JP2821525B2 - Stimulator and environment controller - Google Patents

Stimulator and environment controller

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JP2821525B2
JP2821525B2 JP19779389A JP19779389A JP2821525B2 JP 2821525 B2 JP2821525 B2 JP 2821525B2 JP 19779389 A JP19779389 A JP 19779389A JP 19779389 A JP19779389 A JP 19779389A JP 2821525 B2 JP2821525 B2 JP 2821525B2
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paralyzed
muscle
electrode
patient
biological signal
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康延 半田
正彦 田中
隆 久本
清一 石川
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、麻痺患者のための刺激装置及び環境制御装
置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a stimulating device and an environment control device for a paralyzed patient.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、重度に四肢の麻痺した運動麻痺患者の麻痺した
四肢を回復させるために、筋電図,脳波,顎,肩,首等
の機械的変位及び音声等の随意的生体信号等を動作命令
信号源とし、上述した各部に取付けたセンサからの信号
を機能的電気刺激(FUNCTIONAL ELECTRICAL STIMULATIO
N:以下FESと記す)コンピュータを用いて処理し、筋肉
又は神経近傍に埋込まれた電極に上述のFESコンピュー
タでプログラムされた電気的な刺激を与え、それによっ
て引き起こされた筋収縮で患者の意図する四肢の動作を
行なう様にした刺激装置が特開昭59−160455号公報に開
示されている。この様なFESコンピュータによる刺激装
置は、四肢のみならず呼吸筋,躯幹筋,泌尿生殖器等の
運動機能を働かせることが可能で、特に脳卒中や脊髄損
傷等で生じた運動麻痺で生ずる筋萎縮,筋短縮,筋及び
関節の拘縮,骨萎縮,筋の痙性そして循環障害等の治療
効果が顕著である。
Conventionally, in order to recover a paralyzed limb of a severely paralyzed motor paralyzed patient, a voluntary biological signal such as an electromyogram, an electroencephalogram, a mechanical displacement of a chin, a shoulder, a neck and the like, and an operation command signal. The signal from the sensor attached to each part described above is used as the source and the functional electrical stimulation (FUNCTIONAL ELECTRICAL STIMULATIO
N: hereinafter referred to as FES) is processed using a computer, and the electrodes implanted in the vicinity of muscles or nerves are subjected to electrical stimulation programmed by the above-mentioned FES computer, thereby causing muscle contraction of the patient. Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 59-160455 discloses a stimulator for performing intended limb movements. A stimulator using such a FES computer can exercise not only limbs but also motor functions of respiratory muscles, trunk muscles, genitourinary organs, etc., especially muscle atrophy and muscle caused by motor paralysis caused by stroke or spinal cord injury. It has remarkable therapeutic effects on shortening, muscle and joint contracture, bone atrophy, muscle spasticity and circulatory disorders.

上述したような刺激装置は種々の構成のものが提案さ
れているが、例えば特開昭61−217174号公報には、以下
に説明するような刺激装置が開示されている。そこで、
第6図を参照して、かかる従来の刺激装置について説明
する。第6図において、(281),(282),(283),
‥‥,(28n)は運動麻痺患者の残存する音声,関節,
筋肉変位,呼吸,生体電位(脳波,筋電図,生体活動電
位)、その他の生体より得られる各種生体信号を検出す
る検出手段であり、これら検出手段(281)〜(28n)か
らの検出信号は信号処理手段(29)を構成するA/Dコン
バータで検出信号をディジタル化した制御信号としてFE
Sコンピュータ(30)に供給する。FESコンピュータ(3
0)は各制御信号毎の刺激データをコンピュータ内の記
憶手段(34)に記憶された刺激データを選択する。この
記憶手段(34)に記憶する刺激データは患者毎に大型の
開発用コンピュータ(32)でROMに刺激データが書き込
まれたものをFESコンピュータ(30)の記憶手段(34)
に差し込む様に成されている。
Various types of stimulators as described above have been proposed. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-217174 discloses a stimulator as described below. Therefore,
With reference to FIG. 6, such a conventional stimulator will be described. In FIG. 6, (28 1 ), (28 2 ), (28 3 ),
‥‥, (28n) shows the remaining speech, joints,
Detection means for detecting muscle displacement, respiration, biopotentials (brain waves, electromyograms, bioaction potentials), and other biological signals obtained from the living body. Detection from these detection means (28 1 ) to (28n) The signal is converted into a control signal by digitizing the detection signal with the A / D converter that constitutes the signal processing means (29).
S Supply to the computer (30). FES Computer (3
0) selects the stimulus data stored in the storage means (34) in the computer for the stimulus data for each control signal. The stimulus data stored in the storage means (34) is a large development computer (32) for each patient. The stimulus data written in the ROM is stored in the storage means (34) of the FES computer (30).
It is made to plug in.

上述のFESコンピュータ(33)で選択された刺激デー
タに基づいて刺激パルス列を作って生体に埋込まれた複
数の電極(31)を刺激することで麻痺部分を活動させる
様にしている。
Based on the stimulus data selected by the above-mentioned FES computer (33), a stimulus pulse train is created and a plurality of electrodes (31) embedded in a living body are stimulated to activate a paralyzed portion.

