JP2835395B2

JP2835395B2 - 刺激装置

Info

Publication number: JP2835395B2
Application number: JP63331509A
Authority: JP
Inventors: 康延半田; 望星宮; 正彦田中; 隆久本; 清一石川
Original assignee: NIPPON DENKI SANEI KK; Kagaku Gijutsu Shinko Jigyodan
Current assignee: NIPPON DENKI SANEI KK; Kagaku Gijutsu Shinko Jigyodan
Priority date: 1988-12-29
Filing date: 1988-12-29
Publication date: 1998-12-14
Anticipated expiration: 2013-12-14
Also published as: JPH02177969A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、運動麻痺患者の神経等を刺激して麻痺部分
を働かせるための刺激装置に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、麻痺患者の残存する機能動作を検出してデ
ジタル化した制御信号を機能的電気刺激コンピュータに
供給し、該制御信号により上記機能的電気刺激コンピュ
ータ内の記憶手段に格納した刺激データを刺激パルスと
して出力し、上記麻痺患者に埋込まれた複数の電極を刺
激して麻痺機能を働かせるための刺激装置において、上
記刺激パルスの出力休止時間毎に、刺激パルスにより刺
激された部位の筋電波形を同一電極又は該電極近傍に配
された別の電極を介して抽出することにより、電気刺激
に対する刺激部位の反応を客観的及び定量的に知ること
ができるようにして、刺激部位の電気刺激に対する各種
レベル（例えばスレッシュホールドレベルやマックスレ
ベル等）の検出及び個々の患者に適合する刺激データの
生成における省力化並びに刺激装置使用時の安全性の向
上、麻痺患者の筋力強化に伴なうデータ修正の簡略化を
図るようにしたものである。

〔従来の技術〕

従来、重度四肢の麻痺した運動麻痺患者の麻痺四肢を
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、上記各部に取付けた検出手段（センサ）からの信
号を機能的電気刺激（Functional electrical stimulat
ion:以下FESと記す）コンピュータを用いて処理し、神
経又は筋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。この様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、第10図に示す様な刺激装置（０）が示されている。
第10図で（31a）〜（31n）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（31a）
〜（31n）からの検出信号は信号処理手段（32）を構成
するアナログ−デジタル変換回路で検出信号をデジタル
化した制御信号としてFESコンピュータ（33）に供給す
る。FESコンピュータ（33）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）内に格納してい
て、信号処理手段（32）で入力された各種の制御信号を
確認して記憶手段（34）に格納された刺激データを選択
する。この記憶手段（34）に格納する刺激データは患者
毎に大型の開発用コンピュータ（36）で作成される。即
ち、ROMライタ（37）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（33）の記憶手段（34）に差し
込む様に成されている。上述のFESコンピュータ（33）
で選択された刺激データに基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（35）を刺激することで麻
痺部分を働かせる様にしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

一般に、刺激装置の使用の際、個々の麻痺患者特有の
生体の特性、例えば個人の神経、筋群のばらつきや特定
の麻痺患者が用いる刺激装置の出力特性のばらつき等を
考慮しなければならないため、予め記憶手段（34）に標
準刺激パターンが格納された刺激装置（０）をそのまま
使用することはできない。従って、刺激装置（０）を使
用する前段階とした麻痺患者個人個人に完全に適合した
刺激パターンデータを生成する必要がある。この刺激パ
ターンデータの生成上、基準となるのは、スレッシュホ
ールドレベルとマックスレベルである。

従来においては、上記レベルを判断する場合、まず一
つの電極に対して刺激パルスを発生させ、次いでその刺
激パルスの出力を増加させて、該電極に対する刺激部位
の反応を目視しながら該刺激部位が動き始めたときのレ
ベルをスレッシュホールドレベルとして設定し、更に刺
激部位の動作が飽和状態になったときのレベルをマック
スレベルとして設定する。その後、同様にして全ての電
極に対して上記レベルを逐次設定し、全ての電極に関す
るスレッシュホールドレベル及びマックスレベルを基に
ROM（37）又は記憶手段（34）に格納されている刺激パ
ターンデータを修正している。この従来の方法では刺激
部位の反応を客観的に、定量的に知ることができず、監
視者によって又は電極ごとにスレッシュホールドレベ
ル，マックスレベルの設定にばらつきが生じ実際に刺激
装置を動作させた場合、所望する動作がなかなか得られ
ず、何度も刺激パターンデータを修正する必要があり、
刺激装置を実際に使用できるまでに相当な労力、時間が
必要である。

