能力が携帯電話に比べて高く、また操作性が良好であるという利点を有する。尚、携帯性を重視しないような環境、例えば常に特定の室内にいる患者を対象とする場合は、携帯性では劣るが、計算能力や表示能力、入力手段に優れているパーソナルコンピュータなどを用いることも可能である。

次に、各種生体センサ１０４について図４に示す身体への装着例を示す図を参照しつつ説明を行う。被験者は、被験者の発話の内容或いは発話の抑揚を検出するために、頭部にマイク４０１を取り付けている。また、呼吸の乱れ、変化、速さなどを計測するために、胸部に呼吸検出センサ４０２を取り付けている。また、被験者の心拍の乱れ、変化、速さなどを計測するために、胸部に心拍計４０３を取り付けている。また、体温の変化などを計測するために、胸部に体温センサ４０４を取り付けている。また、被験者の体動の乱れ、変化、速さなどを計測するために、手首に加速度センサ４０５を取り付けている。また、被験者の発汗の変化などを計測するために、手のひら又は顔又は足の裏などに発汗センサ４０６を取り付けている。また、被験者の血圧の変化を計測するために、上腕部に血圧計４０７を取り付けている。また、被験者の歩行や姿勢などを検出するために、大腿部又は腰部に加速度センサ４０８を取り付けている。また、被験者の現在地を検出するために、腰部に全地球測位システム(GPS : Global Positioning system )４０９を取り付けている。また、被験者によっては手首に加速度センサを取り付けると不具合が生じる場合があり、場合によっては腰部に加速度センサを取り付ける場合も考えられる。

尚、これらのセンサの例は代表的なものであり、また、すべてのセンサをつける必要はなく、また必要に応じてセンサを複数個、あるいは図４で示したのとは異なる部位につけることも可能である。また、生体センサは、本明細書に挙げた例にとどまらず、内科的、神経内科的、或いは精神・心身医学的異常を検出するためのさまざまなセンサを用いることが可能である。

また、対象となる症状としては、たとえばアルツハイマー病、シャイ・ドレーガー症候群、パーキンソン病、パニック障害、うつ病、心身症、不安神経症、注意欠陥多動性障害(ADHD : Attention Deficit Hyperactivity Disorder )、慢性疲労症候群(CFS : Chronic Fatigue Syndrome)などの患者に対して有効である。また、疾病を患っていない健常者や、疾病と判断される手前の境界線上の人も、状況によっては上記の病状に似た症状を示すことがあり、それらの症状に対しても同様に効果を発揮する。兆候を察知して予め対策をたてるようにする予防手段としても適用可能である。また、本実施の形態による技術は、電気刺激単独の治療ではなく、薬物による治療と組み合わせることで、さらに効果を発揮することが期待できる。

次に、本発明の最適な実施例として、慢性疲労症候群の患者に本実施の形態による技術を適用する例を挙げて説明する。慢性疲労症候群とは、慢性的に疲労を訴える症状のことであり、現在のところ原因や対処方法がはっきりせず、さまざまな要因があると考えられているが、脳の前庭機能の低下が一因であるとも考えられている。その場合、薬剤による機能向上ではなく、電気刺激を用いて機能向上させる方法による症状の改善が期待されている。慢性疲労症候群患者は、慢性的に疲労を訴える患者であり、健常者に比べて体動が一般に少ない。しかし、体動は人の意思によって変動しうるので、体動が少ないからといって必ずしも症状が重いとは限らないため、センサのみで容易に症状を判断できるものではない。そこで、本実施の形態では、慢性疲労症候群患者に対して、一日に４回疲労度を確認する問診を行う。問診内容は、日常生活に障害を来たさない程度の回答方法をとる。