又、本出願人より先に出願された特願昭62−302412号
には、以下に説明するような刺激装置が提案されてい
る。即ち、かかる刺激装置では、健常者(麻痺していな
い正常者)の関節,筋肉変位等を検出した筋電図波形を
エンベローブ検波し、このエンベローブ波形をサンプリ
ングしたパルス列を得、このパルス列の各パルスの電圧
振幅又はパルス幅をディジタル値とした刺激パターンデ
ータを記憶手段に記憶しておき、その刺激パターンデー
タを読出した後、これをD/A変換して刺激パルスを得る
ようにしている。そして、その刺激パルスを麻痺患者の
残存する機能動作に関連した筋肉又は神経の近傍に埋込
れた刺激用電極に供給すると共に、この刺激パルスの振
幅又はパルス幅を変化させて、個々の筋群のスレッシュ
ホールドレベルを健常者の筋群のスレッシュホールドレ
ベルを参考にして決定し、患者個人をに適合したパター
ンに修正してこれを記憶手段に記憶させることにより、
その患者に適した刺激パルスを患者の体内に埋め込まれ
ている刺激用電極に供給するようにしている。
Further, Japanese Patent Application No. 62-302412 filed earlier by the present applicant proposes a stimulator as described below. That is, in such a stimulating apparatus, an electromyogram waveform that detects joints, muscle displacements, and the like of a healthy person (normal person without paralysis) is envelope-detected, a pulse train obtained by sampling the envelope waveform is obtained, and each pulse of the pulse train is obtained. The stimulus pattern data in which the voltage amplitude or pulse width of the stimulus is digitally stored is stored in a storage means, and after reading out the stimulus pattern data, the stimulus pulse is obtained by D / A conversion. Then, the stimulation pulse is supplied to a stimulation electrode implanted in the vicinity of a muscle or a nerve related to the remaining functional operation of the paralyzed patient, and the amplitude or pulse width of the stimulation pulse is changed so that individual muscles are changed. By determining the threshold level of the group with reference to the threshold level of the muscle group of a healthy person, correcting the individual patient to a pattern suitable for and storing this in the storage means,
A stimulation pulse suitable for the patient is supplied to a stimulation electrode embedded in the body of the patient.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

さて、上述した刺激装置を用いて、脊髄損傷による四
肢麻痺患者が、残存機能を利用して、例えば声を出す等
の動作を行ない、これを音声検出手段に検出させ、これ
に基づいて例えば麻痺している手に貼り付けられている
電極に刺激パルスを与え、これによって手を動かしてコ
ップを掴む場合、声を出す動作と、コップを掴む動作と
は直接関係のない動作であるため、それの習得に時間が
掛り、又、患者に煩しさを感じさせると共に、ある希望
する動作に対応する他の動作を数種或は数十種類覚えな
ければならないという大変な負担が患者にかかる。
Now, using the above-described stimulator, a patient with quadriplegia due to spinal cord injury performs an operation such as vocalization using the remaining function, and causes the voice detection unit to detect this, and based on this, for example, paralysis When a stimulus pulse is given to the electrode attached to the hand that is holding it and the hand is moved and the cup is grabbed by this, the action of making a voice and the action of grabbing the cup are actions that are not directly related to It takes a long time to learn the program, and the patient feels annoyed. In addition, a great burden is imposed on the patient that several or dozens of other actions corresponding to a desired action must be learned.

従って、患者が身体の動かしたい部分になるべく近い
所に検出手段を取付けることが望ましい。従って、生体
電位検出手段、即ち、患者の表皮に貼り付けられた電極
によって、例えば患者の残存機能が肩であれば、肩にそ
の電極を貼り付け、患者が肩を動かしたり、肩に力を入
れたりすると、肩に貼り付けた電極が生体電位を検出
し、これに基づいて手に貼り付けられた電極に刺激パル
スを与えて、手にコップを掴ませるようにすれば良い。
しかし、この電極は手の表皮に貼り付けられているの
で、貼り付けた電極の皮下にある筋全体の生体電位を検
出することになり、その都度電極の貼り付けが必要であ
るため煩雑であり、長期間に亘って安定に生体信号を検
出することが困難と成ると共に、掴む強さを肩に入れた
力で制御すると、仮に、掴むコップがガラスではなく、
紙で作られたものであれば、コップを掴り潰してしまう
ことも考えられる。更に、個々の筋の生体電位を利用す
ることによる麻痺部分の選択的刺激が困難である。
Therefore, it is desirable to mount the detection means as close to the part of the body as the patient wants to move. Therefore, if the remaining function of the patient is, for example, the shoulder, the electrode is attached to the shoulder by the bioelectric potential detection means, that is, the electrode attached to the patient's epidermis, and the patient moves the shoulder or applies a force to the shoulder. When it is inserted, the electrode attached to the shoulder detects the bioelectric potential, and based on this, a stimulation pulse is applied to the electrode attached to the hand so that the hand can grasp the cup.
However, since this electrode is attached to the epidermis of the hand, the biopotential of the entire muscle under the attached electrode is detected, and each time the electrode needs to be attached, it is complicated. However, it becomes difficult to stably detect biological signals over a long period of time, and if the gripping strength is controlled by the force applied to the shoulder, if the gripping cup is not glass,
If it is made of paper, it may be possible to grab the cup and crush it. Furthermore, it is difficult to selectively stimulate a paralyzed part by utilizing the bioelectric potential of each muscle.