また、上記スレッシュホールドレベル，マックスレベ
ルを監視者が目で確認しながら設定していくため、特に
マックスレベルの設定の際、患者にとって無理な刺激を
与えていたとしても、その刺激の程度が監視者にはわか
らず、実際に刺激装置を使用した場合に、患者の筋肉に
極度の疲労を招来させてしまうという危険性がある。

一方、刺激部位の反応を客観的に知るために、変位セ
ンサあるいは圧力センサ等を取り付けて、そのセンサか
らの信号を基にスレッシュホールドレベル，マックスレ
ベルを設定するという方法も考えられるが、麻痺患者の
身体に刺激用電極の他に上記センサを数多く取付ける必
要があり、そのため、患者の生理的負担が大きくなると
いう不都合がある。

また、刺激装置の使用に伴って患者の筋力は徐々に強
化されていくが、その筋力強化に伴って刺激パターンデ
ータ、即ち刺激パルスの出力を修正する必要がある。こ
の修正の場合においても上述のように、監視者が目で確
認しながら全ての電極に関する全ての刺激部位のスレッ
シュホールドレベル，マックスレベルを逐次設定しなけ
ればならず非常にめんどうである。

本発明は、このような点に鑑み成されたもので、その
目的とするところは、刺激パルスと次の刺激パルスとの
休止時間を利用して刺激部位の筋電波形をサンプリング
（抽出）することにより、刺激に対する刺激部位の反応
を客観的に、定量的に知ることができ、それに伴って各
種レベル設定の省力化を図ることができ、また更に、レ
ベル設定の際、センサ等を必要とせず、患者に対する生
理的負担をかけることがない刺激装置を提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の刺激装置は麻痺患者（12）の残存する機能動
作を検出してデジタル化した制御信号をFESコンピュー
タ（５）に供給し、該制御信号により上記FESコンピュ
ータ（５）内の記憶手段（６）に格納した刺激データを
刺激パルス（ｐ）として出力し、上記麻痺患者（12）に
埋込まれた複数の電極（13a），（13b）‥‥（13n）を
刺激して麻痺機能を働かせるための刺激装置（Ａ）にお
いて、上記刺激パルス（ｐ）の出力休止時間毎に、刺激
パルス（ｐ）により刺激された部位の筋電波形（ｖ）を
同一電極（13a），（13b）‥‥（13n）又は該電極近傍
に配された別の電極を介して抽出するように構成する。

〔作用〕

上述の本発明の構成によれば、電気刺激による刺激部
位の反応を筋電波形（ｖ）としてFESコンピュータ
（５）にフィードバックさせることができ、そのため、
この筋電波形（ｖ）に基いてFESコンピュータ（５）に
おいて刺激部位のスレッシュホールドレベル，マックス
レベル等を判断させることが可能となり、レベル設定及
び上記レベルに基づく刺激データの設定に対する自動
化、省力化が実現できる。

また、刺激用電極（13a），（13b）‥‥（13n）を介
して筋電波形（ｖ）を抽出することが可能となるため、
刺激部位の反応を感知するためのセンサを新たに設ける
必要がなく、患者に生理的負担をかけるということがな
い。

また、筋電波形（ｖ）を後段の表示装置（18）等に入
力させることによって、患者（12）の筋肉の疲労度，筋
力回復度を客観的，定量的に判断することができ、さら
に、刺激用電極（13a），（13b）‥‥（13n）の断線等
のトラブルを瞬時に知ることが可能となるため、患者の
筋力強化に伴なう刺激パターンデータの修正を迅速にか
つ適格に行なうことができると共に、安全に刺激装置を
使用することが可能となる。

