JP2013146322A - 永久磁石による磁気回転式治療器具 - Google Patents

Abstract

【課題】回転自在に取り付けられたローラーの外周部を人体表皮に当てて回転移動させる刺激治療具
【解決手段】ローラーと共に回転するべく２個以上の磁石が封入されており、前記磁石が互いに反発し合う極同士が近接して正対する、あるいは傾斜して相対するような位置に固定されている磁極の配列組合せが少なくとも１組以上存在すること。ならびに、互いに反発し合う極同士が近接して並列する、あるいは傾斜して並ぶような位置に固定されている磁極の配列組合せが少なくとも１組以上存在すること。また、前記二種類の配列組み合わせが混在していること。
【選択図】図２

Description

本発明は、磁気治療方法及び磁気式の治療法のような物理療法の装置に関するものである。この治療法は、人体の施療部分を３次元分布の磁場走査により磁束の一時的な浸透を行う磁気作用を適用するものである。

信濃毎日新聞によれば、「磁気刺激治療が成果・脳卒中後遺症や指のまひ・相沢病院予約多数半年待ち」と題した以下の記事が認められる。
脳卒中の後、リハビリをしても完全には治らず、後遺症として残ることが多い手や指のまひ。このまひを改善しようと、相沢病院（松本市）は頭部に繰り返し磁気刺激を加える「反復経頭蓋磁気刺激（ｒＴＭS）」を用いた治療に取り組んでいる。箸が使えるようになるなど、ほとんどの患者で何らかの治療効果を確認、成果を挙げている。

同病院リハビリテーション科の原寛美統括医長によると、脳卒中の後にリハビリを続けても、細かい動作やスピードのある動作が完全には改善しない場合が多く、リハビリには限界があった。背景にあるのが「大脳半球間抑制」というメカニズム。人の脳は、左半球が右手足、右半球が左手足を制御しており、左右のバランスを保つため互いに働きを抑制し合っている。ところが、例えば左半球で脳卒中が起きると、活動が低下して右半球への抑制も減る。解放された右半球は過活動状態になり、左半球への抑制を強めるため、ますます左半球は活動が低下する。
そこで東京慈恵会医科大リハビリテーション医学講座の安保雅博教授が考案したのが、コイルで発生させた磁場を頭皮の上から繰り返し作用させる「ｒＴＭＳ」よる治療法だ。大脳の働きを低下させる１ヘルツ以下の刺激を20分間加え、過活動の状態を抑制。その効果が持続している間、まひしている手の作業療法を２時間集中して行い、改善を促す。これを午前と午後の２回行い、２週間毎日続ける。

相沢病院は２０１０年８月に導入し、これまで、70人余に実施した。早い人で開始から３，４日で違いが現れ、「ピアノが弾けるようになった」「こわばりやしびれが消失した」などほとんどの患者で改善が見られるという。副作用は出ていない。
06年に脳出血になった長野市の男性（67）も６月に治療を受けた。以前は洗顔の時、まひが残る右手から水がこぼれていたが、治療の６日目で、両手で水を受けて洗顔できるようになった。箸で食事をつかむ時も、揺れることなく狙いを定めてつかめるようになるなど、動きがスムーズに。男性は「センチ、ミリの単位で動きが良くなることが患者にとってはうれしい。リハビリはうそをつかないことを実感した」。
この治療は相沢病院を含め全国８カ所で実施。受けるには指の動きがある、認知がないなど12の基準を満たす必要がある。公的医療保険が適用されない臨床研究のため、費用は入院とリハビリの自己負担分約20万円。東京都や群馬、静岡、岐阜、愛知の各県などからも患者が集まり、予約で半年待ちの状態という。
すべてのまひが完璧に治るわけではない、足のまひには効きにくいなど課題もあるが、原医長は「長い年月がたっていても基準を満たしていれば効果がある。リハビリの新しい武器ができた」としている。