例えば図５の装置における問診に対する応答操作部の例に示すように、「どれぐらい疲れていますか」という疲労感に関する問いに対して、段階的な回答で示す方法が回答がしやすくて良い。患者は、非常に疲れを感じている場合は、右側の「ひどい」にマーカー５０１を移動させ、逆に疲れを感じていない場合は、マーカー５０１を左側に移動させる。今回、患者は、比較的疲れておらず、マーカー５０１は中央値より左側に位置している。図６には、４月１日から４月３日までの患者の問診結果と体動のデータとを、あわせて比較しグラフとして示した図である。図６において、横軸は時間を示しており、日付の変わり目を点線で区切っている。上段は患者の体動を示すデータであり、グラフが高いほど良く動いたことを示している。下段は、図５の問診に対する回答を示したものであり、値が大きいほど患者は強い疲労感を感じていることになる。このグラフによると、この患者は４/１の昼ごろに運動などを行ったため、体動のグラフが高くなっている（６０３）。しかしながら、４/２、４/３には、通常の活動を行っていたため、グラフは４/１ほど大きな値を出力していない。いずれの日付においても、日付の変わり目から約１/３日ほどの時間帯には体動がほとんど見られないが、これは患者が睡眠していることを示している。

一方、問診の回答を見ると、４/１の昼過ぎに患者は強い疲労感を感じており（６０１）、また４/３の夕刻にも疲労感（６０２）を感じている。このグラフから、４/１の強い疲労感（６０１）は患者が運動をしたために生じる疲労感であり、一方、４/３の夕刻は体動とは関係なく現れる疲労感（６０２）であり、これは慢性疲労症候群が悪化していることを意味するものと解釈できる。

図６では、患者の体動と問診結果との変化をわかりやすく図示したが、本実施の形態では、情報端末１０３が体動の変化と問診結果の変化とを解析し、原因不明の疲労感が現れたときに、情報端末１０３が慢性疲労症候群の症状が悪化していると判断し、頭部電気刺激装置１０２に患者への電気刺激の強度を上げるよう信号を送る。

以上に説明したように、本実施の形態によれば、慢性疲労症候群患者に対して、電気刺激が必要と装置が判断した時に、病院に通うことなくリアルタイムに適切な電気刺激を受けることができる。尚、本実施の形態においては、説明を簡単にするために、問診においては疲労感のみを問う場合を例にして説明したが、実際には、体のだるさや筋肉痛の有無など、さまざまな問診を行うことができ、この方が治療に関する精度が向上する。

慢性疲労症候群患者に対しては、非特許文献３の研究成果をもとに、体動のみでもある程度の評価が可能と考えられる。例えば、過去３日間について、体動データの自己相関関数ρを次のようにして求める。まず、時間tにおける体動のデータa(t)とし、自己共分散caa(k)を次のようにして求める。

得られたcaa(k)から、次のようにして自己相関関数ρaa(k)を求める。
ρaa(k)=caa(k)/caa(0)

得られた過去３日のρaa(k)とkとの関係をグラフに示すと、一般に図９のように約２４時間周期でピークが見られる。健常者は、ほぼ２４時間周期であるが、非特許文献３によると、慢性疲労症候群患者は運動後この周期が２４時間以上になることがあり、この周期のずれを慢性疲労症候群の症状の重さの指標とできる。

そこで、本実施の形態においては、体動センサから得られた情報について上記で示した方法により自己相関関数を算出し、ピークから次のピークまでの時間間隔Δt[h]を算出し、このΔt[h]をもとに症状に応じて出力を変動させる。例えば、Δt-24の絶対値に関する日にちdの関数を慢性疲労症候群の症状因子を求める式(Fcfs(d)= |Δt(d) − 24| )とする。ここで、P(d)を以下のように定義する。
P(d)=Ａ×(Ｂ×Fcfs(d)−Fcfs(d−１))

Fcfs(d)は、日にちdにおける自己相関関数の誤差であり、Fcfs(d-１)はその前日における自己相関関数の誤差を示す。Ｐ（ｄ）≦０の場合は日にちdには頭部に電気刺激を行わず、０＜Ｐ（ｄ）＜Ｃとなる場合はＰ（ｄ）[Ｗ]だけ出力し、Ｐ（ｄ）＞Ｃとなった場合はＣ[Ｗ]だけ出力する。