〔実施例〕

以下、第１図〜第９図を参照しながら本発明の実施例
を説明する。

本実施例に係る刺激装置（Ａ）は第１図に示すように
運動麻痺患者（12）の残存する機能、例えば音声，関
節，筋肉変位，呼吸，生体電位等を検出する、即ち音声
検出手段（1a）、関節，筋肉変位検出手段（1b）、呼吸
検出手段（1c）、生体電位検出手段（1n）等の検出出力
を取り出し、複数の増幅器（２）及びアナログ−デジタ
ル変換器（A/D）（３）より構成された信号処理手段
（４）に供給し、A/D（３）に供給された１つの検出信
号をデジタル化して制御信号とし、この制御信号をFES
コンピュータ（５）に供給する。このFESコンピュータ
（５）の記憶手段（６）、例えばRAMの刺激データ領域
（6a），（6b）にはチャンネル毎（例えば１〜ｍチャン
ネル）の刺激データが記憶され、更に、動作プログラム
データ領域（6c）には動作プログラムデータ等も記憶さ
れている。この様な刺激データの読み出しはA/D（３）
から出力される制御信号で刺激データのアドレスを指定
することで得られる。例えばｍチャンネルの刺激データ
が複数のデジタル−アナログ変換器（D/A）（７）、増
幅器（８）及びアイソレータ（９）で構成される刺激デ
ータ出力手段（10）を介してマルチプレクサ（11）から
アナログ信号のパルス列として麻痺患者（12）の生体内
に埋込まれた電極（13a），（13b）‥‥（13n）に供給
される。電極（13a），（13b）‥‥（13n）は神経，筋
群に関連し、これらを刺激して麻痺部分を働かせる様に
なされている。

また、本実施例では、上記電極（13a），（13b）‥‥
（13n）による刺激により生じた麻痺部分の反応を同一
電極（13a），（13b）‥‥（13n）から筋電波形（ｖ）
として取出し、さらに該筋電波形（ｖ）をマルチプレク
サ（11）を介して増幅器（14）とアナログ−デジタル変
換器（A/D）（15）から成る筋電波形入力手段（16）に
供給し、上記筋電波形（ｖ）をデジタル化してFESコン
ピュータ（５）に供給するようにしている。この筋電波
形（ｖ）は、FESコンピュータ（５）により表示又は印
字データに編集されてデータバス（17）を介して後段の
表示装置（18）又は記録装置（19）に出力するようにし
ている。

マルチプレクサ（11）は、２種の切換スイッチ
（S₁），（S₂）を有し、一方のスイッチ（S₁）はFESコ
ンピュータ（５）からの刺激データを電極（13a），（1
3b）‥‥（13n）に供給する場合（刺激データ出力側）
（ａ）と、電極（13a），（13b）‥‥（13n）で取出し
た刺激部位の筋電波形（ｖ）をFESコンピュータ（５）
側に供給する場合（筋電波形入力側（ｂ）とに切換える
ものであり、また、他方のスイッチ（S₂）は２つの機能
を有し、一つはスイッチ（S₁）が刺激データ出力側
（ａ）にあるとき、シリアルに送られてくる刺激データ
を所定間隔をもって全電極（13a），（13b）‥‥（13
n）にパラレルに出力させるためのもので、二つめは、
スイッチ（S₁）が筋電波形入力側（ｂ）にあるとき、全
電極（13a），（13b）‥‥（13n）で取出した筋電波形
を所定間隔をもって逐次FESコンピュータ（５）側にシ
リアルに供給するためのものである。

一方、個々の麻痺患者（12）の刺激パターンデータを
生成する刺激パターン生成用コンピュータ（20）と、RA
M等のコンピュータ中に含まれる記憶手段（21）並びに
外部記憶装置（22）等から成る生成装置（Ｂ）は、通常
は上記刺激装置（Ａ）とは切り離されているが、後述す
るように、刺激パターンデータの生成時及び修正時にFE
Sコンピュータ（５）と刺激パターン生成用コンピュー
タ（20）間をデータバス（23）等の伝送路を介して連絡
する。この伝送路はデータバス（23）に限らずテレメー
タ，赤外線，電磁的結合手段等を介して行っても良い。

