JP2009502399A - 筋肉組織の測定及び刺激 - Google Patents

Abstract

筋肉組織の電気的刺激のための装置１に関する。装置１は、電極配列１３を備える電極システム１０を有する。配列１３は複数の電極パッド１２を有しており、筋肉組織と電気的接触を有して配置され得る。電極システム１０は、筋肉組織の特性を検知するセンサ３０、３１〜３６を更に有する。この特性は、筋肉組織の活動に関する指標となる。装置１は、１又はそれ以上の刺激電極パッドを選択する電極セレクタ５３０を有する。信号発生器５３１は、刺激電極パッドへ電気刺激信号を供給するよう、電極配列１３へ接続される。信号処理部５３２は、筋肉活動の値をセンサ信号から決定して、その値をヒトが認知可能な形式で出力するよう、センサ３０、３１〜３６へ接続される。これにより、電極システム１０を位置付けるために必要な精度は軽減され、筋肉組織の活動を測定する精度は向上する。

Description

本発明は、筋肉組織の電気的刺激のための装置に関する。本発明は、また、このような装置用の操作デバイスに関する。本発明は、更に、筋肉組織の電気的刺激のための装置用の電極と、筋肉組織を刺激する方法とに関する。

欧州特許公開ＥＰ９３８９１１Ａ２から、ある医療用装置が知られている。この装置は、胴体部に接触されるよう又は体腔に挿入されるよう構成された電極へ動作上結合される。装置は、ＥＭＧ信号に関する信号処理を実行するＥＭＧ信号処理部と、ＥＭＧ信号に基づく医療に関する情報を表示する表示ユニットとを有する。装置は、更に、刺激信号を発生させて、この刺激信号を電極へ供給する刺激信号発生器を有する。
欧州特許公開ＥＰ９３８９１１Ａ２

しかし、前出の先行技術文献から知られている装置の欠点として、正しい筋肉からＥＭＧ信号を受信して、この筋肉へ刺激信号を供給するために、電極は、正確に位置付けられなければならない。

本発明は、電極の正確な位置付けが必要とされない、筋肉組織の電気的刺激のための装置を提供することを１つの目的とする。

従って、本発明に従って、請求項１に従う装置が提供される。

このような装置では、電極システムは、筋肉の刺激に影響を及ぼすことなく、より低い精度で位置付けられ得る。これは、刺激のために、電極配列の中から、１又はそれ以上の電極パッドが選択され得ることによる。この電極パッドは、刺激信号を供給するのに適した領域に存在する。従って、前記電極配列の一部が刺激信号を供給するのに適した領域の外側に位置付けられる場合に、刺激信号は、依然として、この領域内にある電極パッドによって供給され得る。

更に、前記電極システムは、前記電極配列と、筋肉の活動を測定するセンサとを有するので、このセンサは、刺激されるべき領域において又はその近くで、筋肉の活動を測定することができる。このように、刺激の効果は、より正確に決定され得る。また、前記電極システムは、より低い精度で位置付けられ得るので、筋肉組織に関する専門知識を持たない者によって配置可能である。

本発明の特定の実施形態は、従属請求項に挙げられている。

請求項２に係る装置は、前記電極パッドが刺激及び測定のために使用され得るので、測定用の別のセンサが不要である、という更なる利点を有する。

請求項３に係る装置は、当該装置が、どの電極パッドが筋肉組織と最も適切に接触しているかを自動的に決定することができる、という更なる利点を有する。

請求項４に係る装置は、当該装置のユーザが、自身の筋肉に対する刺激の効果を認知することができる、という更なる利点を有する。

請求項５に係る装置は、ユーザが、専門知識を持たずとも、自身の筋肉に対する刺激の効果を理解することができる、という更なる利点を有する。

請求項６に係る装置は、筋肉組織が、皮膚の上に前記電極システムを位置付けることによって、無侵襲な方法で測定され且つ刺激され得る、という利点を有する。他の利点として、前記電極システムは、可撓性材料の担体により、様々な身体部分に配置され得る。

請求項７に係る装置は、動作において、測定及び刺激が正確な順序で自動的に実行される、という更なる利点を有する。

請求項８に係る装置は、筋肉組織に対する刺激の効果が自動的に決定され得る、という更なる利点を有する。

請求項９に係る装置は、ユーザが、医療専門家による監督又は知識を必要とせずに、どのような動作（例えば、身体部分の屈曲。）が所与の時点で実行されるべきかを知る、という更なる利点を有する。

請求項１０に係る装置は、正確に位置付けられていない電極パッドが自動的に見つけられる、という更なる利点を有する。

請求項１１に係る装置は、特定の筋肉組織に適した刺激が自動的に実行される、という更なる利点を有する。

請求項１２に従う操作デバイスが更に提供される。更に、請求項１３に従う電極システムが提供される。請求項１４に従う方法が、請求項１６に従うコンピュータプログラムとともに、更に提供される。