経頭蓋磁気刺激法: Transcranial magnetic stimulationは、TMSとも略され、幾多の文献が公知であるが、下記を参照した。
急激な磁場の変化によって (ファラデーの電磁誘導の法則により） 弱い電流を組織内に誘起させることで、脳内のニューロンを興奮させる非侵襲的な方法である。この方法により、最小限の不快感で脳活動を引き起こすことで、脳の回路接続の機能が調べられる。
反復経頭蓋磁気刺激法はrTMS (Repetitive transcranial magnetic stimulation) とも略され、脳に長期的な変化を与える。多くの小規模な先行研究により、この方法が多くの神経症状(例えば、頭痛、脳梗塞、パーキンソン症候群、ジストニア、耳鳴り) や精神医学的な症状 (例えば、うつ病、幻聴）に有効な治療法であることが示されている。

渦電流によって脳の誘導刺激を行う原理は19世紀からすでに記載されている。また、初めての TMS 研究はイングランドのシェフィールドにおいて、1985年にアンソニー・ベイカー（Anthony Baker)らによって行われた。この実験では、運動野から脊髄への神経インパルスの伝導が示された。これと同じことは経頭蓋電気刺激法 (transcranial electrical stimulation) によって数年前にすでに示されていたが、経頭蓋電気刺激法は非常に強い不快感を生むという欠点があった。大脳皮質の異なる位置を刺激し、(例えば筋肉などの) 反応を計測することで、脳機能マッピングなどを行うことができる。
fMRIなどの脳機能イメージングやEEGなどのデータと組み合わせることによって、大脳皮質領域の情報 (TMS への反応) や領域間の接続などの情報を得ることができる。
現在では、世界で数千台の TMS 装置が使われ、TMS の科学的、診断的、治療的な実験に関する3000本以上の科学論文が発行されている。

TMS がどのようにして脳に影響を与えるかに関する正確な詳細は、いまだ研究の途中である。しかし、TMS の効果に関してはその刺激の方式によって以下のように分けられている。
単発経頭蓋磁気刺激法、または 2 連発経頭蓋磁気刺激法 (Single pulse TMS または Paired pulse TMS) パルス刺激によって、大脳新皮質にある神経細胞集団を脱分極させ、活動電位を引き起こす。この刺激法を一次運動野に使用した場合、筋電流(EMG) によって計測可能な運動誘発電位 (MEP) を引き起こす。また、後頭葉に使用した場合、「眼内閃光」が被験者によって観察される。皮質の他の領域のほとんどでは、被験者が自覚可能な効果は観察されない。しかし、その行動 (例えば、認知課題に対する反応時間の変化) や、ポジトロン断層法やfMRIによって計測される脳活動は微妙に変化する可能性がある。このような効果は、刺激を行っている時間以上に長続きすることはない。TMS に関する総説は、"the Handbook of Transcranial Magnetic Stimulation" に存在する。
反復経頭蓋磁気刺激法 (rTMS) (Repetitive TMS) は刺激後も効果が持続する刺激法である。rTMS は刺激の強度やコイルの向き、刺激の周波数などに従って、皮質脊髄路や皮質間経路の興奮性を増加、または減少させることができる。rTMSのこのような効果は、長期増強（LTP)や長期抑圧(LTD) と同種な、シナプス荷重の変化を反映しているものと考えられているが、そのメカニズムはまだ明確には分かっていない。近年の rTMS に関する総説にフィッツジェラルド (Fitzgerald) らによる2006年のものが存在する。
このように通常の刺激法と反復刺激法 (rTMS) では方式によって異なる効果が存在するので、区別する必要がある。

TMS の治療目的での利用： 多くの TMS と rTMS の研究が様々な神経学的、精神医学的な疾患に対して実施されたが、確証を得ているものは少なく、ほとんどの場合は効果があったとしても非常に小さいとされているが、下記のいくつかの疾患では TMS による治療の効果があると報告されている。
脳梗塞、非流暢性失語、Tinnitus、パーキンソン症候群、ジストニア、筋萎縮性側索硬化症、てんかん、頭痛、不全失語症、うつ病（2002年カナダ保健省によりrTMSの治療が薬剤抵抗性うつ病に認可されている）、幻肢、慢性疼痛、強迫性障害（研究が継続中）、総合失調性感情障害による幻聴