又、神経束にインパルスが存在しても、神経筋接合部
の機能低下が筋活動を行うことのできない重症筋無力症
の患者や重度の四肢麻痺患者が外部の物、或は人とコミ
ュニケーションを行う際に上述した刺激装置を応用する
のは困難である。
In addition, even if there is an impulse in the nerve bundle, patients with myasthenia gravis or severe quadriplegia who cannot perform muscular activity due to a decrease in the function of the neuromuscular junction can communicate with external objects or people. It is difficult to apply the stimulator described above when performing.

かかる点に鑑み、本発明は、麻痺患者の残存機能動作
と関連した筋肉又は神経から、長期間に亘って安定した
生体信号を検出し得、この検出した生体信号に基づい
て、麻痺患者の麻痺筋肉を高選択性を以て、高機能且つ
高精度に刺激することのできる刺激装置を提案しようと
するものである。
In view of such a point, the present invention can detect a stable biological signal over a long period of time from muscles or nerves associated with the residual functional operation of a paralyzed patient, and based on the detected biological signal, paralyze the paralyzed patient. An object of the present invention is to propose a stimulator capable of stimulating muscles with high selectivity, high function and high accuracy.

更に、本発明は、麻痺患者の残存機能動作と関連した
筋肉又は神経から、長期間に亘って安定した生体信号を
検出し得、この検出した生体信号に基づいて、被制御機
器を高選択性を以て、容易且つ高精度に制御することの
できる環境制御装置を提案しようとするものである。
Further, the present invention can detect a stable biological signal over a long period of time from muscles or nerves associated with the residual functional operation of a paralyzed patient, and based on the detected biological signal, select a controlled device with high selectivity. Accordingly, an environmental control device that can be controlled easily and with high accuracy is proposed.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

第1の発明は、麻痺患者(3)の残存する機能動作に
関連した筋肉(19)又は神経(18)の近傍に埋込まれる
生体信号検出電極(1)と、麻痺患者(3)の麻痺筋肉
刺激用の刺激パルスを記憶する記憶手段(7)と、その
記憶手段(7)から読み出された刺激パルスが供給され
る麻痺患者(3)の麻痺筋肉刺激電極(2)とを有し、
生体信号検出電極(1)によって生体信号が検出された
ときは、記憶手段(7)から刺激パルスを読み出して、
麻痺筋肉刺激電極(2)に供給するようにした刺激装置
である。
A first invention is a biological signal detection electrode (1) implanted in the vicinity of a muscle (19) or a nerve (18) related to a remaining functional operation of a paralyzed patient (3), and a paralysis of the paralyzed patient (3). Storage means (7) for storing stimulation pulses for muscle stimulation, and a paralyzed muscle stimulation electrode (2) of a paralyzed patient (3) to which the stimulation pulses read from the storage means (7) are supplied. ,
When a biological signal is detected by the biological signal detection electrode (1), a stimulus pulse is read from the storage means (7),
This is a stimulator that is supplied to the paralyzed muscle stimulation electrode (2).

第2の本発明は、麻痺患者(3)の残存する機能動作
に関連した筋肉(19)又は神経(18)の近傍に埋込まれ
る生体信号検出電極(1)と、その生体信号検出電極
(1)からの生体信号に基づいて、麻痺患者(3)が操
作すべき被制御機器(211〜21n)に供給する制御信号を
形成する制御信号形成回路(6,7,8,10)とを有するもの
である。
A second aspect of the present invention relates to a biological signal detection electrode (1) implanted in the vicinity of a muscle (19) or a nerve (18) related to a remaining functional operation of a paralyzed patient (3), and the biological signal detection electrode (1). A control signal forming circuit (6, 7, 8, 10) for forming a control signal to be supplied to controlled devices (21 1 to 21 n) to be operated by the paralyzed patient (3) based on the biological signal from 1) It has.

〔作用〕[Action]

第1の本発明によれば、生体信号検出電極(1)によ
って生体信号が検出されると、記憶手段(7)から刺激
パルスを読み出して、麻痺筋肉刺激電極(2)に供給す
る。
According to the first aspect of the present invention, when a biological signal is detected by the biological signal detection electrode (1), a stimulation pulse is read from the storage means (7) and supplied to the paralyzed muscle stimulation electrode (2).