本発明のこれら及び他の態様は、以下で記載される実施形態から明らかであり、それらを参照して説明される。

本発明の更なる詳細、態様及び実施形態は、単に一例として、図面を参照して記載される。

図１に示される電気刺激装置１は、例えば人間のような動物の皮膚に置くことができる電極システム１０を有する。図１で、電極システムは、上腕の皮膚部に置かれている。しかし、電極システム１０は、身体の他の部分に置かれても良く、特定の身体部分の形状に適合した形状を有しうる。例えば、電極システム１０が身体の脊髄部に置かれるべき場合には、電極システム１０は細長い形状を有しうる。

図１に示されるように、装置１は、連結部１８を介して電極配列１０へ接続された操作ユニット５０を更に有する。図１の例で、連結部１８はワイヤ接続である。しかし、連結部１８は、また、ワイヤレス接続であっても良い。操作ユニット５０は、以下で更に詳細に説明されるように、電極システム１０によって発生した信号を受信して、電極システム１０の動作を制御する。操作ユニット５０は、図５に示されるように、筐体５４を有する。筐体５４の内部には、制御ユニット５３が設けられており、これは、電極システム１０へ連結部１８を介して接続され、且つ、ユーザインターフェースへ接続されている。

ユーザインターフェースは、筐体５４の窓５５に配置された表示部５１と、筐体５４の外側に配置された制御ボタン５２とを有する。表示部５１は、出力インターフェースを形成し、これを介して、情報が装置１のユーザへ提供され得る。表示部５１で、例えば、情報は、装置１の動作又はユーザへの指示に関して、ヒトが認知可能な形式で制御ユニット５３によって出力され得る。図１の例では、データが視覚的に出力されるが、データは、代替的に又は更に、音声若しくはその他適切な様式として出力されても良い。

制御ボタン５２は、入力インターフェースを形成する。制御ボタン５２を介して、ユーザは、例えば、装置１によって実行される動作に関する所望の設定、又は、ユーザによって実行される動作に関する情報のように、制御ユニット５３へ入力を供給することができる。例えば、ユーザは、制御ボタン５２を介して、自身が筋肉を収縮していることを制御ユニット５３に通知したり、あるいは、筋肉が刺激される期間の存続時間に関して所望の値を入力したりすることができる。

電極システム１０は、図２に示されるように、複数の電極パッド１２を備えた電極配列１３と、カウンタ電極１１とを有する。カウンタ電極１１は接地の機能を果たす。図２に示された電極配列１３の中の電極パッド１２は、長方形のマトリクス配置を形成しながら、直線に沿って位置付けられる。図２の例で、マトリクスは５×５のマトリクスであるが、マトリクスは、例えば、より小さい他の大きさを有しても良く、図４に示されるように、２×２のマトリクスであっても良い。あるいは、マトリクスは、より大きな大きさを有しても良い。更に、マトリクスは、図２及び図４の例に示されるように、正方形であっても、あるいは、行数とは異なる列数を有しても良い。更に、電極パッド１２は、また、例えば円形配置又は三角形配置のような長方形でない配置で位置付けられても良い。

図２の例で、カウンタ電極１１は、閉ループ形状を有し、電極配列１３を囲む。しかし、カウンタ電極１１は、異なる形状を有しても良く、例えば、電極パッド１２の間の曲がりくねった経路を辿っても良い。

電極システム１０は、電極パッド１２のほとんど又は全てと、カウンタ電極１１とが、皮膚と電気的に接触するように、皮膚の上に配置され得る。その場合に、電極配列１３は、皮膚の下の筋肉組織と電気的に接触しうる。より具体的には、電極配列１３は、電極配列１３によって占められる皮膚領域の下の筋肉の部位へ電気的な信号を送受信することができうる。より具体的には、電極パッド１２は、筋肉組織を刺激するために、筋肉組織に電流を皮膚を介して送り込むことができる。

電極パッド１２及びカウンタ電極１１は、可撓性の、望ましくは弾力性の担体の表面に置かれ得る。これにより、電極システム１０は、電極システム１０が配置されている身体の部分の形状に適合することができる。担体は、操作ユニット５０へ連結部１８を介して電極パッド１２及びカウンタ電極１１を接続する電気部品を設けられ得る。例えば図４の例で、電極パッド１２へ接続された電気部品は、担体上に配置され、適切な連結部１８を介して操作ユニット５０に配置されたマイクロコントローラμＣへ接続され得る。

