JP4401057B2 - 創傷治療のための電気的刺激システム - Google Patents

Description

【０００１】
【技術分野および発明の背景】
本発明は、損傷を受けた、ヒトの組織を含む動物組織の治癒を、その組織内に電流を伝播させることにより促進する方法に関する。特に、本発明は、損傷組織内に電流を伝播させることにより、褥瘡などの慢性創傷の治癒を促進する方法および処置に関する。
【０００２】
Ｗｉｌｌｉａｍｓに付与された米国特許第４,１１７,８４６号には、使い捨て式皮膚誘電電極アセンブリとそのために患者の皮膚上で使用する電極とが開示されている。この電極アセンブリには、電解質パッド、電極および接着剤パッドが含まれる。
【０００３】
上述の特許では、こうした電極を、電気外科、経皮神経刺激を利用した医学的ジアテルミ（熱透過）および鎮痛、折れた骨および破砕した椎骨に対する適した治療の設定補助、および脊椎湾曲の改善などのさまざまな電気治療に使用できることが教示されている。
【０００４】
この種の電極はまた、損傷した神経系の生理的機能を回復するために神経あるいは神経経路を直接刺激する電気パルスの伝達に利用可能である。米国特許第４,１１７,８４６号には、この種の電極アセンブリを用いて、傷ついた組織、痛めた組織あるいは変位した組織の治癒を向上あるいは促進するために電流を印可できることが教示されている。長時間にわたり、高周波電流および、場合によって低電圧ＤＣ電流を印可すると、褥瘡あるいはとこずれ、外科的切開部分、皮膚潰瘍および裂傷の治癒が早まる。
【０００５】
高周波電流の印可について述べている米国特許第４,１１７,８４６号とは反対に、Ｆｕｌｋｅｒｓｏｎ等に付与された米国特許第４,７３８,２５０号には、離間した電極間で、生きている動物組織の損傷領域全体に低周波数で双極性である電圧波形を加えることにより、その領域内の生存可能な細胞の代謝活動を増進して治癒を加速する医療電気装置が開示されている。この電流をモニタし、この結果を用いて、電流の大きさを所望のパラメータ内とするように電圧波動の大きさを制御する。加えられる電圧波動および電流の周波数、波形および電圧はすべて、通常の生きている細胞を損傷し得るレベルを下回るものである。
【０００６】
米国特許第４,７３８,２５０号によれば、上述のように代謝活動を高めると、少なくとも、アデノシン三リン酸（ＡＴＰ）の生成、細胞タンパク質合成量の増加、細胞膜透過システムの改善およびコラーゲン生成の加速というプラスの利点が得られる。
【０００７】
米国特許第４,７３８,２５０号にはさらに、この電気治療信号により、細胞が損傷を受けたときに現れる遊離基の密度が低下させることが開示されている。この遊離基は細胞膜を分断して損傷をさらに悪化させることで周知であるため、本発明の教示内容によりその密度が低下させれば、電流体自体で細胞を損傷する、あるいは治療中の生きている組織を他の方法で傷つけることなく、損傷の継続を削減あるいは回避しやすくなる。
【０００８】
米国特許第４,７３８,２５０号により開示されている電気治療信号は、約２０〜９００μＡの電流、およびそれに伴うゼロ〜３０ボルトの電圧が特徴となっている。さらに、２０〜６００μＡの電流で良好な結果が得られ、５００〜６００μＡであれば最適な結果が得られることも開示されている。電流フローがおよそ１０００μＡ〜１ミリアンペアになると、このフロー経路内の細胞を破壊してしまうことがわかっている。
【０００９】
米国特許第４,７３８,２５０号にはまた、約０．１〜１５Ｈｚの治療信号周波数が教示されている。しかしながら、約０.１〜１５Ｈｚという比較的広い周波数範囲にひきかえ、米国特許第４,７３８,２５０号では、利用する波形の周波数の範囲は、極めて低い周波数から１Ｈｚをわずかに下回る周波数の間で可変であることがさらに開示されている。０．１〜０．９Ｈｚの間の周波数で良好な結果が得られ、周波数が０．５Ｈｚの場合に最適な結果が得られている。
【００１０】
印可される波形形態は双極性である。この発明の第１の実施形態において、治療信号の電圧は、治療信号の電流が予め定められた値に至るまで、各治療信号時間中、直線状に上昇する。この発明の第２の実施形態における電圧は、電流が予め定められた値に至るまで、各治療信号時間中、指数関数的に非直線状に上昇する。
【００１１】
Ｗｉｌｌｉａｍｓに付与された米国特許第４,１１７,８４６号で強調されているのは、電気パルスを得るために不可欠な電極アセンブリのハードウェア構成要素（鎮痛から電気外科に至るまで、多数のさまざまな種類の電気治療を適用するため）であり、褥瘡などを治癒する効果的な処置についてではない。
【００１２】
同様に、Ｆｕｌｋｅｒｓｏｎ等に付与された米国特許第４,７３８,２５０号では、電気パルスを得るため電気医療機器の構成要素が重点的に扱われている。米国特許第４,７３８,２５０号ではまた、組織の損傷領域の治癒を促進する、電圧の大きさ、電流の大きさ、周波数などを含むさまざまな電気波動特性の適切な範囲についても議論されている。しかしながら、治療処置についてはほとんど議論されていない。開示されている治療活性化周期は約２０秒〜２０分であり、患部周囲のさまざまな部分に電極を配置し直すことが可能であると教示されている。
【００１３】
米国特許第４,７３８,２５０号により教示されている２０秒〜２０分という６０倍までに及ぶ治療活性化時間は範囲が広すぎるため、治療を施す実際の目安とは実質的になっていない。従来技術を実施する際、医師は適した治療時間を想像しなければならず、その結果、ほぼ必ず治療が足りないあるいは治療のし過ぎとなる。さらに、治療処置による効果が現れるまで、治療処置を数日間継続する場合もある。
【００１４】