第2の本発明によれば、麻痺患者(3)の残存する機
能動作に関連した筋肉(19)又は神経(18)の近傍に埋
込まれる生体信号検出電極(1)からの生体信号に基づ
いて、制御信号形成回路(6,7,8,10)からの制御信号を
被制御機器(211〜21n)に供給する。
According to the second aspect of the present invention, based on a biological signal from a biological signal detection electrode (1) implanted in the vicinity of a muscle (19) or a nerve (18) related to a remaining functional operation of a paralyzed patient (3). Then, the control signals from the control signal forming circuits (6, 7, 8, 10) are supplied to the controlled devices (21 1 to 21 n).

〔実施例〕〔Example〕

以下に、第1図を参照して、本発明の第1の実施例を
詳細に説明しよう。第1図は、本発明の第1の実施例で
ある刺激装置を示し、(3)は麻痺患者、即ち、脳卒
中,脊髄損傷,重症筋無力症及びその他の原因で身体に
運動性麻痺をきたした患者である。
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. FIG. 1 shows a stimulator according to a first embodiment of the present invention. (3) shows a paralyzed patient, that is, a motor paralysis caused by stroke, spinal cord injury, myasthenia gravis and other causes. Patient.

(1)は検出電極で、同図に示すように麻痺患者
(3)の肩の筋肉又は神経の近傍、即ち、モーターポイ
ント(20)(第4図参照)に埋込まれ、筋肉又は神経の
生体信号、即ち、活動電位(インパルス)を検出する。
(2)は刺激電極で、麻痺患者(3)の手の筋肉又は神
経の近傍、即ちモーターポイント(20)(第4図参照)
に埋込まれている。そして検出電極(1)及び刺激電極
(2)は例えば多重撚線を用い、第2図に示されるよう
に、かぎ状固定部(11)と、螺旋状固定部(12)と、生
体電位導入又は導出部(13)から構成される。そして、
検出電極(1)の生体電位導出部(13)は、後述するア
イソレーションアンプ(4)の入力端子に接続され、刺
激電極(2)の生体電位導入部(13)はコンデンサCを
介して、後述するD/Aコンバータ(8)の出力端子に接
続されている。
(1) is a detection electrode, which is implanted in the vicinity of the shoulder muscle or nerve of the paralyzed patient (3), that is, in the motor point (20) (see FIG. 4) as shown in FIG. A biological signal, that is, an action potential (impulse) is detected.
(2) is a stimulation electrode, near the muscle or nerve of the hand of a paralyzed patient (3), that is, a motor point (20) (see FIG. 4).
Embedded in The detection electrode (1) and the stimulation electrode (2) use, for example, a multi-stranded wire, and as shown in FIG. 2, a key-shaped fixing part (11), a spiral fixing part (12), and a bioelectric potential introduction. Alternatively, it is composed of a deriving unit (13). And
The biopotential deriving unit (13) of the detection electrode (1) is connected to an input terminal of an isolation amplifier (4) described later, and the biopotential introducing unit (13) of the stimulating electrode (2) is connected via a capacitor C. It is connected to an output terminal of a D / A converter (8) described later.

上述した各電極(1)及び(2)のかぎ状固定部(1
1)以外の螺旋状固定部(12)及び生体電位導出又は導
入部(13)は、第3図の断面図のように、多数、例えば
19本のリード線(14)を撚りあわせて撚線を形成し、そ
の周囲を絶縁材、例えば、テフロンでコーティングす
る。(15)はそのコーティング部を示す。
The above-mentioned key-shaped fixing portions (1) of the electrodes (1) and (2)
The helical fixing part (12) and the bioelectric potential deriving or introducing part (13) other than 1) are many, for example, as shown in the cross-sectional view of FIG.
Twenty nineteen lead wires (14) are twisted to form a stranded wire, and the periphery thereof is coated with an insulating material, for example, Teflon. (15) shows the coating part.

又、電極(1),(2)のかぎ状固定部(11)及び生
体電位導入又は導出部(13)の部分のみ、コーティング
部(15)が除去されている。又、かぎ状固定部(11)
は、撚線の先端を単に鋭角に折曲げて形成する。
In addition, the coating portion (15) is removed only from the portions of the key-like fixing portions (11) and the bioelectric potential introducing or extracting portions (13) of the electrodes (1) and (2). In addition, hook-shaped fixing part (11)
Is formed by simply bending the tip of a stranded wire at an acute angle.

尚、第3図に示す複数のリード線(14)から成る撚線
を複数束ね、又はそれを更に撚り、これにテフロン等で
コーティングを施して、上述の電極(1),(2)を構
成するようにしても良い。
The above-mentioned electrodes (1) and (2) are constructed by bundling or twisting a plurality of stranded wires composed of a plurality of lead wires (14) shown in FIG. 3 and coating them with Teflon or the like. You may do it.

そして、第4図Aに示すように、検出電極(1)又は
刺激電極(2)は、ベニューラ針(16)の内部に通され
て身体の所定部位に刺され、神経(18)と筋(19)の接
合部であるモーターポイント(図中破線の円で示す)
(20)に達すると、同図Bに示す如くベニューラ針(1
6)が引き抜かれ、検出電極(1)又は刺激用電極
(2)は麻痺患者(3)の体内に残り、その螺旋状固定
部(12)は時間の経過と共に、組織と密接に結合され
る。
Then, as shown in FIG. 4A, the detecting electrode (1) or the stimulating electrode (2) is passed through the inside of the vena needle (16) and pierced into a predetermined part of the body, and the nerve (18) and the muscle (19) are punctured. ) Motor point (indicated by the dashed circle in the figure)
When reaching (20), as shown in FIG.
6) is withdrawn, the sensing electrode (1) or the stimulating electrode (2) remains in the body of the paralyzed patient (3), and its helical fixation (12) is tightly connected to the tissue over time. .