制御ユニット５３は、図２に示されるように、１又はそれ以上の刺激電極パッドを電極配列１３の中の電極パッド１２から選択する電極セレクタ５３６を有する。図２の例で、電極セレクタ５３６は、セレクタユニット１６、１７の各自の制御入力へ連結部１８を介して接続されている。ラインセレクタユニット１６、１７は、１又はそれ以上の共通ライン接続１４、１５を選択することができる。共通ライン接続１４、１５は、電極配列１３において電極パッド１２の行を接続する。図２で、共通ライン接続１４は、第１のラインセレクタユニット１６へ電極パッド１２の縦の列を接続し、共通ライン接続１５は、第２のセレクタ１７へ電極パッド１２の横の列を接続する。適切な共通ライン接続１４、１５を選択することによって、電極パッドの１又はそれ以上が選択され得る。

信号発生器５３１は、電極セレクタ５３６へ接続されている。動作において、信号発生器５３１は、刺激電極パッドへ電気刺激信号を供給する。電気刺激信号は、電極システム１０が配置されている面、例えば皮膚へ、刺激電極パッドを介して伝達される。次いで、電極信号は、皮膚を介して筋肉組織に浸透する。その信号に応答して、筋肉組織は収縮する。それによって、筋肉組織は刺激される。

例えば、電流量及び刺激期間の存続時間のような、刺激に関するパラメータの値は、信号発生器５３１のメモリに記憶されたデータを基に、信号発生器５３１によって決定され得る。しかし、信号発生器５３１は、別の方法で、刺激に関するパラメータを決定することも可能である。例えば、図２の例で、信号発生器５３１は、例えば存続時間及び大きさのような、刺激に関してユーザが決定した設定を、制御ボタン５２を介して受信することができる。更に、図２の例における信号発生器５３１は、信号処理部５３２へ接続されており、刺激の直前に、又はその少し前に測定された活動を基に、刺激に関する適切な設定を決定することができる。例えば、信号処理部５３２は、所定の数学的関係を用いて、測定された活動から刺激の適切な存続時間及び大きさを計算するようプログラミングされ得る。信号発生器５３１は、同様に他の方法で刺激のパラメータの設定を決定することができる。例えば、信号発生器５３１は、一連の刺激に関する刺激前後の測定からパラメータの適切な設定を決定することができる。

図２の例で、電極システム１０は、別個のセンサ３０を有する。センサ３０は、筋肉組織の特性を検知することができる。この特性は、その筋肉組織の活動に関する指標となる。本例で、センサ３０は、電極システム１０が配置された面から赤外線を受け取ることができる赤外線センサである。如何なる理論にも束縛されることなく、血液の循環は筋肉の活動に関連し、且つ、赤外線の量は筋肉における血液の循環に関する指標となると考えられる。センサ３０は、制御ユニット５３にある信号処理部５３２のプロセッサ入力へ接続されたセンサ出力を有する。このセンサ出力を介して、センサ３０は、信号処理部５３２へセンサ信号を供給することができる。信号処理部５３２は、筋肉の活動に関する指標の値をセンサ信号から決定して、その値をプロセッサ出力を介して出力することができる。プロセッサ出力は、例えば、ヒトが認知可能な形式でその値を出力するために、表示部５１へ接続されても良い。

本例で、信号処理部５３２の出力は、測定ユニット５３５へ接続されている。測定ユニット５３５は、ユーザインターフェース、即ち、本例では表示部５１へ出力をもって接続されている。測定ユニット５３５は、信号処理部５３２によって決定された値を基に、筋肉組織のパラメータを決定して、この値を、例えば表示部５１上の数字として、ユーザインターフェースにおいて、ヒトが認知可能な形式で出力することができる。測定ユニット５３５は、例えば、筋肉組織の活動に関する値を基に、供給可能な筋肉組織による最大筋力を計算することができる。しかし、測定ユニット５３５は、筋肉組織の他のパラメータを決定することができる。例えば、所定の関係に基づき、測定ユニット５３５は、筋肉組織の応答時間又はユーザにとって関心がある他のパラメータを決定することができる。

図２に示される制御ユニット５３は、信号発生器５３１及び信号処理部５３２の動作の順序を制御することができるタイマ５３４を更に有する。従って、動作において、所定手順の測定及び刺激投与が実行される。タイマ５３４は、例えば、刺激又は測定の終了の後に信号発生器及び／又は信号処理部５３２から夫々受信された停止信号に応答して、ある事象の後に信号処理部５３２及び／又は信号発生器５３１へ開始信号を送信するよう配置され得る。