ここで、Ａは出力に関する係数であり正の実数、Ｂは慢性疲労症候群の症状から判断される係数で１以上の実数であり、Ｃは患者を保護するために出力が出過ぎないよう定められる範囲である。もし、使用者が健康であり続ければ、Ｆｃｆｓ（ｄ）≒Ｆｃｆｓ（ｄ-１）≒０となり、電気刺激は行わない又はより少なくする。Ｂ×Ｆｃｆｓ（ｄ）＞Ｆｃｆｓ（ｄ-１）という状態になれば、患者は前日に比べて症状が悪化しているので電気刺激を加える。一方、Ｂ×Ｆｃｆｓ（ｄ）＜Ｆｃｆｓ（ｄ-１）となれば、慢性疲労症候群の症状は見られるものの、快方に向かっているので、電気刺激を行わない又は少なくすることにする。

このような方法を用いることにより、患者に対して問診を行わなくても、センサのデータを直接計算し、頭部に電気刺激を加えることができる。ただ、これは、センサが正しく患者に装着されており、時差などのほかの要因がない場合に限って有効であるため、ある期間毎に問診を行って疲労感の有無や環境の変化の有無などを患者に尋ね、その結果から判断するほうがより好ましい。

特に、頭部の前庭部分に対して与える電気刺激は、確率共振の原理を用いて印加するため、直流よりもランダムなノイズの信号が良い。さらには、１/ｆの揺らぎを持ったランダムなノイズであれば、より低い出力で高い効果が得られるため、患者への負担も減らすことができ、省電力効果も得られる。

本実施の形態による技術は、慢性疲労症候群患者に対するものに限られない。
また、第１の実施の形態では、体動センサによる方法を示したが、体動センサと他のセンサとを組み合わせた例を第２の実施の形態として説明する。

本発明の第２の実施の形態について、加速度センサと血圧計と携帯情報端末と電気治療機器とを組み合わせた装置を例にして説明を行う。一般に、健常者の場合には、姿勢が変化しても自律神経の働きにより血圧や心拍が大きく変化しないようになっている。しかしながら、自律神経系の障害等により、姿勢を変化させると、血圧の低下や心拍の異常が見られる患者がいる。そのような患者に対して、本実施の形態においては、次に示すような治療を行うことを特徴とする。

まず、加速度センサを例えば患者の腰部に取り付け、所定の場所に血圧計を取り付ける。加速度センサは、動きの変化を数値化するセンサであるが、重力の向いている方向も検出することができるため、２軸や３軸の加速度センサを用いることにより、そのセンサの向きを検出することができる。

本実施の形態では、加速度センサのデータにより、患者が臥位の姿勢から座位又は立位に変化する姿勢変化を検出することができる。血圧計により、患者の血圧を常に監視し、加速度センサにより患者の姿勢の変化を検出したときに血圧低下などの異常が血圧計により検出された場合には、患者にそのときの気分を問う問診を行い、もし貧血などの自覚症状がある場合は、患者の症状が悪化していると判断し、電気治療を加えたり、出力を変化させたりする。

上記の例では、患者の姿勢を検出するセンサとして加速度センサを腰部に取り付けたが、大腿部につけると、臥位や座位から立位になったかどうかを判別することができ、腰部と大腿部に両方取り付けることで、３つの姿勢のそれぞれを区別して検出することができる。また、患者の内部の状態を検出するセンサとして、上記例では血圧計を用いたが、血圧計は静案時には正しく測定できるが、体を動かすと正しく測定できない場合がある。また、症状によっては、血圧よりも心拍に変化が現れる患者もいる。そんな場合には、必要に応じて、血圧計に代えて又は血圧計とともに心拍計を用いることも可能である。上記例では、姿勢が変化しかつ血圧の異常が見られたときに、患者の自覚症状を検出する問診を行い、その結果をもとに電気治療の出力を変化させていたが、急激な血圧低下のために問診すら正しく行えなくなる場合もあり、そのような患者に対しては、問診を行わないで電気治療を行うことも可能である。

以下に、加速度センサ以外のセンサを使う例について説明する。いずれも、センサの出力結果と出力の解析結果とから患者の症状の悪化を疑い、患者の疑われる症状に応じた問診を行い、データと問診の出力結果とから電気刺激の強度を変化させている点に特徴を有するものである。