以上のみならず、他の従来技術における不足点により、上述した治療システムおよび方法は、本願発明者の知る限り、これまで褥小の治療には実施されていない。こうした従来技術および方法は一般的なものではないと言えるかもしれない。褥瘡を治すための効果的な治療でこれまで知られているものはないことを強調せねばなるまい。切断術の専門家であるＴ.ＭｃＮａｍａｒａによれば、治療は、バルーンによる血管形成術あるいはバイパス形成術などの血瘤を改善するための介入処置を組み合わせた創傷管理（患部を清潔に保ち、抗生物質を投与）から成っている（Ｄｒ.Ｔｈｏｍａｓ ＭｃＮａｍａｒａ著、「Ｎｏｎ-Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｔｏ Ｈｅａｌ Ｆｏｏｔ Ｕｌｃｅｒｓ, Ｐｒｅｖｅｎｔ Ａｍｐｕｔａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｌｉｅｖｅ Ｌｅｇ Ｐａｉｎ」、ＷｅｂＭＤ、１９９９年）。このように、上述のシステムおよび方法（電気波形を適用）が実施されてきていないという事実は、これが褥瘡治療に有効ではないことを明白に示している。
【００１５】
したがって、得られればかなり有利になる、褥瘡などの治癒を促進する有効な方法および処置が要望されていることは明らかである。さらに、損傷組織に電流を伝播させることにより、単純で安価な治療を得られれば、特に有利となる。施されている各治療に対する身体からの生体フィードバックに合わせられる適合可能な方法を得られれば、さらに有利である。最後に、褥瘡に苛まれている人々の一般に虚弱な状態を考慮して、穏やかで非侵襲性の方法が得られれば極めて有利である。
【００１６】
【発明の概要】
本発明の一態様によれば、（ａ）治療対象である、電気的活動が実質的にゼロの領域を含む創傷の対向する側部上に、健康組織に接触した状態で、一対の離間した電極を配置するステップと、（ｂ）２Ｈｚ〜１０Ｈｚの周波数で電極間に体外双極性電圧波形を形成することにより、電極間の経皮電流フローを体外から誘導するステップとを含む創傷治療方法が得られる。
【００１７】
記載の好適実施形態における別の特徴によれば、その創傷は褥瘡である。
【００１８】
記載の好適実施形態における別の特徴によれば、電極間の体外双極性電圧波形の周波数は２Ｈｚ〜５Ｈｚである。
【００１９】
記載の好適実施形態における別の特徴によれば、その体外双極性電圧波形は、正電圧の半サイクルと負電圧の半サイクルとを含み、その正電圧の半サイクルおよび負電圧の半サイクルのうち、少なくとも一方が少なくとも２つのピークを含む。
【００２０】
本発明のもう１つの態様によれば、（ａ）電気的活動が実質的にゼロである領域を含む創傷の対向する側部上に、健康組織に接触した状態で、一対の離間した電極を配置するステップと、（ｂ）電極間に、少なくとも１つの電気的に活動状態にある創傷による特徴的な固有出力電圧波形を実質的に模倣するように設計された波形を含む一連の電圧波形を形成することにより、電極間の経皮電流フローを体外から誘導するステップとを含む、一連の電圧波形を印可することにより創傷を治療する方法が得られる。
【００２１】
記載の好適実施形態における別の特徴によれば、電気的活動が実質的にゼロである創傷は褥瘡である。
【００２２】
記載の好適実施形態における別の特徴によれば、その一連の電圧波形は、少なくとも１つの双極性波形を含む。
【００２３】
記載の好適実施形態における別の特徴によれば、その一連の電圧波形は、少なくとも１つの非対称波形を含む。
【００２４】
記載の好適実施形態における別の特徴によれば、その一連の電圧波形のピーク数は、５０〜１０,０００ピーク／秒である。
【００２５】
記載の好適実施形態における別の特徴によれば、その一連の電圧波形のピーク数は、２００〜５,０００ピーク／秒である。
【００２６】
記載の好適実施形態における別の特徴によれば、その一連の電圧波形のピーク数は、４００〜２,０００ピーク／秒である。
【００２７】
記載の好適実施形態における別の特徴によれば、その一連の電圧波形は、電圧ピークが３〜１０ボルトである少なくとも１つの波形を含む。
【００２８】
記載の好適実施形態における別の特徴によれば、その少なくとも１つの電気的に活動状態にある創傷は治療を受ける患者の創傷である。
【００２９】
記載の好適実施形態における別の特徴によれば、その少なくとも１つの電気的に活動状態にある創傷は複数の電気的に活動状態にある創傷であり、その特徴的固有出力電圧波形は、複数の創傷による出力電圧波形の平均を含む。
【００３０】
記載の好適実施形態における別の特徴によれば、この治療方法は、ステップ（ｂ）の前に、（ｃ）少なくとも１つの電気的に活動状態にある創傷の出力電圧波形から抽出された一連の電圧波形を提供するステップをさらに含む。
【００３１】
記載の好適実施形態における別の特徴によれば、その一連の電圧波形は、周波数が２Ｈｚ〜３０Ｈｚである体外双極性電圧波形をさらに含む。
【００３２】
記載の好適実施形態における別の特徴によれば、その体外双極性電圧波形の周波数は２Ｈｚ〜１０Ｈｚである。
【００３３】
記載の好適実施形態におけるさらに別の特徴によれば、その体外双極性電圧波形の周波数は２Ｈｚ〜５Ｈｚである。
【００３４】
記載の好適実施形態におけるさらに別の特徴によれば、その一連の電圧波形は、実質的に繰返しの連続である。
【００３５】
本発明のもう１つの態様によれば、（ａ）治療を受ける患者にある、電気的活動が実質的にゼロである領域を含む創傷の対向側部上に健康組織に接触した状態で、一対の離間した電極を配置するステップと、（ｂ）電極間に少なくとも１つの電圧波形を形成することにより、電極間の経皮電流フローを体外から誘導および維持するステップと、（ｃ）自立的な電気的活動について、その創傷をモニタするステップとを含む、創傷治療方法が得られる。
【００３６】
記載の好適実施形態における別の特徴によれば、電気的活動が実質的にゼロである領域は、褥瘡である。
【００３７】
記載の好適実施形態におけるさらに別の特徴によれば、その電圧波形の周波数は、２Ｈｚ〜５Ｈｚである。
【００３８】
記載の好適実施形態におけるさらに別の特徴によれば、その電圧波形の周波数は、１６Ｈｚ〜３０Ｈｚである。
【００３９】
記載の好適実施形態におけるさらに別の特徴によれば、その電圧波形は双極性である。
【００４０】