図３は、一例としての適切な手順のフローチャートを示す。電極システム１０が所望の面、例えば、ユーザが痛みを感じている皮膚の部分に、第１のステップ１０１で位置付けられた後、電極１２の夫々と皮膚との間のインピーダンスがステップ１０２で測定される。測定されたインピーダンスを基に、１又はそれ以上の刺激電極パッド１２が第３のステップ１０３で選択される。電極パッド１２が、例えば筋電図（ＥＭＧ）を測定することによって皮膚の下の筋肉組織の活動を測定するためにも使用される場合に、測定電極パッドも、測定されたインピーダンスを基に選択され得る。

例えば、最も低いインピーダンスを有する１又はそれ以上の電極パッド１２が選択され得る。如何なる理論にも束縛されることなく、最も低いインピーダンスの電極パッドの直ぐ近くの皮膚部分は、筋肉組織の活動を測定するのに最も適切であると考えられる。更に、この皮膚部分は、また、筋肉組織を刺激するにも最も適切であると考えられる。

最も低いインピーダンスを有する電極パッド１２に加えて、かかる電極パッドの近くにある１又はそれ以上の電極パッド１２、例えば、電極配列１３において最も低いインピーダンスを有する電極パッド１２に隣接する電極パッド１２を選択することも可能である。それによって、刺激及び／又は測定は、局所的なアーティファクトにほとんど影響を及ぼされることなく、依然として、適切な皮膚部分は、筋肉組織を測定及び／又は刺激するために使用される。

同じ電極パッド１２が測定及び刺激のために選択されても良い。その場合に、選択された電極パッド１２は、筋肉の活動を測定するためにも、また、筋肉組織を刺激するためにも使用される。これにより、電極パッド１２及び、電気パッド１２を制御するための電気回路の数を減らすことができる。しかし、筋肉組織の活動を測定するために、他の電極パッド１２が、筋肉組織を刺激するために使用される電極パッドの他に使用されることも可能である。例えば、刺激電極パッド１２は、筋肉組織の活動に関する空間情報を基に選択され得る。例えば、夫々の電極パッド１２は、筋肉組織の活動を測定するために使用され得、刺激電極パッド１２は、筋肉が最も低い活動量を示すところの領域を基に選択され得る。

測定されたインピーダンスは、夫々の電極パッド１２に関して、閾値と比較され得る。電極パッド１２と、面、例えば皮膚との間で測定されたインピーダンスが閾値を超える場合、夫々の電極パッド１２と皮膚との間の電気的接触が十分でないことを知らせるよう、警告信号がユーザへ供給され得る。警告信号に応答して、ユーザは、電気的接触を改善するために、電極システム１０（の一部）を動かすことができる。

筋肉組織の電気的刺激の前に、筋肉組織の活動に関する指標の第１の測定は、第４のステップ１０４で実行される。第４のステップ１０４が開始される前に、ユーザは、ある身体活動を実行するよう装置１によって指示され、電極システム１０が設けられている部位における筋肉活動が測定され得る。例えば、ユーザは、表示部５１上の適切なメッセージによって指示され得る。身体活動は、例えば、電極システム１０が設けられている身体の部分を動かすことでありうる。それによって、例えば、最大活動量が測定され得る。測定された筋肉組織の活動は、ヒトが認知可能な形式で、例えば、図２の例では表示部５１において、出力され得る。測定された活動は、第１の測定が実行された直後に、又はその後に出力され得る。

第１の測定の後、筋肉組織は第５のステップ１０５で刺激される。刺激の間、電気信号が刺激電極パッド１２によって供給される。電気信号は、筋肉組織を交互に収縮及び弛緩させる。これは、筋肉組織に対する治療効果を有すると考えられている。より具体的には、これは、筋硬直を軽減し且つ筋肉痛を軽減すると考えられている。

筋肉組織を刺激した後、筋肉組織の活動の第２の測定は第６のステップ１０６で実行される。測定に基づき、例えば、筋肉組織の健康状態に関連する他のパラメータの最大筋力のような、筋肉組織の他の特性が得られる。このように、筋肉組織の活動に対する刺激の効果は決定され得る。第６のステップ１０６が開始される前に、ユーザは、ある身体活動を実行するよう装置１によって指示され、電極システム１０が設けられている部位における筋肉活動が測定され得る。例えば、ユーザは、表示部５１上の適切なメッセージによって指示され得る。身体活動は、例えば、電極システム１０が設けられる身体の部分を動かすことでありうる。

如何なる理論にも束縛されることなく、刺激は筋硬直及び筋肉痛を軽減すると考えられている。更に、硬直した又は筋痛のある筋肉組織は、より低い活動量を示すと考えられている。このように、刺激の前後の活動に関する値を出力することによって、筋肉組織に対する刺激の効果が決定され得る。