まず、本発明の第３の実施の形態による技術について説明する。本実施の形態は、発汗センサ、体温計と携帯情報端末、電気治療機器を組み合わせた例である。発汗センサと体温計とを患者の所定の場所に取り付ける。体温が高いにもかかわらず、発汗が少ない場合には、症状が悪化している可能性が高い。このように、症状が悪化している可能性が高い場合には、携帯情報端末から現在の状況や気分、正しくセンサが取り付けられているかを問う問診を行う。問診の結果、症状が悪化していると判断された場合には電気刺激を加え、さらなる症状の悪化を防ぐ。或いは、一日に数回電気治療を行う場合は、その回数を増やす。本実施の形態による技術は、発汗低下を示す患者、たとえばシャイ・ドレーガー症候群の患者に対して有効である。

病状によっては、上記とは逆に、体温が低いにもかかわらず発汗が多い場合に症状が悪化している症状もある。この場合、数分前に患者が気温の高いところにおり、それ以降発汗が持続している場合も考えられる。そこで、過去の体温変化も継続的に評価し、体温に変化がないにもかかわらず、発汗だけが促されている場合に症状が悪化している可能性があると判断する。症状が悪化している可能性がある場合は、携帯情報端末から現在の状況や気分を問う問診を行う。問診の結果、運動の直後や環境の急激な温度変化などがなく、かつ、患者の気分が悪いとの結果が出た場合には、患者の症状が悪化していると判断し、電気刺激を加え、症状の悪化を防ぐ。或いは、一日に数回電気治療を行う場合は、回数を増やす。

さらに、加速度センサと組み合わせて解析すると、運動後の発汗の可能性が判断できるため、患者に不要な問診を行わずに済ませることができる。本実施の形態による技術は、発汗過多を示す患者、たとえばパーキンソン病、パニック障害の患者に対して有効である。

次に、本発明の第４の実施の形態について説明を行う。本実施の形態による技術は、マイクと携帯型情報端末、電気治療機器を組み合わせた装置に関連するものである。マイクを患者に取り付け、患者の発言を取得する。発言内容に言語の障害(同語反復、語間代(言葉の語尾を繰り返す)など)が顕著と見られた場合、患者の症状が悪化していると判断する。必要に応じて電気治療機器から患者の前庭に電気刺激を加え、症状悪化を防ぐ。あるいは、一日に数回電気治療を行う場合は、回数を増やす。本実施の形態による技術は、言語障害の現れる疾患に対して特に有効である。

次に、本発明の第５の実施の形態について説明を行う。本実施の形態による技術は、マイクと携帯型情報端末、電気治療機器を組み合わせた装置の例に関するものである。マイクを患者に取り付け、患者の発言を取得する。過去の発言と比較して、発言の抑揚が少ない又は会話の語尾が明確にならない場合、患者の症状が悪化していると判断する。必要に応じて電気治療機器から患者の前庭に電気刺激を加え、症状悪化を防ぐ。あるいは、一日に数回電気治療を行う場合は、回数を増やす。発言方法に現れる疾患、たとえばうつ病やパーキンソン病患者に対して特に有効である。

以上に説明した例は、いずれも問診を経ることで患者の症状を判断し、センサのみでは実現しにくいさまざまな効果(例えば、センサの機能の不具合の確認や、センサでは測定できない気分的な内容の反映)を引き出すことができる例である。

しかしながら、問診を行う場合には、患者は問診内容を学習し、意図するか意図しないかに関わらず虚偽の結果へ導かれる場合がある。そこで、問診処理を行うプログラムに加えて脳機能のテスト処理を行うプログラムを組み込むことにより、患者の症状の良し悪しに関して精度良く推測することができる。これらはソフトウェアによっても、ハードウェアによっても実現可能であり、問診処理を行う機能を有するものを問診処理部と、患者の身体的症状のテスト処理を行うものを身体的症状テスト部と称する。以下に脳機能のテスト処理の例を含む本発明の第６の実施の形態について説明を行う。

本発明の第６の実施の形態の第１例は、内科的、精神内科的、あるいは精神・心身医学的異常を持つ患者は、平衡感覚が冒され、めまいやふらつきなどの症状を示すことがある点に着目したものである。センサからのデータの解析の後に、症状の悪化が疑われた場合には、患者に目をつぶって３０秒じっと立っていてもらう。患者の頭部に取り付けられた加速度センサの変動を解析し、ふらつきがあるようであれば、身体的処理部が症状が悪化していると判断し、この判断に基づいて必要に応じて電気治療機器から患者の前庭に電気刺激を加え、症状悪化を防ぐ。或いは、一日に数回電気治療を行う場合は、回数を増やす。