記載の好適実施形態におけるさらに別の特徴によれば、その電圧波形は実質的にサイクル形態であり、このサイクル形態は、正電圧の半サイクルと負電圧の半サイクルとを含み、その正電圧の半サイクルおよび負電圧の半サイクルのうち、少なくとも一方が少なくとも２つのピークを含む。
【００４１】
記載の好適実施形態におけるさらに別の特徴によれば、経皮電流フローは、少なくとも５分間維持される。
【００４２】
記載の好適実施形態におけるさらに別の特徴によれば、経皮電流フローは、少なくとも２５分間維持される。
【００４３】
記載の好適実施形態におけるさらに別の特徴によれば、その自立的な電気的活動が波形により特徴づけられ、その治療処置は、（ｄ）自立的な電気的活動が検知されたら、電極間に形成されている電圧波形を、その自立的な電気的活動の波形に実質的に合致するように設定するステップと、（ｅ）ステップ（ｂ）を再度行なうステップとをさらに含む。
【００４４】
記載の好適実施形態におけるさらに別の特徴によれば、その自立的な電気的活動が波動周波数により特徴付けられ、その治療処置は、（ｄ）自立的な電気的活動が検知されたら、電極間に形成されている電圧波形を、その自立的な電気的活動の波動周波数に実質的に合致するように設定するステップと、（ｅ）ステップ（ｂ）を再度行なうステップとをさらに含む。
【００４５】
記載の好適実施形態におけるさらに別の特徴によれば、その自立的な電気的活動が波動強度により特徴付けられ、その治療処置は、（ｄ）自立的な電気的活動が検知されたら、電極間に形成されている電圧波形を、その自立的な電気的活動の波動強度に実質的に合致するように設定するステップと、（ｅ）ステップ（ｂ）を再度行なうステップとをさらに含む。
【００４６】
記載の好適実施形態におけるさらに別の特徴によれば、その自立的な電気的活動は、波形、波動周波数および波動強度により特徴付けられ、その治療処置は、（ｄ）自立的な電気的活動が検知されたら、電極間に形成されている電圧波形を、その自立的な電気的活動の波形、波動周波数および波動強度に実質的に合致するように設定するステップと、（ｅ）ステップ（ｂ）を再度行なうステップとをさらに含む。
【００４７】
記載の好適実施形態におけるさらに別の特徴によれば、その自立的な電気的活動が健康組織の自立的な電気的活動に実質的に類似するまで、ステップ（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）は繰り返される。
【００４８】
記載の好適実施形態におけるさらに別の特徴によれば、ステップ（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）は、治療処置の時間内全体わたり繰返し行なわれる。
【００４９】
記載の好適実施形態におけるさらに別の特徴によれば、その治療方法は、ステップ（ｂ）の前に、（ｃ）少なくとも１つの電気的に活動状態にある創傷の出力電圧波形から抽出された少なくとも１つの電圧波形を提供するステップをさらに含む。
【００５０】
本発明のさらに別の態様によれば、（ａ）治療対象である、電気的活動が実質的にゼロである領域を含む創傷の対向する側部上に健康組織に接触した状態で、一対の離間した電極を配置するステップと、（ｂ）電極間に体外電圧波形を形成することにより、電極間の経皮電流フローを体外から誘導および維持するステップと、（ｃ）自立的な電気的活動について、その領域をモニタするステップと、（ｄ）自立的な電気的活動が持続されていなければ、ステップ（ｂ）を再度行なうステップとを含む、創傷治療方法が得られる。
【００５１】
記載の好適実施形態における別の特徴によれば、その自立的な電気的活動が永久的に持続されまで、ステップ（ｄ）を実施する。
【００５２】
記載の好適実施形態におけるさらに別の特徴によれば、その自立的な電気的活動は、経皮電流フローが終了した後、少なくとも５分間持続される。
【００５３】
記載の好適実施形態におけるさらに別の特徴によれば、その自立的な電気的活動は、経皮電流フローが終了した後、少なくとも３０分間持続される。
【００５４】
記載の好適実施形態におけるさらに別の特徴によれば、その自立的な電気的活動は、経皮電流フローが終了した後、少なくとも９０分間持続される。
【００５５】
記載の好適実施形態におけるさらに別の特徴によれば、治療処置の時間内全体わたり、あるいはその大部分の時間にわたり、その自立的な電気的活動の少なくとも１つの様相が電極間で再生および形成される。
【００５６】
本発明は、創傷の治癒経過を迅速かつ正確に観察および評価できる、褥瘡などの治療に対する実用的な方法を提供することにより、既存技術の欠点に対処するものである。結果的に、患者の個々の必要性およびその創傷状態にしたがって、この治療を方向付け、適応させることができる。
【００５７】
本発明を、例証としてのみ、本明細書において添付の図面を参照しながら説明する。ここで具体的に図面を詳細に見ていくが、ここに示した詳細は例証としてのみ図示したもので、本発明の好適実施形態を例示して説明することのみを目的としており、本発明の原理および概念上の態様を最も有益かつ容易に理解できると考えられる説明を提供するために盛り込んだものであることを理解されたい。この点について、本発明に対する基本的理解に必要である以上に本発明の構造細部を詳細に示してはいないが、当業者であれば、図面と合わせた説明により、実際には本発明をさまざまな形態として具体化できることは明白であろう。
【００５８】
【好適実施形態の説明】
本発明による、損傷組織内に電流を伝播させることにより褥瘡治癒を促進する方法および処置の原理および処置は、図面および以下の説明を参照すると、よりよく理解できるであろう。
【００５９】
この治療のメカニズムは、これに限定するものではないが、さまざまな種類の創傷および疾患を身体が処置する方法を発見したことに基づいている。脳は、神経系を介してさまざまな身体部分に電気信号を送信している。損傷組織があると認識された領域には、特定の形態および周波数の特殊信号が送出される。この信号の周波数、形状および強度は、個人別、また疾患別にさまざまに変化し得るが、大変強力な共通基準もある。