刺激の前後で決定される活動に関する値は、ユーザインターフェースへ出力され得る。このように、ユーザは、簡単な方法で刺激の効果を認識することができる。測定された活動の代わりに、あるいは、それに加えて、例えば、ステップ１０５における刺激の前後の最大筋力のような、ステップ１０４及び１０６における第１及び第２の測定から得られる他のパラメータが出力されても良い。硬直した又は筋痛のある筋肉組織の最大筋力は、より低く、従って、筋硬直又は筋肉痛に対する刺激の効果は、最大筋力がユーザインターフェースに提示される場合に、専門知識を持たずとも理解され得る。

更に、決定された値はメモリ５３３に格納され得る。それによって、刺激の連続における刺激の効果が決定され得る。例えば、筋肉組織は、毎日ある時間期間、例えば１５分間刺激されて、２、３日にわたる効果が決定されても良い。図２に示されるように、最後まで、例えば、メモリ５３３は信号処理部５３２へ接続されて、信号処理部５３２は、メモリ５３３に、測定値及び測定の時間に関する情報を表すデータを格納することができる。

図４は、電極システムの第２の実施例を示す。電極システム１０は、電極パッド１２の２×２のマトリクス配置を有する。電極パッド１２は、共通ライン接続１４を介して第１の選択素子１６へ接続され、且つ、共通ライン接続１５を介して第２の選択素子１７へ接続されている。電極パッド１２の夫々と共通ライン接続１４、１５との間には、スイッチとして動作するトランジスタ１９が設けられている。夫々のトランジスタ１９のゲートは、第２の選択素子１７によって制御される共通ライン接続１５へ接続されている。夫々のトランジスタ１９のソースは、第１の選択素子１６によって制御される共通ライン接続１４へ接続されており、夫々のトランジスタ１９のドレインは、各自の電極パッド１２へ接続されている。

選択素子１６、１７へは、マイクロコントローラμＣが接続されている。マイクロコントローラμＣは、制御ユニット５３の機能を実行するようプログラミングされている。マイクロコントローラμＣは、とりわけ、選択素子１６、１７を制御して、選択素子１６、１７へ制御データを送信する。これに応答して、共通ライン接続１４、１５は、制御データに従って、選択素子１６、１７によって選択される。

第１の選択素子１６は、マイクロコントローラμＣの制御下で、１又はそれ以上の共通ライン接続１４を選択して、選択された共通ライン接続１４へ接続されているトランジスタ１９へ電力を供給することができる。電極システム１０は、スイッチ２１を介して共通ライン接続１４へ接続された電源２０を有する。第１の選択素子１６は、開放又は閉成のいずれかであるようスイッチ２１の状態を制御することができる。開放状態で、スイッチ２１は、電流が電源２０から共通ライン接続１４へ流れることを可能にし、一方、閉成状態で、スイッチ２１は、電流が流れることを阻止する。図４の例で、スイッチ２１は、第１の選択素子１６へ自身のゲートをもって接続されたスイッチング電界効果トランジスタとして実装されている。スイッチングトランジスタのソースは電源２０へ接続されておりそのドレインは共通ライン接続１４へ接続されている。ゲートを開くよう制御することによって、電流は、スイッチングトランジスタのソースとドレインとの間を流れることが可能となり、一方、電流は、ゲートが閉じられている場合には阻止される。このように、第１の選択素子１６は、どの共通ライン接続１４によって電源２０が電力を供給するのかを制御して、然るべく、この共通ライン接続１４へ接続されている電極パッド１２を選択することができる。

第２の選択素子１７は、共通ライン接続１５の選択された１つへスイッチ信号を供給することができる。スイッチ信号によって、スイッチングトランジスタ１９は、電流がそのスイッチングトランジスタ１９のソースとドレインとの間を流れるところの導通状態又は、実質上電流がそのスイッチングトランジスタ１９のソースとドレインとの間を流れないところの非導通状態のいずれか一方となる。このように、選択された共通ライン接続１５へ適切なスイッチ信号を供給することによって、その選択された共通ライン接続１５へ接続されているスイッチングトランジスタ１９は、電流が電極パッド１２へ供給されるところの導通状態に設定され得る。一方、選択された共通ライン接続１５へ接続されているスイッチングトランジスタ１９が非導通状態にあるならば、それは各自の電極パッドへ電流を供給しない。