再び第1図に戻って説明するに、(4)はフォトカプ
ラを内蔵するアイソレーションアンプで、これに上述し
た検出電極(1)の生体電位導出部(13)が接続され
る。(5)はアイソレーション電源で、アイソレーショ
ンアンプ(4)専用の電源である。(6)はA/Dコンバ
ータで、アイソレーションアンプ(4)から供給される
アナログ信号をディジタル信号に変換して、バス(デー
タバス,アドレスバス及びコントロールバスから成る)
(11)を介して、メモリ(7)に供給する。メモリ
(7)は例えば「コップを掴む」等の健常人からサンプ
ルしたデータを麻痺患者(3)に合うように修正された
各種の刺激パターンデータが記憶されている。メモリ
(7)から読み出されたディジタルデータは、データバ
ス(11)を介してD/Aコンバータ(8)に供給されるこ
とによって、アナログ刺激パルスに変換され、コンデン
サCを介して刺激電極(2)に供給される。(9)は電
源で、A/Dコンバータ(6),メモリ(7),D/Aコンバ
ータ(8)に動作電圧を供給する。CPU(10)はバス(1
1)を介して、A/Dコンバータ(6),メモリ(7)及び
D/Aコンバータ(8)を制御するように成されている。
Referring back to FIG. 1, reference numeral (4) denotes an isolation amplifier having a built-in photocoupler, to which the biopotential deriving unit (13) of the detection electrode (1) is connected. (5) is an isolation power supply, which is a power supply dedicated to the isolation amplifier (4). (6) is an A / D converter, which converts an analog signal supplied from the isolation amplifier (4) into a digital signal and provides a bus (consisting of a data bus, an address bus and a control bus).
The data is supplied to the memory (7) via (11). The memory (7) stores various stimulus pattern data obtained by modifying data sampled from a healthy person, such as "grasping a glass", so as to match the paralyzed patient (3). The digital data read from the memory (7) is supplied to a D / A converter (8) via a data bus (11), thereby being converted into an analog stimulus pulse. 2). A power supply (9) supplies an operating voltage to the A / D converter (6), the memory (7), and the D / A converter (8). CPU (10) is bus (1
1) Via A / D converter (6), memory (7) and
The D / A converter (8) is controlled.

次に麻痺患者が「コップを掴む」という動作を行いた
い場合を例にとって、上述した刺激装置の動作を説明す
る。尚、「コップを掴む」という動作に必要な刺激電極
(2)は複数本用いて手の各部に刺すことが必要である
が、ここでは説明の簡単のため、これを1本で説明す
る。
Next, the operation of the above-described stimulating device will be described, taking as an example a case where a paralyzed patient wants to perform an operation of “grabbing a cup”. In addition, it is necessary to use a plurality of stimulation electrodes (2) necessary for the operation of “grabbing a cup” and pierce each part of the hand, but here, for simplicity of description, this will be described by one.

先ず、CPU(10)の制御の下に、メモリ(7)に記憶
されている、健常人の「コップを掴む」という動作に関
連した刺激パターンデータがバス(11)を介してD/Aコ
ンバータ(8)に供給されて、その刺激パターンデータ
がアナログ信号(刺激パルス)に変換されて、コンデン
サCを介して麻痺患者(3)の「コップ掴む」という動
作に関連した筋肉又は神経近傍、即ち、モーターポイン
ト(20)(第4図参照)に埋込まれている刺激電極
(2)に供給される。そして、その刺激パルスのレベル
を徐々に変化させ(プログラムで)、麻痺患者(3)が
正確に「コップを掴む」という動作を行った時点での刺
激パターンデータをメモリ(7)に記憶させる。
First, under the control of the CPU (10), the stimulus pattern data related to the operation of "grabbing a cup" of a healthy person stored in the memory (7) is transferred to the D / A converter via the bus (11). Supplied to (8), the stimulus pattern data is converted into an analog signal (stimulus pulse), and the vicinity of muscles or nerves related to the action of “grab a cup” of the paralyzed patient (3) via the capacitor C, that is, , Are supplied to a stimulation electrode (2) embedded in a motor point (20) (see FIG. 4). Then, the level of the stimulation pulse is gradually changed (by a program), and the stimulus pattern data at the time when the paralyzed patient (3) accurately performs the operation of “grabbing a cup” is stored in the memory (7).