【００６０】
神経系の情報収集部分からは、身体およびその周囲の状態について、絶えず更新された大量のデータが得られる。感覚器官により、外界についての詳細な映像がもたらされるが、身体の活動および状態をモニタするセンサーも身体内には多く存在している。固有受容器として周知のこうしたセンサのいくつかは、筋肉、関節、靱帯および腱の中で発見されている。例えば、筋肉内の固有受容器は、筋肉がどれだけ収縮したかを中枢神経に知らせ、痛みも出す。
【００６１】
他の専門センサは、血液循環、呼吸および消化をモニタする。圧受容器は、身体の大動脈内の血圧を測定し、化学受容器は血液内の酸素および二酸化炭素量を分析する。肺および気道には伸張受容器が含まれており、心臓の活動は、心房および心室内の専門受容器がモニタしている。
【００６２】
このセンサが細かい電気パルスとしてメッセージを中枢神経系に送信する。各センサは、神経細胞あるいは「軸索」の延長突起部分である樹状突起と呼ばれる長い線維に付着している。神経１本ずつに数千もの樹状突起が含まれ、これが互いに束として集まることにより１本の神経を形成しており、この複合構造全体がセンサから脊髄へとつながっている。
【００６３】
脊髄の横断面を見ると、中央は灰色領域でそれを白い物質が包囲している。この灰色物質は神経細胞およびその接続部分からなっており、白い物質には、脳の特定箇所に続く策として配置された神経繊維が含まれている。身体のさまざまなセンサから收集された情報は、脊髄のこの灰色物質内に入り、ここで種類別に組織化された後、上述の神経繊維策を介して、脳内中枢神経の指令センターまで中継される。
【００６４】
組織の特定領域が損傷を受けると、脳は、その局部センサから伝達された「ピンチ信号」を認識し、それに応じた治癒処置を管理および指示する。脳の管理機能には、電気パルスとして患部および必要であれば身体の他の器および部分にも送信される「指示」を連続的に伝達することが含まれる。この指示の例として、患部への血液供給を増加させる指示が挙げられる。本願発明者により、褥瘡の挙動が他の種類の創傷、潰瘍などとは全く異なることがわかっている。褥瘡では、神経細胞を含む組織が失活しているため、すべての電気的活動が完全に遮断されている。脳との連絡が失われている、あるいは大きく損なわれているため、治癒努力がかなり妨げられ、その結果、より局部的かつ非組織的に治癒努力がなされることになる。
【００６５】
その上、中枢神経系を介する交信は褥瘡領域のみで失われているわけではない。往々にして、褥瘡の比較的小さな領域において交信が遮断されていることにより、神経系の同じ「中継ステーション」に属する他の神経経路との交信や電気的活動が徐々に中断されていく。場合によっては、老人および身体防衛力の弱った人々では特に、局部的な褥瘡が、四肢全體を切断しなければならないまでに拡大する危険性がある。
【００６６】
本願発明者によるいくつかの発見が、本明細書に記載した本発明につながった。さまざまな測定技術および濾波技術を用いて創傷領域のパターン化された電気的活動を分離することにより、多数の患者について多数のさまざまな創傷（刺創、切り傷、熱傷など）からの電気的活動を測定し、特徴付けることができた。驚くべきことに、これらの電気的活動には、特徴的な共通点のあることがわかった（ただし、広範な違いもある）。これらの特徴について、以下に詳述する。
【００６７】
さらに、褥瘡などの慢性創傷には特有の電気的活動がないことが本願発明者により発見されている。最後に、身体の電気「言語」をこうした慢性創傷に印可して、死活創傷を電気的に活動的な領域へと刺激し、最終的には通常に機能する皮膚へと回復させられることが本願発明者により発見されている。
【００６８】
周知の従来技術すべてが、本願発明者らの自由裁量による構成概念を表す刺激について開示していたことを強調せねばなるまい。
【００６９】
本発明の一態様による電気波動は本質的に、脳が通常生成し、脳から損傷組織へ伝達される波動を模倣したものである。脳からの電気的活動が一切ないため、本発明により、その損傷領域に、脳から神経系を介して伝達される電気信号と機能的観点から実質的に同じ電気信号を供給する。すると身体がこの信号を「認識」して、適切な治癒反応を起こす。最終的に、活力の名残が損傷領域に戻り、この領域の電気的活動が、体外からの電気刺激を追加付与しなくとも持続するようになる。神経系経路に沿った交信が回復すると、脳はまた、患部に電気信号を送信することができ、これは、身体が基本的にその治癒を身体の力だけで促進できることを意味している。
【００７０】
本発明の少なくとも１つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明が、以下に説明あるいは図面に図示する構造細部および構成要素配置の適用に制限されるものではないことを理解されたい。本発明には他の実施形態も可能であり、本発明はさまざまな方法で実践あるいは実行可能である。また、本明細書で用いる言回しおよび用語は、説明のためであり、制限として解釈されるものではないことを理解されたい。
【００７１】
ここで図面を参照すると、図１は、時間（秒）に対する電圧（ボルト）を表した、従来技術による電圧波形のグラフである。Ｆｕｌｋｅｒｓｏｎ等に付与された米国特許第４,７３８,２５０号には、電圧が、予め定められた電流に到達するまで、直線状に上昇し１０、その後、選択した周波数により決められた半サイクルである治療の単一時間サイクル終了時まで維持される２０、いわゆる「方形波」が開示されている。ここでは、周波数０．５Ｈｚが、２秒の１サイクルあるいは１秒の半サイクル３０に相当する。
【００７２】
また、米国特許第４,７３８,２５０号には、「修正型平方波」と呼ばれる類似の波形が開示されている。この場合、電圧は、予め定められた電流が予め定められたレベルに到達するまで指数関数として上昇し、その後、電圧は、治療信号時間半サイクルの終了時まで維持される。
【００７３】