次に、刺激装置（Ａ）の使用に先立って行われる刺激
パターンデータの生成手順を第２図のフローチャートに
基いて説明する。

先ずスタート（ST₀）、即ち刺激装置（Ａ）及び生成
装置（Ｂ）の電源ONに伴って刺激装置（Ａ）及び生成装
置（Ｂ）の初期化が行われ、次のステップ（ST₁）では
生成装置（Ｂ）内の外部記憶装置（22）にフロッピディ
スク等に書込まれた標準刺激パターンをロードする。こ
の標準刺激パターンは健常者（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
プ検波し、このエンブロープ波形をサンプリングしたパ
ルス列を得て、このパルス列の各パルスの電圧振幅又は
パルス幅をデジタル値とした刺激パターンデータが記録
されている。この刺激パターンデータは、例えば、手で
コップを把持するすべての動作に対応したデータが記録
されている。次のステップ（ST₂）では生成装置（Ｂ）
と刺激装置（Ａ）並びに麻痺患者（12）間を接続するた
めにマルチプレクサ（11）と個々の麻痺患者（12）に埋
込まれた複数電極（13a）〜（13n）間を接続すると共
に、FESコンピュータ（５）と刺激パターン生成用コン
ピュータ（20）間をデータバス（23）で連絡する。そし
て、次のステップ（ST₃）では、生成装置（Ｂ）をコン
トロールして刺激装置（Ａ）のFESコンピュータ（５）
を介して麻痺患者（12）の個々の筋群を刺激すると共
に、刺激パルスの出力を変化させて個々の筋群のスレッ
シュホールドレベル及びマックスレベルを見つけ出す。
これは、タイマ（24）からの割込みを基にFES及び刺激
パターン生成用コンピュータ（５）及び（20）内のプロ
グラムに沿って自動的に見つけ出される。この動作を第
３図のフローチャート及び第４図のタイミングチャード
に基いて具体的に説明すると、先ず、上記初期化の段
階、即ちスタート（ST₀）では、マルチプレクサ（11）
内のスイッチ（S₁）及び（S₂）の状態は、第１図に示す
とおりになされており、ステップ（ST_3a）では、その状
態からまずマルチプレクサ（11）内のスイッチ（S₁）を
刺激データ出力側（ａ）に切換えたのち、FESコンピュ
ータ（５）からある一定の刺激パルス（ｐ）が１つの電
極例えば電極（13a）に出力される。この刺激パルス
（ｐ）は、タイマ（24）により所定周波数例えば20Hzと
同期して出力するようになされる。（このとき、刺激パ
ルス（ｐ）のパルス同期（Ｔ）は第４図に示すように50
msとなる）。１つの刺激パルス（ｐ）が電極（13a）に
対して出力されると、次のステップ（ST_3b）に進み、マ
ルチプレクサ（11）内のスイッチ（S₁）を筋電波形入力
側（ｂ）に切換え、今度は上記刺激パルス（ｐ）による
刺激部位の筋電波形（ｖ）を同じく電極（13a）により
抽出し、後段のA/D（15）において、上記アナログの筋
電波形（ｖ）を所定サンプリング周期（ｔ）に基いてデ
ジタル化したのち、データバス（17）を介してFESコン
ピュータ（５）に供給すると共に、FESコンピュータ
（５）からデータバス（23）を介して刺激データ生成用
コンピュータ（20）に供給する。このサンプリング周期
（ｔ）は、タイマ（24）により必要な筋電波形帯域とな
るような周期例えば周波数を数100〜数1000Hz即ち、数1
00μｓ〜数msに設定する。また、スイッチ（S₁）の切換
えタイミング幅（Ｈ）は、刺激パルスのパルス幅（ｈ）
よりもやや長めに設定され、タイミング周期（Ｓ）は、
刺激パルスと同じく50msに設定されている。その後、次
のステップ（ST_3c）に進み、サンプリングした筋電波形
（ｖ）を刺激データ生成用コンピュータ（20）内で演算
して所定レベル、この場合は、スレッシュホールドレベ
ルであるかどうかを判断する。判断基準は、例えばサン
プリングした筋電波形のマックス値と所定レベルとを比
較して、（マックス値＞所定レベル）であればスレッシ
ュホールドレベルと判断しステップ（ST_3d）に進む。反
対に（マックス値＜所定レベル）であればまだ刺激パル
ス出力が足りないということから、ステップ（ST_e）に
進んで刺激パルス出力を所定量増加させ、再びステップ
（ST_3a）に戻って刺激パルスを出力したのちステップ
（ST_3b）にて筋電波形をサンプリングし、次のステップ
（ST_3c）で再度スレッシュホールドレベルかどうかを判
断する。このルーチンは筋電波形（ｖ）がスレッシュホ
ールドレベルに達するまで続けられる。