電極パッド１２は、夫々、更に、第１及び第２の測定トランジスタ３４、３５へ接続されている。測定トランジスタ３４、３５は、トランジスタ３４、３５の間のノードを介して電極パッド１２へ接続されたペアワイズ（ｐａｉｒ−ｗｉｓｅ）である。第１の測定トランジスタ３４のソースは、所定の電流量を供給する電流源３６へ接続されている。第１の測定トランジスタ３４のゲートは、測定モード選択ユニット３１へ接続されている。測定モード選択ユニット３１は、１又はそれ以上の第１の測定トランジスタ３４を選択することができる。図４の例で、測定モード選択ユニット３１は、マイクロコントローラμＣへ接続されている。マイクロコントローラμＣは、測定モード選択ユニット３１の動作を制御することができる。測定モード選択ユニット３１は、第１の測定トランジスタ３４のゲートを開放したり、あるいは閉じたりすることができる。ゲートが開いている場合に、ソースとドレインとの間には電流が流れる。ゲートが閉じられている場合には、ソースとドレインとの間の電流は阻止される。第１の測定トランジスタ３４のドレインは、電極パッド１２と、第２の測定トランジスタ３５とへ接続されている。第１の測定トランジスタ３４のゲートを開くことによって、電流は、選択された電極パッド１２と、第２の測定トランジスタ３５とへ供給される。一方、第１の測定トランジスタ３４のゲートが閉じられている場合に、選択された電極パッド１２及び第２の測定トランジスタ３５は、電流源３６から電気的に分離されているとみなされ得る。

第２の測定トランジスタ３５の夫々のソースは、電極パッド１２へ接続されている。そのドレインは、アンペア又は電流メータ３３を介して接地ｇｎｄ（例えば、カウンタ電極１１。）へ接続されている。第２の測定トランジスタ３５の夫々のゲートは、測定電極選択ユニット３２へ接続されている。測定電極選択ユニット３２は、マイクロコントローラμＣへ制御入力をもって接続されている。測定電極選択ユニット３２は、マイクロコントローラμＣによって制御され、１又はそれ以上の選択された第２の測定トランジスタ３５のゲートを開放したり、あるいは閉じたりすることができる。電圧差が、例えば、電極パッド１２の領域にある筋肉組織の活動に起因して、電極パッド１２と接地との間に存在する場合に、電流は第２の測定トランジスタ３５及び電流メータ３３を流れうる。夫々の第２の測定トランジスタ３５のゲートを開放したり、あるいは閉じたりすることによって、電極パッド１２と接地との間の電流は、流されたり、あるいは阻止されたりする。このように、電流が第１の測定トランジスタ３４を介して供給されない場合に、開くべき第２の測定トランジスタ３５及び閉じられるべき他の第２の測定トランジスタ３５の夫々１つを選択することによって、開いている第２の測定トランジスタ３５へ接続されている電極パッド１２での電圧は決定され得る。従って、選択された電極パッド１２と接触している筋肉組織の電気的活動は測定され得る。

夫々の第１の測定トランジスタ３４が導通している場合に、供給電流の第１の部分は電極パッド１２に流れ込み、第２の部分は第２の測定トランジスタ３５を介して電流メータ３３に流れ込む。第１の部分及び第２の部分の比は、とりわけ、電極パッド１２と皮膚との間のインピーダンスに依存する。このように、このインピーダンスは、電流メータ３３によって測定される電流を、電流源３６によって供給される所定電流と比較することによって、決定され得る。このように、第１の測定トランジスタ３４は、測定モード、本例ではインピーダンス測定モード及び筋肉組織活動測定モードのためのセレクタの機能を果たし、一方、第２の測定トランジスタ３５は、測定される特定の電極パッド１２を選択するために使用される。例えば、電極パッド１２が十分に接触していない場合に、インピーダンスは極めて高く、（ほとんど）電流は電極パッド１２を流れない。このように、実質上、電流源３６によって供給されるのと同じ電流量が電流メータ３３を流れる。従って、電流メータ３３によって測定された電流を適切な閾値と比較することによって、高すぎるインピーダンスが決定され得る。

図４の例で、電流メータ３３は、マイクロコントローラμＣへ接続されている。電流メータ３３は、測定された電流量の値をマイクロコントローラμＣへ送信することができる。マイクロコントローラμＣは、その値から、電極パッド１２と皮膚との間のインピーダンスを決定することができ、そのインピーダンスを基に、適切な電極パッドを選択することができる。例えば、マイクロコントローラμＣは、夫々の個々の電極パッド１２と皮膚との間のインピーダンスが電流メータ３３を介して別々に測定されるように、測定電極選択ユニット３２を制御することができる。その場合に、マイクロコントローラμＣは、測定モード選択ユニット３１及び測定電極選択ユニット３２を介して１又はそれ以上の電極パッドを選択し、その選択された電極パッド１２の位置で、ラインセレクタユニット１６及び１７を介して、筋肉組織の活動を測定し、且つ、筋肉組織を刺激することができる。

電極システム１０は、離れた場所で筋肉の治療を監視及び／又は制御するために使用されても良い。例えば、図６に示されるように、電極システム１０は、遠隔監視及び制御システムにおいて使用され得る。図６の例は、中央監視及び制御ユニット６０へ接続された複数の電極システム１０を有する。図６の例で、中央監視及び制御ユニット６０は、データ通信ネットワーク７０へ接続されている。電極システム１０は、操作ユニット５０を介してデータ通信ネットワーク７０へ接続されている。