上述の特許にはさらに、周波数が約０.１〜１５Ｈｚの範囲である治療信号が教示されている。しかしながら、約０.１〜１５Ｈｚという比較的広い周波数範囲にひきかえ、上述の特許では、利用する波形の周波数の範囲は、極めて低い周波数から１Ｈｚをわずかに下回る周波数の間で変更可能であることが開示されている。０．１〜０．９Ｈｚの間の周波数で良好な結果が報告されており、周波数が０．５Ｈｚの場合に最適な結果が得られている。
【００７４】
本発明による電気波動と従来技術による電気波動との違いは、身体内の治癒過程の背景を観察するとより完璧に理解できる。本発明による電気波動は、脳が損傷組織に通常伝達する波動と極めてよく似ているため、身体はその信号を「認識」して、適した治癒反応および支援を供給する。上記理論に制約されるつもりはないが、これらの「固有波形」の形態、強度および／または周波数を模倣する、あるいは実質的の模倣することにより、創傷の治癒経過が大幅に改善されることがわかっている。具体的に言えば、この「固有波形」を適用することは、身体の治癒努力を蘇らせるために極めて重要であることがわかっている。
【００７５】
この理由から、電気波動の形状は極めて重要である。米国特許第４,７３８,２５０号に開示されている直線状あるいは滑らかな波形は、脳から通常生成されて中枢神経系を介して伝達される波形には類似していないため、電場が患部に伝播されてもその効果は非常に限られてしまう。
【００７６】
以下に添付する明細書および請求の範囲内において本明細書でいう「ピーク」とは、最大の電圧絶対値を有し、そこからゼロ電圧線に向かって傾斜している電圧の半サイクル部分をいう。
【００７７】
以下に添付する明細書および請求の範囲内において本明細書でいう「実質的に周期的な電圧波形」とは、さまざまなピークからなり、反復する波形をいう。この波形はサイクル間で同じである必要はなく、波形内の小さな変化がむしろ好ましい場合もあるが、この波形は全体として反復している。
【００７８】
以下に添付する明細書および請求の範囲内において本明細書でいう「電気的活動が実質的にゼロである創傷」とは、その自立的な電気的活動が健康組織あるいは化膿していない創傷のものより極端に低いか、その電気的活動が実質的に自立的（すなわち体外刺激および／または異質刺激がない）でないかのいずれかの種類の創傷をいう。褥瘡は、電気的活動が実質的にゼロである創傷の一般的な例である。
【００７９】
医学的に「褥瘡」とは、患部への血液供給が制限されていることと極めて関連性の高い皮膚損傷領域および時として潰瘍領域をいう。このように血液が制限されてしまう直接の原因は通常、その患部領域が常に圧迫されていることである。以下に添付する明細書および請求の範囲内において本明細書でいう「褥瘡」とは、上述した皮膚損傷および潰瘍をさすが、これらに限定するものではない。
【００８０】
以下に添付する明細書および請求の範囲内において本明細書でいう「自立的な電気的活動」とは、体外刺激あるいは異種刺激がなくとも身体により持続されている電気的活動をいう。
【００８１】
以下に添付する明細書および請求の範囲内において本明細書でいう「電気的に活動状態にある創傷」とは、刺創、切り傷、擦り傷を含み、これらに限定するものではない、自立的な電気的活動を有する創傷をいう。
【００８２】
以下に添付する明細書および請求の範囲内において本明細書でいう「出力電圧波形」とは、１つ以上の電気的に活動状態にある創傷が生成する自立的な電気的活動が示す電圧対時間の挙動をいう。出力電圧波形に関する「平均」とは、複数の各出力電圧波形から得られる出力電圧波形の特徴付けをいう。この「平均」の例として、さまざまな種類に対する加重平均が挙げられる。
【００８３】
以下に添付する明細書および特許請求の範囲内において本明細書でいう「特徴的な固有出力電圧波形を実質的に模倣するように設計された」波形、およびこれに類似した言いまわしは、電気的に活動状態にある創傷による固有出力電圧波形の特徴的な属性から抽出された少なくとも１つの属性を有する波形をいう。こうした特徴的な属性の例として、通常、一般的波動形状および／または１秒毎のピーク数が挙げられる。また他の例としてさらに、一般的波動形状および／または１秒毎のピーク数、ならびに波動強度（電圧）および／または二極性も挙げられる。
【００８４】
本発明の一態様による、褥瘡などを含む領域まで伝播する一連の固有波形の典型的グラフを図２に表す。この概略形態は、波形３６などの正電圧波形と波形３８などの負電圧波形を有する双極性である。大半の波形は、波形３６および波形３８のように実質的に非対称である。さらにこのグラフから、およそ０．２０秒の間に多数の波形があり、その中には、波形４２など、ピークが実質的に１つのもの（「シングレット」）、波形４４など、ピークが実質的に２つのもの（「ダブレット」）、さらに、波形４６など、ピークが３つ以上のものがあることがわかる。この波形およびピークの特徴を説明することは難しいが、０．２０秒間におよそ２００個のピーク（正および負）があると推定される。これは約１０００ピーク／秒に相当する。本発明では、５０〜１０，０００ピーク／秒の波形の利用を含むものであり、これが２００〜５，０００ピーク／秒の波形であればより好ましい。目下、４００〜２，０００ピーク／秒の波形が好適である。
【００８５】
各ピークの継続時間はピークによって大幅に異なり、基線（Ｖ＝０）にて測定したところ、大半のピークの継続時間は０．０００５〜０．０２秒の範囲内であった。ピーク４８およびピーク５２などのより典型的ピークの基線幅は、０．００１〜０．００５秒である。
【００８６】
図２において、単位をボルトとして測定したピーク強度はさまざまであるが、概して０．１〜５ボルト（絶対値）の範囲内である。しかしながら、図２に示す概略形態を有し、ピーク強度が４０ボルト以下であり、これが２０ボルト以下であるとより好ましい一連の固有波形も有効であることがわかっている。しかしながら、身体患部に実際伝達される電圧は、皮膚のインピーダンスにより、これより大幅に低い。
【００８７】