単純に言えばTMS はファラデーの電磁誘導の法則を応用して、頭皮や頭蓋骨などの絶縁組織を通過して電流を不快感無く流す装置である。ワイヤーのコイルはプラスチックの中に入れられ、頭部に当てられる。巨大なコンデンサからの急速な放電によってコイルに電圧が印加されると、その巻き線に急速な電流の変化が生まれる。それによりコイルの平面に
直交するように磁場が生まれる。磁場は頭皮や頭蓋骨に妨げられることなく通過し、頭蓋骨に対する接線方向にコイルの電流と逆向きの電流を脳内で誘起する。脳内に生じた誘起電流は皮質表面への電気刺激と同様に付近の神経細胞を活性化させる。
脳は一様な電気伝導体ではなく、不規則な形をしているため、この電流の経路はモデル化するには複雑である。MRIに基づく定位固定制御により、TMS 刺激の目標との誤差は数 mm 程度になるとされており(Hannula et al., Human Brain Mapping 2005)、典型例として以下のような提案がされている。
磁場 : 通常はコイル表面で約2テスラ皮質内で0.5テスラ
電流上昇時間 : 原点からピークまで通常70から100ms の間
波形 : 単相または2相
rTMSの反復周波数 : 1 Hz 以下 (slow TMS) または1 Hz 以上 (rapid-rate TMS)

また、異なる磁場パターンを生み出す、様々なタイプのコイルが研究開発されており、実例として、下記に挙げるTMS コイルの種類がある。
円型コイル : TMS コイルの原型となったタイプ
8の字型コイル (蝶々型) : より集中した磁場を生み、限局した活動を生む
双円錐型コイル (double-cone coil) : 頭部の形状に合い、より深部の刺激が可能
深部 TMS (Deep TMSまたはH字型コイル) : 臨床的うつ病に悩む患者の臨床試験に最近利用されるようになっている。
人体の施術部分を３次元分布の磁場走査により磁束の一時的な浸透を行う磁気作用を適用する治療器具に関して、近年の特許文献中から、３つの事例を抽出して以下に記載する。

特表２０１１−５０９７５６号公報 特表平１１−５１３９０７号公報 特表平９−５０２６２３号

特表２０１１−５０９７５６号公報発明の名称：治療微小振動装置要約：痛みを緩和すると共に治療治癒効果を供給するための治療モジュールは、磁場、微小振動及び可聴音響トーンを発生するために、少なくとも１つの磁石を回転するためのモーターを含む。シャフトは、少なくとも１つの磁石をモーターに連結する。少なくとも１つの磁石は、シャフトの中心線に対してオフセットする構造でシャフトに連結され、それにより、慣性負荷を揺動する形で微小振動を発生する。治療モジュールは、オプティカル光スペクトルでのフォトニック光照射野を発生するための光源を含む。

特表平１１−５１３９０７号公報発明の名称：電磁気治療用処置装置及びその使用方法要約：電磁気処置装置（１０）は、磁気フラックス発生器（１２）及び電源（１４）を含む。この電磁気フラックス発生器（１２）は、実質的に単一面に少なくとも四つの磁極を有する複数の電磁体を含み、これらの電磁体は、四辺形の四つの頂点を画定するように向けられる。好ましくは、磁極は、二つの正の磁極と二つの負の磁極とを備え、二つの正の磁極が四辺形の斜めに対向する頂点を画定すると共に二つの負の磁極が四辺形の斜めに対向する頂点を画定する。磁極の各々は、二つの逆の極性に帯電された磁極に磁気的に引き付けられ、同じ極性に帯電された磁極により磁気的に反発される。閉じ込め手段は、上述の構成において、電磁体の磁極を保持する。閉じ込め手段には、本技術の三つの重要な機能変換構成要素が取り付けられている。フラックスリターンリング（１６ａ）は、上述の四つの電磁ヘッドの底部に取り付けられ、このリングがフラックスフィールドを向上すると共に好ましくない迷走誘導電流及び逆極性からの迷走フラックスを制御する。フラックス焦点リング（１６）は、絶縁ワイヤコイルに隣接してフラックスヘッドの回りに位置される。取り付け手段は、最大の利益のために焦点リングを適切な位置に保持する。フラックス焦点リングには、焦点コイル（１８ａ，２０ａ，２２ａ，２４ａ）が取り付けられる。これらの焦点コイルは、同じ極性のヘッドの近くに一次フラックス磁極の長手軸に対して４５度ないし９０度の角度でフラックス焦点リングに取り付けられる。この位置で、フラックス焦点コイルは、フラックスリング、フラックスリターンリング及び本発明の新規な鉄コアと共に、グラジエントをより急峻にし、フィールド強度を増加し、過熱及び迷走高電流を減少する。フラックスリターンリング及びフラックス焦点リングは、迷走誘導電流及びこれらの迷走誘導電流が治療用磁気フィールドに加わる変数を減少する。