次に、麻痺患者(3)で左肩に力を入れるか或は左肩
を動かすか、又はこれらの動作を試みると、モーターポ
イント(20)(第4図参照)に埋込まれた検出電極
(1)に、筋(19)や神経(18)からの生体電圧が供給
される。そして、この生体電圧はアイソレーションアン
プ(4)に供給されて、所定のレベルに増幅された後、
A/Dコンバータ(6)に供給される。A/Dコンバータ
(6)は、アイソレーションアンプ(4)から生体電圧
が供給されると、この生体電圧をディジタルデータに変
換してデータバス(11)を介してCPU(10)に供給す
る。データバス(11)を介してA/Dコンバータからディ
ジタルデータが供給されたCPU(10)は、ディジタルデ
ータに応じた刺激パルスを刺激電極(2)に供給するよ
うに成す。
Next, when the left shoulder is pressed or moved in the paralyzed patient (3), or when these operations are attempted, the detection electrode (1) embedded in the motor point (20) (see FIG. 4) is used. ) Is supplied with a biological voltage from the muscle (19) and the nerve (18). Then, the biovoltage is supplied to the isolation amplifier (4) and amplified to a predetermined level.
It is supplied to the A / D converter (6). When the biovoltage is supplied from the isolation amplifier (4), the A / D converter (6) converts the biovoltage into digital data and supplies the digital data to the CPU (10) via the data bus (11). The CPU (10) supplied with digital data from the A / D converter via the data bus (11) supplies a stimulation pulse corresponding to the digital data to the stimulation electrode (2).

従って、「コップを掴む」という動作に関連する筋
(19)或いはその筋(19)を掌る神経(18)が生ずる電
位の強弱を麻痺患者(3)の肩の筋(19)或はその筋
(19)を掌る神経(18)が生ずる電位の強弱と対応させ
ることによって、麻痺患者(3)は掴むコップの材質に
応じて肩に入れる力を加減して、例えば紙コップを潰す
ことなく掴むことができる。
Therefore, the muscle (19) related to the action of "grasping a cup" or the nerve (18) that controls the muscle (19) is used to adjust the strength of the potential generated by the muscle (19) or the shoulder muscle (19) of the paralyzed patient (3). By matching the potential generated by the nerve (18) that holds the muscle (19), the paralyzed patient (3) can adjust the force applied to the shoulder according to the material of the cup to be gripped, for example, crushing a paper cup You can grab without.

尚、検出電極(1)及び刺激電極(2)の身体に対す
る埋込み位置が近い場合は、検出電極(1)からの生体
信号をゲートを用いて取込むようにして、刺激電極
(2)からの刺激パルスの影響を除去するようにする。
When the detection electrode (1) and the stimulation electrode (2) are close to the implanted position in the body, the biological signal from the detection electrode (1) is taken in using a gate, and the stimulation pulse from the stimulation electrode (2) is taken. To eliminate the effects of

次に、第5図を参照して、本発明の第2の実施例を説
明する。第5図は本発明の第2の実施例である環境制御
装置を示すが、第5図において第1図と対応する部分に
は同一符号を付して重複説明を省略する。第5図におい
て(21){(211),(212),(213),‥‥,(21
n)}は被制御装置で、この被制御装置(21)は例えば
電話機,AV(AUDIO VISUAL:オーディオ・ビジュアル)機
器(例えばステレオ再生装置、テレビ受像機等),照明
装置,インターホン,ワードプロセッサ,ベッド等の麻
痺患者(3)の生活環境を豊かにするものである。そし
て、各被制御装置(21)は、被制御装置の別、その制御
の態様に応じたD/Aコンバータ(8)から出力された制
御信号によって制御されるようになされる。この第2の
実施例の場合も、第1の実施例と同様の検出電極(1)
が麻痺患者(3)の肩のモーターポイント(20)に固定
されている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows an environment control apparatus according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 5, parts corresponding to those in FIG. In FIG. 5, (21) {(21 1 ), (21 2 ), (21 3 ), ‥‥, (21
n) is a controlled device, and the controlled device (21) is, for example, a telephone, an AV (AUDIO VISUAL) device (eg, a stereo playback device, a television receiver, etc.), a lighting device, an intercom, a word processor, a bed, etc. And to enrich the living environment of paralyzed patients (3). Each controlled device (21) is controlled by a control signal output from the D / A converter (8) according to the control mode, different from the controlled device. Also in the case of the second embodiment, the same detection electrode (1) as that of the first embodiment is used.
Is fixed to the motor point (20) on the shoulder of the paralyzed patient (3).

次に、麻痺患者(3)の肩に埋込まれている検出電極
(1)が検出する生体信号によって、被制御機器(21)
を制御する動作について説明する。
Next, the controlled device (21) is detected by the biological signal detected by the detection electrode (1) embedded in the shoulder of the paralyzed patient (3).
Will be described.