本実施の形態の第１例は、めまいなどの症状が表れる患者に対して有効であり、たとえばメニエール病や前庭神経炎などの症状に対して有効である。

本実施の形態による技術の第２例は、内科的、精神内科的、あるいは精神・心身医学的異常を持つ患者は、健常者よりも抑制度合いの低さや反応の鈍さを示すことがある点に着目したものである。被験者に対して、携帯情報端末などを用いてGO/NO-GO テストを行うことにより症状を知ることができる。GO/NO-GOテストとは、被験者に対して、ある刺激に対して特定の行動反応を起こすこと(GO)が要求され、別の刺激に対しては行動を抑制すること(NO-GO)が要求される課題である。本実施の形態では、簡単のため以下のような課題を被験者に対して行う。被験者に対して、携帯情報端末から二種類の記号(★▲)のうち１つをランダムに表示させ、★が表示された場合は、特定のボタンを押し、▲が表示された場合はボタンを押さないというルールを設定しておく。このルールに従って、正解率と★が現れてからボタンを押すまでの時間を保存する。健常者よりも正答率が低い、又は★が現れてからボタンを押すまでの時間が長い場合は、症状が悪化していると判断し、必要に応じて電気治療機器から患者の前庭に電気刺激を加え、症状悪化を防ぐ。あるいは、一日に数回電気治療を行う場合は、回数を増やす。

本実施の形態の第２例は、抑制が効かない患者や反応の鈍さを示す患者に対して有効で、たとえば、ＡＤＨＤなどに対して有効である。

尚、今回、説明を簡単にするためにGO/NO-GOテストの例として、★と▲の2種類の記号のみを用いたが、他の様々な記号や文字や数字を使っても良い。また、ひとつ前の記号または文字と同じ場合に特定のボタンを押すルールとしたり、一つ前の数字の大小を比較して大きい場合は、ボタンを押すといった、様々なルールのうちのいずれかを用いれば良い。

上記第１例及び第２例の２つの脳機能のテスト例は、上記第１の実施の形態から第５の実施の形態のいずれかと組み合わせることにより、より高い効果を発揮する。これらのテストを行うタイミングとしては、一日に数回決められた時間に行うか、或いは、第１から第５までの実施の形態において示したセンサからの出力と解析結果とから行うのが好ましい。問診の後に続けて行うことにより、患者が医者の元に呼び出されるわずらわしさを緩和することができる。

以上に説明したように、本実施の形態では、さまざまなセンサを用いることで、さまざまな症状に対して治療を施すことができる。

本発明は、治療装置及び治療方法に利用可能である。

本発明の第１の実施の形態による電気治療装置の一構成例を示す機能ブロック図である。 本発明の第１の実施の形態による頭部電気刺激装置の装着例を示す図である。 本実施の形態による携帯型情報端末(ＰＤＡ)の外観構成例を示す図である。 各種生体センサについて身体への装着例を示す図である。 慢性疲労症候群患者を対象とした問診に対する応答操作部の例に示す図である。 慢性疲労症候群患者を対象として、体動と問診結果をグラフ表示した例である。 脳機能の原理を示す図である。 確率共振に関する図である。 体動の自己相関係数のグラフを示す図である。

符号の説明

101 電気治療装置
102 頭部電気刺激装置
103 情報端末
104 各種センサ
105 頭部電気刺激装置と情報端末を結ぶ通信部分（媒体）
106 センサと情報端末を結ぶ通信部分（媒体）
121 電気信号発生部
122 頭部電気刺激装置の通信手段
131 情報端末の表示部分
132 情報端末の入力手段
135 情報端末の通信手段
201 頭部に電気刺激を印加するための電極とケーブル
301 情報端末に搭載されている画面
302 情報端末に搭載されているタッチパネル
303 情報端末に搭載されているボタン
401 マイク
402 呼吸センサ
403 心拍計
404 体温センサ
405 手首に取り付けた加速度センサ
406 発汗センサ
407 血圧計
408 大腿部に取り付けた加速度センサ
409 GPS
410 腰部に取り付けた加速度センサ
501 質問に対して患者がレベルを選択するマーカー
601 運動が原因で疲労感が高くなったと思われる部分
602 慢性疲労症候群の症状が悪化したことで、疲労感が高くなったと思われる部分
603 運動をしたことを示すピーク