特表平９−５０２６２３号発明の名称：磁気治療方法及び磁気走査式治療装置要約：本発明は、磁気治療方法及び磁気式の治療法のような物理療法の装置に関するものである。この治療法は、人体の全体または一部分を３次元分布の磁場走査により磁束の一時的な貫通を行う磁気作用の適用を伴う。物理療法の装置は、ベッド（１）、ベッドを跨ぐ２個の磁石（２）、機械−電気式の伝動機構（３）及び電気制御機構（４）からなる。この治療または健康管理の効果は、上を向いて横たわっている人体を磁場が走査することで達成され、その間適当に高さが調整され制御パネルにより動かされる２個の磁石が治療を受ける人体に沿って水平に移動する。臨床試験は、本発明が種々の疾患の治療に顕著な効果を有していることを示している。

本発明では、上述のような人体の全体または一部分を３次元分布の磁場走査により磁束の一時的な貫通を行う磁気作用によって生じる誘起電流が、皮質表面への電気刺激を伴って付近の神経細胞を活性化させる治療器具を意図したものであるが、TMSのように頭部のみの刺激に限定するものでなく、また、全身を走査させて施療するような治療装置に属する大がかりなものでなく、照射野を発生するための光源・物理的振動源・モーターなどの治療モジュールを要しないで、使用者自身が任意の身体部位を施療できるハンディな器具の実現を課題とした。

把持部から伸び出たシャフト端部に回転自在に取り付けられたローラーの外周部を人体表皮に当てて回転移動させる刺激治療具において、
前記ローラー内部には、前記ローラーと共に回転するべく２個以上の磁石が封入されており、前記磁石が互いに反発し合う極同士が近接して正対する、あるいは傾斜して相対するような位置に固定されている磁極の配列組合せが少なくとも１組以上存在することを特徴とするローラー刺激具。

前記磁石が、互いに反発し合う極同士が近接して並列する、あるいは傾斜して並ぶような位置に固定されている磁極の配列組合せが少なくとも１組以上存在することを特徴とするローラー刺激具。

前記磁石が、前記磁極の配列組合せの両方が混在していることを特徴とするローラー刺激具。

本発明の刺激治療具によれば、ローラー外周部を人体表皮に当てて回転移動させることによって、３次元分布の磁場走査をすることができる。この走査により、施療部分に対する磁気フラックス（磁束）の一時的な浸透作用に併せて、生体内に微弱電流をも誘起する。
本発明で多様に工夫された磁石の配置によって、単独でおかれた場合の磁石が発生するべき磁気フラックスの流れが隣接磁石の存在によって歪められ、磁束の密度や流れの方向、磁力線の強さ等が著しく変化する。従って、施療電磁場の大きさと方向がローラーの一回転を周期として変化することになり、この周期的に変化する施療電磁場が皮質表面を刺激して通過し、皮下組織内に達した磁気フラックスおよび誘起電流が付近の神経細胞をも刺激し活性化させることとなる。その結果下記の効果が得られる。

・施療部位の生体電流が刺激されて過電流を排除し、体内の静電気を取り除く。
・磁気フラックスの周期的な変動によって、血液中の鉄分の流れを良くし血流を促す。
・リンパのつぼを刺激することにより、リンパの流れを促し調整する。
・身体全体に沿ってローラーを転がすことにより、血流を良くし、凝りが取れる。
・これらの効果により、免疫力・自己治癒力が高まり健康を増進する。