一方、ステップ（ST_3d）に進むと、現在の刺激パルス
出力値を記憶手段（21）内のスレッシュホールドレベル
保存テーブル（21d）に格納する。格納の際、現在の電
極NOをインデックスとしてスレッシュホールドレベル保
存テーブル（21d）の所定アドレスに格納するようにす
る。その後、次のステップ（ST_3f）で刺激パルス出力を
所定量増加させ、次のステップ（ST_3g）で該パルスを出
力する。この場合も上記ステップ（ST_3a）と同様に、マ
ルチプレクサ（11）内のスイッチ（S₁）を刺激データ出
力側（ａ）に切換えて行なう。次のステップ（ST_3h）で
は上記ステップ（ST_3b）と同様にマルチプレクサ（11）
内のスイッチ（S₁）を筋電波形入力側（ｂ）に切換えた
のち、刺激部位の筋電波形（ｖ）をサンプリングする。
そして、次のステップ（ST_3i）で、サンプリングした筋
電波形（ｖ）がマックスレベルであるかどうかを判断す
る。判断基準は、例えば筋電波形のマックス値が一定間
隔ほぼ同値であるかどうかで判断する。即ち、筋電波形
（ｖ）の振幅が飽和した段階をマックスレベルと判断す
る。マックスレベルとして判断した場合は、ステップ
（ST_3j）に進み、マックスレベルでないと判断した場合
は、再びステップ（ST_3f）に戻り刺激パルス出力の増
加、刺激パルスの出力（ステップ（ST_3g））及び筋電波
形のサンプリング（ステップ（ST_3h））を同様に行なっ
て再度ステップ（ST_3i）にてマックスレベルかどうかを
判断する。このルーチンは、スレッシュホールドレベル
の設定のときと同様に筋電波形（ｖ）がマックスレベル
に達するまで設けられる。

一方、ステップ（ST_3j）に進むと、現在の刺激パルス
出力値を記憶手段（21）内のマックスレベル保存テーブ
ル（21e）に格納する。格納方法は、例えば上述したス
レッシュホールドレベル保存テーブル（21d）の場合と
同様に行なわれる。そして、次のステップ（ST_3k）で
は、スレッシュホールドレベル及びマックスレベルの設
定が全電極（13a），（13b）‥‥（13n）に対して行な
われたかどうかを判断する。全電極（13a），（13b）‥
‥（13n）に対して設定が済んでいない場合は、ステッ
プ（ST_3l）に進み、電極NOの更新及び刺激パルス出力の
初期化を行なうと共に、再びステップ（ST_3a）に戻って
上述と同様に該当電極に対しスレッシュホールドレベル
及びマックスレベルを設定して行く。

一方、全電極（13a），（13b）‥‥（13n）に対して
設定が済んでいる場合は、次のステップ（ST_3m）に進
み、タイマ（24）の動作を停止させると共に、刺激パル
ス出力を停止させたのち、第２図のフローチャートに示
すステップ（ST₄）に進む。このステップ（ST₄）では見
つけ出した個々の刺激部位に対するスレッシュホールド
レベル及びマックスレベルに合せて記憶手段（21）に記
憶してある標準刺激パターンレベルを患者個人に適合し
たパターンに修正する。例えば、スレッシュホールドレ
ベル保存テーブル（21d）及びマックスレベル保存テー
ブル（21e）からそれぞれ電極及び上記レベルに応じた
刺激パルス出力値を読出し、その出力値に基いて刺激デ
ータ領域（21a），（21b）及び動作プログラムデータ領
域（21c）内のデータを修正する。そして次のステップ
（ST₅）では記憶手段（21）の刺激データ領域（21a），
（21b）と動作プログラムデータ領域（21c）に修正して
格納したデータをデータバス（23）を通じてFESコンピ
ュータ（５）の記憶手段（６）の刺激データ領域（6
a），（6b）と動作プログラム領域（6c）に転送する。
この場合、動作プログラムデータも一緒に転送したが、
刺激パターンデータのみ転送させてもよい。次のステッ
プ（ST₆）では生成装置（Ｂ）と刺激装置（Ａ）との間
のデータバス（23）を切り離す。次のステップ（ST₇）
では記憶手段（６）内の記憶内容は、刺激パターンデー
タの修正又は設定が行なわれたので、特定の麻痺患者
（12）に刺激パルスを供給し例えば、手の把持動作等を
刺激装置単独で行ないエンド（ST₈）に至る。