例えば、麻痺患者(3)が肩に入れる力の強さ,力を
入れる肩の左右の別(この場合は、両肩に夫々検出電極
を埋込む必要がある)、所定期間に肩に力を入れた回数
等によって、制御すべき被制御装置(21)の選択,制御
の態様の選択等を行い、これに応じてCPU(10)によっ
て制御すべき被制御装置(21)の別,制御の態様に応じ
た制御信号をD/Aコンバータ(8)から出力させ、これ
によって、被制御装置(21)のいずれかに制御信号を供
給するようにする。
For example, the strength of the force that the paralyzed patient (3) puts on the shoulder, whether the left and right shoulders are pressed (in this case, it is necessary to embed detection electrodes in both shoulders), and apply a force to the shoulder for a predetermined period Selection of the controlled device (21) to be controlled, selection of the control mode, and the like are performed according to the number of insertions, etc., and accordingly, the controlled device (21) to be controlled by the CPU (10) is selected. A control signal according to the mode is output from the D / A converter (8), whereby the control signal is supplied to one of the controlled devices (21).

尚、上述した環境制御装置では、麻痺患者(3)が麻
痺患者(3)の左肩に埋込まれた1本の検出電極(1)
で1つの被制御装置(21)を制御する場合について説明
したが、麻痺患者(3)が自己の身体の複数箇所に埋込
まれた複数の検出電極(1)から検出された生体信号に
基づいて、複数の被制御装置(21)を制御するようにし
ても良い。
In the above-mentioned environment control device, the paralyzed patient (3) has one detection electrode (1) embedded in the left shoulder of the paralyzed patient (3).
In the above, the case where one controlled device (21) is controlled has been described. However, the paralyzed patient (3) is controlled based on the biological signals detected from the plurality of detection electrodes (1) embedded in a plurality of places of the own body. Thus, a plurality of controlled devices (21) may be controlled.

尚、被制御装置(21)に対する制御が簡単な場合は、
CPU(10),メモリ(7)等を設けずに、検出電極
(1)からの生体信号に基づいて、制御の信号を形成す
る回路を設け、この回路からの制御信号に基づいて被制
御機器を直接制御するようにしても良い。
If the control of the controlled device (21) is simple,
A circuit for forming a control signal based on a biological signal from the detection electrode (1) is provided without providing a CPU (10), a memory (7), and the like, and a controlled device is provided based on a control signal from the circuit. May be directly controlled.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

上述せる第1の本発明によれば、麻痺患者の残存機能
動作と関連した筋肉又は神経から、長期間に亘って安定
した生体信号を検出し得、この検出した生体信号に基づ
いて、麻痺患者の麻痺筋肉を高選択性を以って、高機能
且つ高精度に刺激することのできる刺激装置を得ること
ができる。
According to the first aspect of the present invention described above, a stable biological signal can be detected for a long period of time from muscles or nerves associated with the residual functional operation of a paralyzed patient, and based on the detected biological signal, a paralyzed patient can be detected. And a stimulator capable of stimulating the paralyzed muscles of the subject with high selectivity and high function and high accuracy.

上述せる第2の本発明によれば、麻痺患者の残存機能
動作と関連した筋肉又は神経から、長期間に亘って安定
した生体信号を検出し得、この検出した生体信号に基づ
いて、被制御機器を高選択性を以って容易且つ高精度に
制御することのできる環境制御装置を得ることができ
る。
According to the second aspect of the present invention described above, a stable biological signal can be detected for a long period of time from muscles or nerves associated with the residual functional operation of a paralyzed patient, and a controlled object can be detected based on the detected biological signal. An environment control device that can easily and accurately control devices with high selectivity can be obtained.