以下、本考案の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１は本実施例１及び実施例２で共通する機能・外観を説明する二面図である。
把持部１１は中央部がくびれた円柱状に成型されており、円形断面のシャフト１２は該把持部１１の端から伸び出て略L字形およびU字形に屈曲して伸延形成されている。
該シャフト１２先端の直伸部は、把持部１１の伸延方向と略T字状に直交して配置され、円筒状に構成されたローラー１４を回転自在に支承している。
かような刺激治療具の把持部１１を把持して、ローラー１４の外周部を人体表皮に当てて回転移動させることにより、磁気フラックスの周期的な変動を伴う３次元分布の磁場走査を可能にするものであり、以下ローラー１４の内部構成について述べて行く。

図２は、本実施例１のローラー１４の内部の構成を一部断面して示した正面図であり、図３は、本実施例１のローラー１４内部の構成をシャフト方向に展開して示した斜視図である。
外周を太鼓型凸状に形成された円筒体１５の両端が、軸受円盤１６ａ、１６ｂを嵌着して一体化されており、軸受円盤１６ａ、１６ｂは、シャフト１２先端の直伸部の両端に固定された軸受１７ａ、１７ｂを嵌着している。このため円筒体１５は、シャフト１２先端の直伸部に対して回転自在に構成されている。

ローラー１４内部には、図２の左方、図３の下方から、端部スペーサー２２ａ、磁石２１ａ、中央スペーサー２３、磁石２１ｂ、端部スペーサー２２ｂが順に円筒体１５内面に嵌着配置されている。これら５個の円筒型部品はいずれも中央穴部をシャフト１２先端の直伸部が接触することなく貫通しており、円筒体１５が自在に回転する妨げにならないよう配置されている。
磁石２１ａと磁石２１ｂは、互いに反発し合う極面同士が近接・傾斜して相対するような配置で位置決め・固定されるように３個のスペーサー２１ａ、２３、２２ｂの所定部が形成されている。本実施例では磁石２１ａと２１ｂは、互いに反発し合う極面同士が近接して１０°傾斜して相対している。

なお、本実施例では、２個の磁石を配置しているが、さらに個数を増やした場合、互いに近接して反発し合う極面同士が傾斜する角度がそれぞれの組合せによって異なる配置にすることができ、この場合はさらに多様に変化する磁束の流れを得ることができる。

磁石２１ａ、磁石２１ｂは、フェライト磁石やネオジウム磁石の市販品から所定形状のものを選択して使用し、その他の部品は軸受を含めてすべて非磁性体を使用する。たとえば、ステンレスやアルミニュームなどの非磁性金属合金、エンジニアリング樹脂、木材等から所定の形状に成形して使用するものである。

本実施例２においても、図１の二面図で示す機能・外観は実施例１と同様である。
かような刺激治療具の把持部１１を把持して、ローラー１４の外周部を人体表皮に当てて回転移動させることにより、磁気フラックスの周期的な変動を伴う３次元分布の磁場走査を可能にするものであり、以下ローラー１４の内部構成について述べて行く。

図４は、本実施例２のローラー１４の内部の構成を一部断面あるいは一部省略・消去して示した二面図であり、正面図では円筒体１５、軸受円盤１６ａ、１６ｂを回転中心軸線の位置で断面して示し、左側面図では、手前の軸受円盤１６ａ、スペーサー３２ａを省略・消去して示している。図５は、本実施例２のローラー１４内部の構成部品を順にシャフト方向に展開して示した斜視図である。
外周を太鼓型凸状に形成された円筒体１５の両端が、軸受円盤１６ａ、１６ｂを嵌着して一体化されており、軸受円盤１６ａ、１６ｂは、シャフト１２先端の直伸部の両端に固定された軸受１７ａ、１７ｂを嵌着している。このため円筒体１５は、シャフト１２先端の直伸部に対して回転自在に構成されている。
この構成は実施例１とまったく同一である。