上述の実施例ではすべての刺激パターンデータを設定
して移し変えた場合を説明したが、修正した部分の刺激
パターンデータのみ転送してもよく、或は動作プログラ
ムデータの一部を生成装置（Ｂ）内で修正し、修正部分
だけデータバス（23）を通じてFESコンピュータ（５）
の記憶手段（６）の動作プログラムデータ領域（6c）に
書き込む様にしてもよい。

次に、上記のように生成した刺激データに対する修正
の方法を説明する。

この生成データに対する修正の必要性は、例えば、刺
激装置（Ａ）を長期間使用していくと、患者（12）の筋
力が除々に回復し、そのため、スレッシュホールドレベ
ル及びマックスレベルが生成時のものと異なるレベルを
示すようになるからである。

さて、この修正方法は、基本的には上記生成手順と同
じであり、ただ異なるのは、ステップ（ST₁）が必要で
ないことだけであるため、その詳細は省略する。

尚、上記生成方法及び修正方法をステップ（ST₂）ま
で介添者が援助し、ステップ（ST₃）以降は患者（12）
自身で行なうようにしてもよい。この場合、検出手段、
例えば音声検出手段（1a）において患者（12）が“生
成”又は“修正”と発声し、FESコンピュータ（５）に
てその発声データを感知すると、タイマ（24）及び刺激
データ生成コンピュータ（20）を動作させ、ステップ
（ST₃）以降の手順を自動的に行なわせるようにする。
また、刺激装置（Ａ）と生成装置（Ｂ）との切離しは、
ステップ（ST₅）において、データの転送が完了した時
点で、完了を示すランプ又はアラームを出力させるよう
にし、介添者がそのランプ又はアラームに基いて刺激装
置（Ａ）と生成装置（Ｂ）とを切離すようにしてもよ
い。

次に、刺激装置（Ａ）の使用中での諸機能を説明す
る。

刺激装置（Ａ）の使用中では、第５図のタイミングチ
ャートに示すように、FESコンピュータ（５）により記
憶手段（６）内の刺激データをシリアルに刺激データ出
力手段（10）を介してマルチプレクサ（11）に供給し、
そしてこのマルチプレクサ（11）において、スイッチ
（S₂）を順に電極（13a）側、電極（13b）側‥‥電極
（13n）側に切換えることによって刺激データがパラレ
ルに電極（13a），（13b）‥‥（13n）に供給されるよ
うになされている。今、第１図に示すように、マルチプ
レクサ（11）内のスイッチ（S₂）が電極（13a）側、ス
イッチ（S₁）が筋電波形入力側（ｂ）にあるとき、例え
ば刺激パルス（ｐ）を電極（13a）に供給する場合、ス
イッチ（S₁）を刺激データ出力側（ａ）に切換えたの
ち、FESコンピュータ（５）より刺激パルス（ｐ）を電
極（13a）に供給し、次いで、スイッチ（S₁）を筋電波
形入力側（ｂ）に切換えて、刺激パルス（ｐ）により反
応した刺激部位の筋電波形（ｖ）を同一電極（13a）及
び筋電波形入力手段（16）を介してサンプリングすると
共に、FESコンピュータ（５）において、サンプリング
した筋電波形（ｖ）をデータバス（17）を介して表示装
置（18）又は記録装置（19）に出力する。そして、例え
ば表示装置（18）においては、該当電極NOと共にサンプ
リングした筋電波形（ｖ）を表示する。所定時間（ｌ）
後、マルチプレクサ（11）内のスイッチ（S₁）を刺激デ
ータ出力側（ａ）に切換えると共に、スイッチ（S₂）を
今度は電極（13b）側に切換たのち、FESコンピュータ
（５）から電極（13b）に対して刺激パルス（ｐ）を出
力する。出力後、スイッチ（S₁）を筋電波形入力側
（ｂ）に切換えると共に、電極（13b）から筋電波形
（ｖ）をサンプリングして上述と同様に表示装置（18）
又は記録装置（19）に筋電波形（ｖ）を表示又は記録す
る。これらの動作を電極（13n）まで繰り返し行ない、
電極（13n）が終了すると再び電極（13a）に戻ってパル
ス出力、筋電波形のサンプリング及び筋電波形の表示又
は記録を行なう。