Claims (16)

1. 利用者の生体情報を計測するセンサと、情報端末と、利用者の頭部に電気刺激を加える装置とから構成され、それぞれが通信機能を有する電気治療装置であって、
   前記情報端末には、
   利用者の周囲の状況や体調に関する質問を行い利用者自らに回答を入力させる機能を提供する問診処理部又は利用者の身体的症状のテストを行う身体的症状テスト処理部のうち少なくとも一方と、
   前記センサの計測結果と、前記問診処理部の出力又は前記身体的症状テスト処理部の出力のうちの少なくとも１つと、に基づいて利用者の状況を総合的に判断する診断処理部とが装備され、
   前記情報端末が前記診断処理部によって前記利用者の身体的変化を解析し、
   前記頭部に電気刺激を加える装置は、前記身体的変化の解析結果に基づいて、前記電気刺激を加える装置の電気刺激の出力又は電気刺激の頻度又は電気刺激のパターンを変更する制御を行う制御部を有することを特徴とする電気治療装置。
2. さらに、利用者周囲の環境情報を計測するセンサを備えることを特徴とする請求項１に記載の電気治療装置。
3. さらに、前記問診処理部又は前記身体的症状テスト処理部の少なくともいずれか一方を、予め定められたスケジュールに従って起動する制御を行う制御部を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気治療装置。
4. 前記問診処理部又は前記身体的症状テスト処理部は、前記診断処理部による解析結果に基づいて起動することを特徴とする請求項１又は２に記載の電気治療装置。
5. 前記診断処理部は、予め定められたスケジュールに従って起動することを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の電気治療装置。
6. 前記頭部に電気刺激を加える装置は、脳の前庭部分に電気刺激を加えることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の電気治療装置。
7. 前記頭部に電気刺激を加える装置は、入力信号に対して、電気的にランダムなノイズを加える回路を有することを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載の電気治療装置。
8. 前記頭部に電気刺激を加える装置から出力される電気信号の波形がランダムなホワイトノイズであることを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の電気治療装置。
9. 前記頭部に電気刺激を加える装置から出力される電気信号の波形が1/fの揺らぎを持ったノイズであることを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の電気治療装置。
10. 前記診断処理部が、利用者の徘徊が行われているか否かを判断する機能を有することを特徴とする請求項１から９までのいずれか１項に記載の電気治療装置。
11. 前記診断処理部は、利用者の発汗異常を判断すること特徴とする請求項１から１０までのいずれか１項に記載の電気治療装置。
12. 前記診断処理部は、利用者の言語障害の異常を判断すること特徴とする請求項１から１１までのいずれか１項に記載の電気治療装置。
13. 前記診断処理部は、利用者の発言の抑揚の異常を判断すること特徴とする請求項１から１２までのいずれか１項に記載の電気治療装置。
14. 前記診断処理部は、利用者の心拍の異常を判断すること特徴とする請求項１から１３までのいずれか１項に記載の電気治療装置。
15. 前記診断処理部は、利用者の体動の異常を判断すること特徴とする請求項１から１４までのいずれか１項に記載の電気治療装置。
16. 電気治療装置における電気刺激の制御方法であって、
    利用者の生体情報の計測結果と、利用者の周囲の状況や体調に関する質問を行い利用者自らに回答を入力させる問診ステップ又は利用者の身体的症状のテストを行う身体的症状テストステップのうち少なくとも一方のステップによる結果と、に基づいて利用者の状況を総合的に判断するステップと、
    前記利用者の周囲の状況によって前記利用者の身体的変化を解析するステップと、
    該解析に基づいて、頭部に電気刺激を加える装置の電気刺激の出力又は電気刺激の頻度又は電気刺激のパターンを変更する制御を行う制御ステップ
    を有することを特徴とする制御方法。

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