図６の例で、操作ユニット５０は、中央監視及び制御ユニット６０へ、測定された筋肉組織の活動を表す測定データをデータ通信ネットワーク７０を介して送信することができる。中央監視及び制御ユニット６０で、例えば医師又は理学療法士のような医療専門家は、測定データを認識して、筋肉組織の適切な治療を決定することができる。専門家は、その後、中央監視及び制御ユニット６０へ、治療に相当する刺激に対する適切な設定を入力することができる。中央監視及び制御ユニット６０は、データ通信ネットワーク７０を介して操作ユニット５０へ制御データを送信することができる。この制御データに応答して、操作ユニット５０は、電極システム１０の動作を制御する。電極システム１０は、専門の医療知識を持たずとも皮膚に配置され得るので、電極システム１０は、中央監視ユニット６０の位置から離れた場所で配置され得る。従って、図６の例で、電極システム１０のユーザは、病院又は医療専門家の開業場所を訪れる必要はなく、一方、中央監視及び制御ユニット６０を介して、医療専門家は、依然として、治療を監視し、制御することによって、自身の専門的技術を施すことができる。

図６の例で、操作ユニット５０は、例えば、図５に示されるように実装され、更に、例えば、有線接続又は無線接続を介して、ネットワーク７０との通信を可能にするネットワークモジュールを有しても良い。ネットワークは、例えば、測定データを送信し、且つ、制御データを受信するよう、測定ユニット５３５の出力と、信号発生器５３１の入力とへ接続されても良い。

以上、本発明は、本発明の特定の実施例を参照して記載されてきた。しかし、当然、様々な変形及び変更が、添付の特許請求の範囲に挙げられている本発明のより広い精神及び範囲から逸脱することなく行われ得る。例えば、例として示されているトランジスタは、他の種類のスイッチに置き換えられても良い。更に、制御ユニット５３及び電極システム１０は一体化されても良い。また、本発明は、プログラミング可能でないハードウェアで実施される物理的なデバイス又はユニットに限定されず、適切なプログラムコードに従って動作することによって所望のデバイス機能を実行することができるプログラム可能なデバイス又はユニットにおいても適用され得る。更に、そのようなデバイスは、単一のデバイスとして機能的に動作しながら、多数の装置上に物理的に分布しても良い。例えば、電極セレクタ５３０は、協働して電極パッド１２を選択する多数のデバイスとして実装されても良い。また、別々のデバイスを機能的に形成するデバイスは、単一の物理的デバイスで一体化されても良い。例えば、電極セレクタ５３０、信号発生器５３１、信号処理器部５３２、メモリ５３３、タイマ５３４は、適切にプログラミングされたマイクロコントローラで又は単一の集積回路で実施されても良い。しかし、他の変更、変形及び代替も可能である。従って、明細書及び図面は、制限的な意味よりむしろ、説明の意味で考慮されるべきである。

特許請求の範囲で、括弧内に置かれた如何なる参照符号も、請求項を限定するよう解釈されるべきではない。語“有する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）”は、請求項に挙げられている以外の要素又はステップの存在を認めないわけではない。更に、語“１つの（ａ及びａｎ）”は、“唯１つ”に限定して解釈されるべきではなく、むしろ“少なくとも１つ”を意味するために使用されており、複数個を認めないわけではない。ある手段が相互に異なる請求項において挙げられているとう単なる事実は、かかる手段の組合せが有利に使用されないことを示すわけではない。

人体に配置されている筋肉組織を刺激するための装置の実施例を表す図である。 例としての制御ユニットへ接続された電極システムの第１の実施例を表す図である。 筋肉組織を刺激する方法の例に関するフローチャートを示す。 電極システムの第２の実施例を表す図である。 操作デバイスの実施例を表す図である。 本発明に従う遠隔監視システムの実施例を表す図である。

Claims (16)