本発明において波形を特徴付けることが難しいことを理解されたい。各波形およびその属性が持つ重要性および機能については、現在のところよくわかっていない。しかしながら、明らかなことは、身体がこうした波形を「認識」して、その電気的に刺激された領域に対する集中的治癒力で応じるということである。
【００８８】
本発明の別の態様において、（ａ）治療する細胞を含む領域の対向する側部上に、健康組織に接触した状態で、一対の離間した電極を配置するステップと、（ｂ）２Ｈｚ〜３０Ｈｚの周波数にて電極間の体外双極性電圧波形を形成することにより、電極間でこの領域を通る経皮電流フローを体外から誘導するステップとを含む、電気的活動が実質的にゼロである創傷に対する治療方法が得られる。
【００８９】
本発明のこの態様によれば、本願発明者は、驚くべきことに、最も有効な周波数が２〜１０Ｈｚの範囲であり、これが２〜５Ｈｚであれば最も好ましいことを発見した。
【００９０】
この方法は、皮膚の表面下で、開いてい創傷の周囲より広く延在する創傷の治療に特に有効であることがわかっている。図３ａに示すように、褥瘡などはかなり深部まで及ぶ場合が多く、幅Ｗに対する深さＤの比較的大きなアスペクト比となっている可能性がある。創傷下の内圧により、創傷底部６２は皮膚の外側表面に向かって押し上げられるため、創傷は図３ｂに示すように長円形状となる。これにより、褥瘡は、２つのほぼ並列した皮膚表面６４、６６からなる唇を、その皮膚表面の下に形成する。皮膚表面６４、６６は同じ電荷を担持している場合が多い。すなわち両方の表面６４、６６が正電荷、あるいは両方の表面が負の電荷を担持する。同じ電荷は反発するため、皮膚表面下に拡がる領域におけるこうした創傷の治療にしばしば支障が出る。
【００９１】
本願発明者は、周波数が２５Ｈｚ、電圧が６０ボルト以下の双極性波形が、褥瘡の唇領域における治癒経過の加速に特に有効であることを発見した。特定の理論に拘束されるつもりはないが、このような波形であれば、反対側の皮膚表面６４、６６の電荷を中性化して、その接着および治癒に対する主な障害を取り除くことができる。反対側の皮膚表面６４、６６の電荷がわかっていれば、単極性波形でも同じ結果が得られることは明らかである。しかしながら、実際には、反対側の皮膚表面６４、６６の電荷がどのようなものであっても（すなわち正であっても負であっても）効率よく中性化できる双極性波形を提供する方が明らかに簡単である。
【００９２】
本発明の一好適実施形態において、この褥瘡の唇領域における治癒経過を加速するための双極性波形は、図２に示すさまざまな固有波形として集積される。図４に示す集積信号では、正の半サイクル１４０に１つの主なピーク１４２があり、負の半サイクル１５０に１つの主なピーク１５２がある。これらの主なピークの絶対電圧は５０〜６０ボルトである。しかしながら、皮膚のインピーダンスにより、実際に身体の患部に配信される電圧はこれよりかなり低い。正の半サイクル１４０には、電圧の範囲が５〜２０ボルトである小さなピーク１４４、１４６，１４８が見える。正の半サイクル１４０の継続時間と負の半サイクル１５０の継続時間とは同じではないことに留意されたい。正の半サイクル１４０は約０.４秒間継続し、負の半サイクル１５０は約０.１秒しか継続しない。
【００９３】
本発明の別の好適実施形態において、褥瘡の唇領域における治癒経過を加速する双極性波形は、図２に示すさまざまな固有波形として集積される。図５に例示するこの実施形態には、擬似波形７０、７２間を分離する、継続時間が極めて短い（〜１,０００ピーク／秒）少なくとも数百個のピークがある。擬似波形７０、７２の絶対電圧の大きさが、その間にある固有波形の絶対電圧のおよそ２〜５倍であることがわかる。
【００９４】
図６は、図５での本発明による典型的波形を、図１での従来技術による最適波形の一部と比較したグラフである。本発明によるこの好適波形の各ピーク幅は、従来技術の波形におけるピーク幅の約１/２００〜１/１０００である。
【００９５】
電気的活動のないことが、褥瘡や他の治癒していない、あるいは治癒が非常に遅い化膿創傷の顕著な特徴であることが、本願発明者により確認されている。さらに、特定の形態および強度を有する電気波動を印可することにより、その患部に対する電気的活動は徐々に回復することが、本願発明者により確認されている。
【００９６】
上述全体から、ピーク形状、ピーク強度および正および負の半サイクル継続時間について、本発明による波形は必ずしも対称でなくてもよいことが一目瞭然である。さらに、こうした波形の特徴は、サイクルによりある程度変化する可能性がある。このわずかな変化は、通常身体内において中枢神経系から損傷組織へ伝達される波形を反映しようとするものである。この考えに制約されるつもりはないが、身体がその信号を中枢神経系からくるものと「認識」してより迅速に、より高いレベルの活動で反応するため、対称な波形からのこれらの偏位が実際のところ治癒を促進すると考えられる。
【００９７】
上述したように、米国特許第４,７３８,２５０号により教示されている２０秒〜２０分という６０倍までに及ぶ治療活性化時間は範囲が広すぎるため、治療を施す実際の目安とは実質的になっていない。従来技術を実施する際、医師は適した治療時間を想像しなければならず、その結果、ほぼ必ず治療が足りないあるいは治療のし過ぎとなる。さらに、治療処置による効果が現れるまで、治療処置を数日間継続する場合もある。
【００９８】
これとは全く違い、本願発明者が発見したことは、このような創傷に対する治癒経過を、電気パルスを止めた後にその患部の電気的活動を測定することにより有効にモニタすることができるということである。電気パルス治療に応答する創傷は、体外および／または異種源からの電気パルスが停止した後、ある期間、電気的活動を呈しつづける。この継続期間が、創傷の状態および創傷の治癒経過を明確に示すものである。したがって、本発明は、治療とその治癒経過を見極めることにより創傷を「聞き取る」迅速かつ正確な手段を提供するものである。
【００９９】