ローラー１４内部には、円筒型に形成された２個のスペーサー３２ａ、３２ｂが軸受円盤１６ａ、１６ｂに取付・固定されており、いずれも中央穴部をシャフト１２先端の直伸部が接触することなく貫通しており、ローラー１４ユニットがシャフト１２に対して自在に回転する妨げにならないよう配置されている。前記２個のスペーサー３２ａ、３２ｂは一体成型されたものであってもよい。
前記両スペーサーの外周面にはそれぞれｎ個（本実施例ではｎ＝８、即ち8個）の棒磁石群３２ａ1〜ｎ、３２ｂ1〜ｎを下記所定の配置に嵌着すべく収容溝群３３ａ1〜ｎ、３３ｂ1〜ｎが設けられている。
棒磁石群３２ａ1〜ｎと３２ｂ1〜ｎは、隣りあって配置されるそれぞれの組合せに於いて、互いに反発し合う極面同士が近接・傾斜して並列するように収容溝群３３ａ1〜ｎ、３３ｂ1〜ｎに嵌着され、位置決め・固定される。

本実施例では棒磁石群３２ａ1〜８と３２ｂ1〜８のそれぞれ隣同士が、互いに反発し合う極側を近接させ、ＮＳ両極を結ぶ軸線が互いに略３０°傾斜して並列している。なおまた、上記のＮＳ両極を結ぶ軸線相互の傾斜はそれぞれの組合せが必ずしも等角度・等間隔でなく、順次ランダムな角度で配置されることであってもよい。この場合は、施療電磁場の大きさと方向がローラーの一回転を周期として更に多様な変化をもたらすことにより、皮質表面を刺激して通過し、皮下組織内に達した磁気フラックスおよび誘起電流が付近の神経細胞を活性化させる効果が高まることとなる。

本実施例でも、棒磁石群３２ａ1〜８と３２ｂ1〜８は、フェライト磁石やネオジウム磁石の市販品から所定形状のものを選択して使用し、その他の部品は軸受を含めてすべて非磁性体を使用する。

実施例１及び実施例２で共通する機能・外観を説明する二面図 実施例１のローラー１４の内部の構成を一部断面して示した正面図 実施例１のローラー１４内部の構成をシャフト方向に展開して示した斜視図 実施例２のローラー１４の内部の構成を一部断面あるいは一部省略・消去して示した二面図 実施例２のローラー１４内部の構成部品を順にシャフト方向に展開して示した斜視図

１１ 把持部
１２ シャフト１２
１４ ローラーユニット
１５ 円筒体
１６ａ 軸受円盤ａ
１６ｂ 軸受円盤ｂ
２１ａ 磁石ａ
２１ｂ 磁石ｂ
２２ａ 端部スペーサーａ
２２ｂ 端部スペーサーｂ
２３ 中央スペーサー
３２ａ スペーサーａ
３２ｂ スペーサーｂ
３２ａ1〜ｎ 棒磁石群ａ1〜ｎ
３２ｂ1〜ｎ 棒磁石群ｂ1〜ｎ
３３ａ1〜ｎ 収容溝群ａ1〜ｎ
３３ｂ1〜ｎ 収容溝群ｂ1〜ｎ

Claims (3)

1. 把持部から伸び出たシャフト端部に回転自在に取り付けられたローラーの外周部を人体表皮に当てて回転移動させる刺激治療具において、
   前記ローラー内部には、前記ローラーと共に回転するべく２個以上の磁石が封入されており、前記磁石が互いに反発し合う極同士が近接して正対する、あるいは傾斜して相対するような位置に固定されている磁極の配列組合せが少なくとも１組以上存在することを特徴とするローラー刺激具。
2. 請求項１記載の前記磁石が、互いに反発し合う極同士が近接して並列する、あるいは傾斜して並ぶような位置に固定されている磁極の配列組合せが少なくとも１組以上存在することを特徴とするローラー刺激具。
3. 請求項１及び２記載の磁極の配列組合せの両方が混在していることを特徴とするローラー刺激具。

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