このように、筋電波形を表示装置（18）又は記録装置
（19）によってモニタすることにより、後述する如く患
者（12）の筋肉疲労度、筋力回復度を定量的に判断する
ことができると共に、電極（13a），（13b）‥‥（13
n）の断線等のトラブルを容易に知ることができる。

即ち、筋肉疲労度の判断については、第６図のフロー
チャートに示すように、ステップ（ST₁₁）にて刺激パル
ス出力を行なった後、次のステップ（ST₁₂）にて筋電波
形（ｖ）をサンプリングし、次のステップ（ST₁₃）にて
ある所定のパルス出力を基準として監視し、該パルス出
力に対する筋電波形（ｖ）の出力が減少している場合、
疲労と判断し、次のステップ（ST₁₄）に進む。ステップ
（ST₁₄）では例えば表示装置（18）において、該当電極
NOと共にその電極NOに対応する筋電波形が表示されてい
る状態で、電極NOを色替え又は電極NOの近傍に“疲労”
という文字を表示させて患者又は介添者に知らせるよう
にする。この場合、刺激装置（Ａ）の使用を一時中断又
はFESコンピュータ（５）にてパルス出力を停止するよ
うにして、患者に対し無理な刺激を与えないようにす
る。

一方、筋電波形（ｖ）の出力が減少していない場合
は、まだ疲労していないと判断し、刺激装置（Ａ）の使
用を続行する。この判断は全電極（13a），（13b）‥‥
（13n）に対して行なわれる。

次に、筋力回復度の判断については、第７図のフロー
チャートに示すように、ステップ（ST₂₁）にて刺激パル
ス出力を行なった後、次のステップ（ST₂₂）にて筋電波
形（ｖ）をサンプリングし、次のステップ（ST₂₃）にて
ある所定のパルス出力を基準として監視し、該パルス出
力があったときの筋電波形の例えばマックス値を記憶手
段（６）内のトレンドデータファイル（6d）に格納す
る。格納方法は、例えば電極NO及び日時をインデックス
としてトレンドデータファイル（6d）の該当アドレスに
格納する。このトレンドデータファイル（6d）は、全電
極（13a），（13b）‥‥（13n）に対応してそれぞれ１
か月分のデータが格納できる程度の容量を有する。

そして、表示装置（18）において、トレンドグラフ及
び対象電極NOを要求したとき、電極NOをインデックスと
してトレンドデータファイル（6d）の該当アドレスから
１か月分のトレンドデータを読出し、トレンドグラフ編
集用プログラムにおいて編集して、表示装置（18）に、
例えば第８図に示すようなトレンドグラフを表示させる
ようにする。縦軸の筋電積分値は、所定パルス出力に対
する筋電波形のマックス値の経過を示したもので、筋力
が回復するに従ってその経過曲線は右上りの勾配をとる
ことになる。また、横軸には時間をとってある。尚、こ
の経過曲線は、データの修正時期の目安としても機能す
る。即ち、経過曲線が除々に上昇していくと、現在のス
レッシュホールドレベル及びマックスレベルが生成時の
レベルと変わっている可能性があるからである。従っ
て、修正の必要があると思われるマックス値変化量の値
を予め決めておき、経過曲線のマックス値の変化量がそ
の値に達したとき“修正必要”というメッセージを画面
に表示させるようにしてもよい。

次に、電極の断線等のハードウェアチェックについて
は、第９図のフローチャートに示すように、ステップ
（ST₃₁）にて刺激パルス出力を行なったのち、次のステ
ップ（ST₃₂）にて筋電波形（ｖ）をサンプリングし、次
のステップ（ST₃₃）にて筋電波形（ｖ）が正常にサンプ
リングされたかどうかを判断する。その判断基準は、例
えばある電極が断線している場合、その電極に対応する
刺激部位は反応しない又は反応したとしてもその筋電波
形（ｖ）は入力されてこないため、その刺激部位に関す
る筋電波形（ｖ）は刺激パルスに対して正規の位置で反
応した筋電波形とはならない。この場合、異常と判断
し、次のステップ（ST₃₄）に進む。このステップ（S
T₃₄）では、表示装置（18）において、該当電極NOと共
に、その電極NOに対応する筋電波形（ｖ）が表示されて
いる状態で、上記電極NOを例えば赤色に色替えすると共
に、点滅させるようにしてその断線故障を患者又は介添
者に伝えるようにする。また、好ましくは、上記表示と
共に、警報を出力させるようにする。この判断は、全電
極（13a），（13b）‥‥（13n）に対して行なわれる。