したがって、本発明によれば、（ａ）治療する細胞を含む領域の対向する側部上に、健康組織に接触した状態で、一対の離間した電極を配置するステップと、（ｂ）電極間に体外電圧波形を形成することにより、その領域内を通る経皮電流フローを電極間にて体外から誘導および維持するステップと、（ｃ）自立的な電気的活動について、その領域をモニタするステップとを含む、創傷治療方法が得られる。
【０１００】
一好適実施形態において、この経皮電流フローは少なくとも５分間維持され、これが少なくとも１５分であればより好ましく、少なくとも２５分であれば最も好ましい。
【０１０１】
特に電気刺激後に、創傷の電気的活動をモニタすることにより得られた情報あるいはフィードバックを、当業者であればさまざまに利用できよう。特に有益な１つの方法は、創傷の自立的な電気的活動（すなわち、電気刺激を終了した後の活動）をモニタしてその自立的な電気的活動時間を特定する、本願発明者が発見した治療方法である。この電気的活動が特定レベルを下回るまで縮小したら、経皮電流フローを再印可する。電流を流すことをやめる同時に、その自立的な電気的活動を再度モニタして、自立的な電気的活動継続時間を測定する。この電気的活動が特定レベルを下回るまで縮小する度に、電気刺激を再印可する。こうしていくと、損傷組織領域が永久的な電気的活動を持続するようになる。
【０１０２】
この考えに制約されるつもりはないが、このような永久的な電気的活動は、損傷領域の中枢神経系への接続が回復したことを反映するものであり、損傷状態が改善されて、身体が治癒し慣れている非化膿創傷状態に近づいたことを顕著に示していると考えらる。この時点で、従来の創傷管理治療（洗浄、抗生物質など）により、ほぼ十分に身体によるその領域の健康組織への蘇生を補助することができる。
【０１０３】
このように、本発明では、治療により創傷と「交信」して、治療下にある創傷が具体的に必要しているものについて、治療活性化時間、治療回数および他の治療パラメータを適合させることができる。
【０１０４】
したがって、本発明のこの態様によれば、（ａ）治療対象である、電気的活動が実質的にゼロである創傷領域を含む創傷の対向する側部上に、健康組織に接触した状態で、一対の離間した電極を配置するステップと、（ｂ）電極間に体外電圧波形を形成することにより、電極間の経皮電流フローを体外から誘導および維持するステップと、（ｃ）自立的な電気的活動についてその創傷をモニタするステップと、（ｄ）その自立的な電気的活動が持続的でない場合、ステップ（ｂ）を再度行なうステップとを含む、創傷治療方法が得られる。
【０１０５】
一好適実施形態において、経皮電流フローが終了した後、少なくとも５分間、自立的な電気的活動が持続する。
【０１０６】
もう１つの目下好適な実施形態では、経皮電流フローが終了した後、少なくとも３０分間、自立的な電気的活動が持続し、これが６０分であればより好ましく、９０分であれば最も好ましい。
【０１０７】
一好適実施形態において、自立的な電気的活動が永久的に持続されるようになるまで、ステップ（ｄ）を行なう。
【０１０８】
以下に添付する明細書および請求の範囲内において本明細書でいう「永久的に持続されるようになる電気的活動」およびこれに類似した言いまわしは、体外からの刺激あるいは異種刺激がなくとも身体により持続され、治癒組織あるいは健康組織の不断の継続性電気的活動に極似した、中枢神経系と患部との間における双方向の電気的活動をいう。
【０１０９】
このような治療処置の例を、以下の実施例１および実施例２として挙げる。
【０１１０】
【実施例】
ここで、上述と合わせて本発明を非制限的に例示する以下の実施例を参照する。
【０１１１】
【実施例１】
褥瘡を患っている患者に、その褥瘡に電気的活動が絶対ないとわかった時点で、上述の臨床処置でテストした。当初、褥瘡内およびその周囲の電気的活動値はゼロ、すなわち測定装置の感度を下回っていた。その損傷領域を挟む２つの電極管に経皮電流を体外的に誘導することにより、この患部を電気的に刺激した。この電圧波は、図４に例示した本発明の一実施形態による波形であった。この電気刺激の持続時間は２０分であった。
【０１１２】
体外からの電気刺激を停止した後も、この損傷領域内およびその周囲の電場は、マイクロボルトのレベルで電気的活動を持続したことがわかった。これらの電場は、体外処置がなくても容易に治癒する創傷の典型的電場に大変よく似ていた。しかしながら、時間の経過と共に電場は減衰し、約１時間半後、その電気的活動はゼロとなった。
【０１１３】
この時点で、さらに２０分、最初の電気治療と実質的に同じ治療を開始した。体外からの電気刺激を停止すると、再度、別個の電気的活動がモニタされた。前のように、損傷領域はマイクロボルトのレベルで電気的活動を持続し、この場合は活動がゼロに減衰するまで二時間半以上、その活動が続いた。
【０１１４】
電気刺激を用いた治療は毎回成功し、損傷領域による自立的な電気的活動の時間が長くなった。この治療を１１回した後、この電気的活動は永久的に持続されるようになった。
【０１１５】
【実施例２】
上述した臨床処置を、褥瘡患者に試験した。褥瘡内およびその周囲における電気的活動の初期値はゼロ、すなわち測定装置の感度を下回るものであった。この損傷領域を介して電極間を通る経皮電流フローを体外から誘導することにより、この患部を電気的に刺激した。予めプログラムした一連の電圧波は、図５に例示した実施形態のものと実質的に同じであった。この電気刺激を２０分間継続した。実施例１で用いた一連の波形による治癒速度と比べて、この治癒速度は比較的早かった。
【０１１６】
【実施例３】
圧迫器図を、Ｔｅｎｄｅｒ ｗｅｔ ａｎｄ Ｓｏｆｒａｔｏｌｌｅ製品で生理食塩水含有ガーゼであるＧｒａｎｏｆｌｅｘおよびＧｒａｎｏｇｅｋ包帯などの標準製品を使用し、従来の病院診療にしたがって治療した。この治療および製品を、対照患者および好適治療患者の双方に適用した。
【０１１７】
さらに、好適治療患者には、本発明による方法を以下のように適用した。治療開始後７日目まで、患者に、８時間の間をあけながらそれぞれ２０分間の治療を３回施した。その後４９日間、この患者に、連続治療の間に最低６時間あけながらそれぞれ２０分間の治療を２回施した。予めプログラムした一連の電圧波は、図５に例示した実施形態のものと実質的に同じであった。