1. 筋肉組織の電気的刺激のための装置であって：
   複数の電極パッドを有し、前記筋肉組織と電気的に接触するよう配置され得る電極配列と、前記筋肉組織の活動に関する指標となる前記筋肉組織の特性を検知し、センサ信号を出力するためのセンサ出力を有するセンサとを有する電極システム；
   少なくとも１つの刺激電極パッドを前記複数の電極パッドから選択する電極セレクタ；
   前記電極配列へ接続され、前記少なくとも１つの刺激電極パッドへ電気刺激信号を供給する信号発生器；及び
   前記センサへ接続されるプロセッサ入力を有し、前記指標の値を前記センサ信号から決定して、ヒトが認知可能な形式で前記値を出力する信号処理部；
   を有する装置。
2. 前記電極セレクタは、少なくとも１つの測定電極パッドを前記電極パッドから選択するよう配置され、
   前記センサは、前記測定電極パッドを有し、
   前記プロセッサ入力は、前記電極配列へ接続され、電気信号を前記測定電極パッドから受信し、
   前記信号処理部は、前記筋肉組織の活動に関する前記指標の値を前記電気信号から決定するよう配置される、請求項１記載の装置。
3. 前記電極セレクタは、前記電極パッドと、前記電極配列が位置付けられる表面との間のインピーダンスを、前記電極パッドのうちの少なくとも２つに関して測定し、且つ、前記電気刺激信号及び／又は測定信号を供給するのに適した電極パッドを前記電極パッドから前記測定されたインピーダンスに基づいて選択する測定回路を有する、請求項１又は２記載の装置。
4. 前記筋肉組織の電気的活動に関する前記指標の又は、ヒトが認知可能な形式で前記指標から得られる特性の値を出力するマンマシンインターフェースを更に有する、請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の装置。
5. 前記信号処理部の出力へ入力をもって接続され、前記筋肉組織の電気的活動に関して前記決定された指標から前記筋肉組織のパラメータの値を決定する測定ユニットを更に有し、
   前記測定ユニットは、前記値を出力するよう、更に前記マンマシンインターフェースへ接続される、請求項４記載の装置。
6. 前記電極システムは、可撓性材料の担体を有し、
   前記電極パッドは、使用に際して刺激されるべき筋肉組織の直ぐ近くの皮膚の領域において人間又は他の哺乳動物のような生きている動物の皮膚に対して置かれる前記担体の表面に位置する、請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の装置。
7. 動作において測定及び刺激の所定の手順が実行されるように、前記信号処理部及び前記信号発生器の動作を制御するシーケンス制御回路を更に有する、請求項１乃至６のうちいずれか一項記載の装置。
8. 前記所定の手順は、前記筋肉組織の活動に関する前記指標の第１の測定と、該第１の測定の後の前記筋肉組織の刺激と、前記筋肉組織の前記刺激の後の前記筋肉組織の活動に関する前記指標の第２の測定とを含む、請求項７記載の装置。
9. 人間へ信号を出力するユーザインターフェースを更に有し、
   前記信号は、前記筋肉組織を含む前記人間の身体の一部による所定動作を実行する命令を表す、請求項７又は８記載の装置。
10. 前記電極パッドのうちの少なくとも１つと、前記電極配列が位置付けられる表面との間のインピーダンスを測定する電子回路と、
    前記インピーダンスを測定し、該測定されたインピーダンスを閾値と比較し、前記測定されたインピーダンスが前記閾値を超える場合に、随意的にヒトが認知可能な形式にある警告信号を出力するよう、前記電子回路へ接続される制御ユニットとを更に有する、請求項１乃至９のうちいずれか一項記載の装置。
11. 前記信号発生器は、前記筋肉組織の前記測定された活動に依存して当該信号発生器を制御するよう、前記信号処理部の出力へ接続される、請求項１乃至１０のうちいずれか一項記載の装置。
12. 請求項１乃至１１のうちいずれか一項記載の装置を制御する操作デバイスであって、
    前記装置の動作に関する情報を前記装置のユーザへ出力する信号出力部と、
    前記装置によって使用されるべき情報又は命令を前記ユーザによって入力する入力部とを有する操作デバイス。
13. 複数の電極パッドを有し、前記筋肉組織と電気的に接触するよう配置され得る電極配列であって、少なくとも１つの刺激電極パッドを前記複数の電極パッドから選択して、該少なくとも１つの刺激電極パッドへ電気刺激信号を供給する電極セレクタへ接続可能な電極配列と、
    前記筋肉組織の活動に関する指標となる前記筋肉組織の特性を検知し、センサ信号を出力するためのセンサ出力を有するセンサとを有する電極システム。
14. 筋肉組織の電気的刺激のための方法であって：
    前記筋肉組織と電気的に接触して、複数の電極パッドを有する電極配列を位置付けるステップ；
    前記筋肉組織の活動に関する指標となる前記筋肉組織の特性を測定するステップ；
    前記活動に関する前記指標を測定信号から決定するステップ；
    少なくとも１つの刺激電極パッドを前記複数の電極パッドから選択するステップ；及び
    前記筋肉組織へ刺激信号を前記刺激電極パッドを介して供給するステップ；
    を有する方法。
15. 筋肉の治療のための、請求項１乃至１３のうちいずれか一項記載の装置の使用。
16. プログラム可能な装置で実行される場合に、請求項１４記載の方法を実行するためのプログラムコード部を有するコンピュータプログラム。

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