尚、外部とのコミュニケーションの可能性の低かった
重症筋無力症の患者の場合、神経束にインパルスが存在
しても、神経と筋肉との接合部(モータポイント)の機
能低下で筋活動が行なわれないとされているが、本発明
による刺激装置及び環境制御装置の場合は神経のインパ
ルスも検出できるので、これに基づくその患者の麻痺筋
肉の刺激及び被制御機器の制御の可能性が高まり、外部
とのコミュニケーションの可能性が高く成る。
In addition, in patients with myasthenia gravis, where the possibility of communication with the outside was low, even if there was an impulse in the nerve bundle, the muscle activity was performed due to a decrease in the function of the junction (motor point) between the nerve and the muscle. However, in the case of the stimulating device and the environment control device according to the present invention, since the impulse of the nerve can also be detected, the possibility of stimulating the paralyzed muscle of the patient and controlling the controlled device based on this can be increased, Increase the possibility of communication with the outside.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、本発明の第1の実施例の刺激装置を示すブロ
ック図、第2図は検出電極又は刺激電極を示す線図、第
3図はその検出電極又は刺激電極の断面図、第4図はそ
の検出電極又は刺激電極を生体へ埋込む方法を示す図、
第5図は本発明による第2の実施例の環境制御装置を示
すブロック線図、第6図は従来の刺激装置を示すブロッ
ク線図である。 (1)は検出電極、(2)は刺激電極、(3)は麻痺患
者、(4)はアイソレータアンプ、(5)はアイソレー
タ電源、(6)はA/Dコンバータ、(7)はメモリ、
(8)はD/Aコンバータ、(9)は電源、(10)はCPU、
(11)はかぎ状固定部、(12)は螺旋状固定部、(13)
は生体電位導出又は導入部、(14)はリード線、(15)
はコーティング部、(16)はベニューラ針、(17)は皮
膚、(18)は神経、(19)は筋、(20)はモーターポイ
ント、(21){(211)〜(21n)}は被制御装置であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing a stimulating device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a detecting electrode or a stimulating electrode, FIG. FIG. 4 is a diagram showing a method of implanting the detection electrode or the stimulation electrode into a living body,
FIG. 5 is a block diagram showing an environment control device according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a block diagram showing a conventional stimulator. (1) is a detection electrode, (2) is a stimulation electrode, (3) is a paralyzed patient, (4) is an isolator amplifier, (5) is an isolator power supply, (6) is an A / D converter, (7) is a memory,
(8) D / A converter, (9) power supply, (10) CPU,
(11) Hook-shaped fixing part, (12) Spiral fixing part, (13)
Is a bioelectric potential derivation or introduction part, (14) is a lead wire, (15)
Is the coating, (16) is the needle, (17) is the skin, (18) is the nerve, (19) is the muscle, (20) is the motor point, (21) {(21 1 ) to (21n)} It is a controlled device.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 星宮 望 宮城県仙台市青葉区川内(無番地) 川 内住宅11―106 (72)発明者 半田 康延 宮城県仙台市若林区大和町2―1―9 (72)発明者 田中 正彦 東京都小平市天神町1―57 日本電気三 栄株式会社東京工場内 (72)発明者 久本 隆 東京都小平市天神町1―57 日本電気三 栄株式会社東京工場内 (72)発明者 石川 清一 東京都小平市天神町1―57 日本電気三 栄株式会社東京工場内 (56)参考文献 特開 昭64−64651(JP,A) 特開 昭60−153856(JP,A) 特開 昭60−108054(JP,A) 特開 昭61−265151(JP,A) 特開 平4−503462(JP,A) 特開 昭58−41570(JP,A) 実開 平1−87748(JP,U) 実開 平1−87750(JP,U) 実開 平1−87752(JP,U) 実開 平2−91558(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) A61N 1/36 A61N 1/18 A61F 4/00──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Nozomu Hoshimiya 11-106 Kawauchi Housing, Kawauchi, Aoba-ku, Sendai City, Miyagi Prefecture (72) Inventor Yasunori Handa 2-1 Yamato-cho, Wakabayashi-ku, Sendai City, Miyagi Prefecture -9 (72) Inventor Masahiko Tanaka 1-57 Tenjin-cho, Kodaira-shi, Tokyo Inside the Tokyo Plant of NEC Sanei Co., Ltd. (72) Inventor Takashi Hisamoto 1-57 Tenjin-cho, Kodaira-shi, Tokyo NEC Sankyo Tokyo Inside the factory (72) Inventor Seiichi Ishikawa 1-57 Tenjin-cho, Kodaira-shi, Tokyo Inside the Tokyo factory of NEC Sanei Co., Ltd. (56) References JP-A-64-64651 (JP, A) JP-A-60-153856 (JP, A) JP-A-60-108054 (JP, A) JP-A-61-265151 (JP, A) JP-A-4-503462 (JP, A) JP-A-58-41570 (JP, A) 1-87748 (JP, U) 1-87750 (JP, U) Japanese Utility Model Application Hei 1-87752 (JP, U) Japanese Utility Model Application Hei 2-91558 (JP, U) (58) Fields investigated (Int.Cl. 6 , DB name) A61N 1/36 A61N 1 / 18 A61F 4/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】麻痺患者の残存する機能動作に関連した筋
肉又は神経の近傍に埋込まれる生体信号検出電極と、 上記麻痺患者の麻痺筋肉刺激用の刺激パルスを記憶する
記憶手段と、 該記憶手段から読み出された刺激パルスが供給される上
記麻痺患者の麻痺筋肉刺激電極とを有し、 上記生体信号検出電極によって生体信号が検出されたと
きは、上記記憶手段から上記刺激パルスを読出して、上
記麻痺筋肉刺激電極に供給するようにしたことを特徴と
する刺激装置。
1. A biological signal detection electrode implanted in the vicinity of a muscle or a nerve related to a remaining functional operation of a paralyzed patient, storage means for storing a stimulation pulse for stimulating a paralyzed muscle of the paralyzed patient, and the storage. Having a paralyzed muscle stimulation electrode of the paralyzed patient to which the stimulation pulse read from the means is supplied, and when a biosignal is detected by the biosignal detection electrode, the stimulation pulse is read from the storage means. A stimulating device for supplying the paralyzed muscle stimulating electrode.
【請求項2】麻痺患者の残存する機能動作に関連した筋
肉又は神経の近傍に埋込まれる生体信号検出電極と、 該生体信号検出電極からの生体信号に基づいて、上記麻
痺患者が操作すべき被制御機器に供給する制御信号を形
成する制御信号形成回路とを有することを特徴とする環
境制御装置。
2. A biological signal detecting electrode to be implanted in the vicinity of a muscle or a nerve related to the remaining functional operation of the paralyzed patient, and the paralyzed patient should operate based on the biological signal from the biological signal detecting electrode. A control signal forming circuit for forming a control signal to be supplied to a controlled device.
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