【０１１８】
包帯を取外す必要はなかった。
【０１１９】
対照患者には、電極を装着するなど、好適治療患者と同じ手順を適用した。ただし、電流は印可しなかった。
【０１２０】
結果を図７〜図９に示す。時間毎の創傷の面積および深さをグラフに表している。面積および深さの両方を、創傷面積および創傷深さそれぞれの初期値に対する百分率として正規化している。
【０１２１】
図７において、対照患者に対する典型的な結果を示す。従来の治療後３０日では、創傷面積および創傷深さに関する改善は実質的に見られない。５６日後、創傷面積は当初の面積の約８０％に縮小し、創傷深さは、元の約９０％であり、実質的に同じであった。
【０１２２】
図８および図９は、本発明による上述の治療方法を（従来の治療に加えて）受けた患者で得られる典型的な結果を示している。図８では、本発明による治療の３０日後に、元の面積の７０％となった創傷面積および、元の深さの４５％となった創傷深さの両方に明らかな改善が見られる。５３日後、創傷面積は当初の面積の約４０％まで縮小し、創傷の深さは、当初の創傷深さの約２０％まで浅くなった。
【０１２３】
５６日の治療期間内に創傷が完全に閉じなかった場合にも、治療を追加せずとも、普通に治癒されて創傷が閉じるようになることを強調せねばなるまい。
【０１２４】
これを図９に示す。治療開始後約１００日で、この（別々の患者の）創傷面積および深さはそれぞれ、その初期値の２０％〜１０％となっている。
【０１２５】
以上、具体的な実施形態と合わせて本発明を説明してきたが、さまざまな別法、修正および変更を加えられることは当業者であれば明白である。したがって、添付した請求の範囲の趣旨および広義を逸脱しないこうした別法、修正および変更も本発明に含まれるものとする。本明細書で述べたすべての刊行物、特許および特許出願を、各刊行物、特許あるいは特許出願各々が具体的に本明細書内に引用されたものとして、その内容全体を本明細書内に引用したものとする。さらに、本明細書内における引用すべてに対する言及あるいは確認も、こうした引用内容が従来技術として本発明に利用可能であると認めるものとして解釈されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来技術による最適な実施形態による電気波形を図示するグラフである。
【図２】 本発明による固有電気波形を図示するグラフである。
【図３ａ】 褥瘡を示す概略図である。
【図３ｂ】 図３ａの褥瘡が変形した状態である。
【図４】 本発明による一集積電圧波形を図示するグラフである。
【図５】 本発明の好適実施形態による一集積電圧波形を図示するグラフである。
【図６】 図１に示した最適な従来技術による波形を本発明の波形の好適実施形態と比較したグラフである。
【図７】 創傷の面積および深さに対する従来の電圧創傷治療の効果を図示する。
【図８】 本発明の治療方法を（従来の電圧創傷治療に加えて）受けた患者に見られる典型的結果を図示する。
【図９】 本発明の治療方法を（従来の電圧創傷治療に加えて）受けた患者に見られる典型的結果を図示する。

Claims (11)

1. 創傷治療のための電気的刺激システムであって、
   ２つの電極間に創傷を通って経皮電流フローを誘導するように構成された前記２つの電極を有し、
   前記２つの電極間に一連の外部双極性電圧波形を形成するために前記２つの電極は前記創傷の対向する側部上の健康な組織の上に配置されたものであり、
   前記一連の外部双極性電圧波形は、プログラムに基づくものであって、少なくとも一つの電気的に活動状態にある創傷から発生される固有電圧波形を模したものであり、少なくとも一つの非対称波形を含み、かつ、ピーク数が５０〜１００００ピーク／秒であり、
   前記一連の外部双極性電圧波形のそれぞれの双極性電圧波形は、正電圧半サイクルと、負電圧半サイクルとを含み、前記正電圧半サイクルおよび負電圧半サイクルの少なくとも一方が、２以上のピークを有し、かつ、実質的に２つのピークを有する複ピークまたは３つ以上のピークを有する多重ピークを少なくとも一つ有することを特徴とする電気的刺激システム。
2. 前記一連の双極性電圧波形のピーク数が、２００〜５０００ピーク／秒である、請求項１記載の電気的刺激システム。
3. 前記一連の双極性電圧波形のピーク数が、４００〜２０００ピーク／秒である、請求項２記載の電気的刺激システム。
4. 前記一連の双極性電圧波形が、電圧ピークを３〜１０ボルトとする少なくとも１つの波型を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の電気的刺激システム。
5. 前記電気的刺激システムは、さらに、前記創傷の自立的な電気的活動についてモニタリングするモニタリング手段を有する、請求項１〜４のいずれかに記載の電気的刺激システム。
6. 前記双極性電圧波形の周波数が、２Ｈｚ〜３０Ｈｚである、請求項１〜５のいずれかに記載の電気的刺激システム。
7. 前記双極性電圧波形の周波数が、２Ｈｚ〜１０Ｈｚである、請求項６に記載の電気的刺激システム。
8. 前記双極性電圧波形の周波数が、２Ｈｚ〜５Ｈｚである、請求項７に記載の電気的刺激システム。
9. 前記少なくとも１つの電気的に活動状態にある創傷が、複数の電気的に活動状態にある創傷であり、前記特徴的な固有出力電圧波形が、前記複数の創傷による出力電圧波形の平均を含む、請求項１〜８のいずれかに記載の電気的刺激システム。
10. 前記一連の電圧波形は繰り返しの連続である、請求項１〜９のいずれかに記載の電気的刺激システム。
11. 前記一連の電圧波形は、前記創傷の電気的活動がゼロの場合に時間によって継続的に変えられる電圧である、請求項１〜１０のいずれかに記載の電気的刺激システム。

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