上述の如く本例によれば、刺激パルス出力の休止時間
を利用して同一電極からその刺激部位に関する筋電波形
をサンプリングするようにしたので、スレッシュホール
ドレベル及びマックスレベルを刺激データ生成コンピュ
ータ（20）において、客観的に定量的に判断することが
可能となり、その結果、上記レベルの設定及び個々の患
者に適合した刺激データの生成を自動的に行なうことが
でき、レベル設定及びデータ生成に対する省力化を図る
ことができる。

また、刺激装置（Ａ）の使用による患者の筋力強化に
伴なう定期的なデータ修正も上記生成の場合と同様に自
動的に行なえ、データ修正に対する省力化をも図ること
ができる。

また、刺激装置（Ａ）の使用時、筋電波形（ｖ）をFE
Sコンピュータ（５）を介して後段の表示装置（18）又
は記録装置（19）にモニタさせることにより患者の筋肉
疲労度、筋力回復度等を定量的に判断できると共に、電
極の断線等のトラブルを容易に発見することが可能とな
る。

また、上記実施例では刺激用電極（13a），（13b）‥
‥（13n）から筋電波形（ｖ）を取出すようにしたの
で、電気刺激による刺激部位の反応を見るためのセンサ
を新たに設ける必要がなく、そのため、患者に生理的負
担をかけることがない。

尚、上記実施例では、筋電波形を刺激用電極（13
a），（13b）‥‥（13n）から取出すようにしたが、そ
れらの電極の近傍に配された別の電極を介して取出すよ
うにしてもよい。

〔発明の効果〕

本発明は、叙上の如く構成させたので、電気刺激に対
する刺激部位の反応を客観的に定量的に知ることができ
るようになり、刺激部位の電気刺激に対する各種レベル
の検出及び個々の患者に適合する刺激データの生成の省
力化を図ることができると共に、刺激装置使用時の安全
性の向上、患者の筋力強化に伴なうデータ修正の簡略化
をも図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例に係る刺激装置の構成を示すブロック
図、第２図は刺激データの生成手順を示すフローチャー
ト例、第３図はレベル設定手順を示すフローチャート
例、第４図はデータ生成時における刺激パルス出力と筋
電波形サンプリングのタイミングチャート、第５図は刺
激装置の使用時における刺激パルス出力と筋電波形サン
プリングのタイミングチャート、第６図は筋肉疲労度の
モニタ手順を示すフローチャート例、第７図は筋力回復
度のモニタ手順を示すフローチャート例、第８図はトレ
ンドグラフの一例を示す図、第９図は電極の断線等のモ
ニタ手順を示すフローチャート例、第10図は従来例を示
すブロック図である。（Ａ）は刺激装置、（Ｂ）は生成装置、（４）は信号処
理手段、（５）はFESコンピュータ、（６）は記憶手
段、（10）は刺激データ出力手段、（11）はマルチプレ
クサ、（12）は麻痺患者、（13）は電極、（16）は筋電
波形入力手段、（17）はデータバス、（18）は表示装
置、（19）は記録装置、（20）は刺激パターン生成用コ
ンピュータ、（21）は記憶手段、（22）は外部記憶装
置、（23）はデータバス、（24）はタイマである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者半田康延宮城県仙台市大和町２―１―９ (72)発明者星宮望宮城県仙台市川内（無番地）川内住宅 11―106 (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59−146664（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−160455（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−217174（ＪＰ，Ａ) 特開平１−139078（ＪＰ，Ａ) 実開平１−87749（ＪＰ，Ｕ) 実開平１−87753（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) A61N 1/36

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】麻痺患者の残存する機能動作を検出してデ
ジタル化した制御信号を機能的電気刺激コンピュータに
供給し、該制御信号により上記機能的電気刺激コンピュ
ータ内の記憶手段に格納した刺激データを刺激パルスと
して出力し、上記麻痺患者に埋込まれた複数の電極を刺
激して麻痺機能を働かせるための刺激装置において、上記刺激パルスの出力休止時間毎に、刺激パルスにより
刺激された部位の筋電波形を同一電極又は該電極近傍に
配された別の電極を介して抽出するようにしたことを特
徴とする刺激装置。