JP5916154B2 - 筋出力測定機能付電気刺激装置 - Google Patents
筋出力測定機能付電気刺激装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5916154B2 JP5916154B2 JP2014043857A JP2014043857A JP5916154B2 JP 5916154 B2 JP5916154 B2 JP 5916154B2 JP 2014043857 A JP2014043857 A JP 2014043857A JP 2014043857 A JP2014043857 A JP 2014043857A JP 5916154 B2 JP5916154 B2 JP 5916154B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- muscle
- output
- electrical stimulation
- pulse
- stimulation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 title claims description 264
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 title claims description 184
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims description 13
- 206010049565 Muscle fatigue Diseases 0.000 claims description 67
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 27
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 claims description 8
- 206010028289 Muscle atrophy Diseases 0.000 description 22
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 21
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 14
- 201000000585 muscular atrophy Diseases 0.000 description 11
- 230000004118 muscle contraction Effects 0.000 description 10
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 8
- 208000019622 heart disease Diseases 0.000 description 8
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 230000020763 muscle atrophy Effects 0.000 description 7
- 230000004220 muscle function Effects 0.000 description 7
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 6
- 238000007675 cardiac surgery Methods 0.000 description 5
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 5
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 5
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 5
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 5
- 208000010428 Muscle Weakness Diseases 0.000 description 4
- 206010028372 Muscular weakness Diseases 0.000 description 4
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 4
- 208000026106 cerebrovascular disease Diseases 0.000 description 4
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 4
- 230000003387 muscular Effects 0.000 description 4
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 4
- 210000003141 lower extremity Anatomy 0.000 description 3
- 208000023504 respiratory system disease Diseases 0.000 description 3
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 3
- 206010019280 Heart failures Diseases 0.000 description 2
- 208000023178 Musculoskeletal disease Diseases 0.000 description 2
- 230000009798 acute exacerbation Effects 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000036640 muscle relaxation Effects 0.000 description 2
- 208000017445 musculoskeletal system disease Diseases 0.000 description 2
- 230000001575 pathological effect Effects 0.000 description 2
- 230000007170 pathology Effects 0.000 description 2
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000024172 Cardiovascular disease Diseases 0.000 description 1
- 208000000112 Myalgia Diseases 0.000 description 1
- 206010067482 No adverse event Diseases 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 208000020538 atrophic muscular disease Diseases 0.000 description 1
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 description 1
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002554 cardiac rehabilitation Methods 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 230000007794 irritation Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 208000013465 muscle pain Diseases 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 238000000554 physical therapy Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000002040 relaxant effect Effects 0.000 description 1
- 230000012191 relaxation of muscle Effects 0.000 description 1
- 210000001908 sarcoplasmic reticulum Anatomy 0.000 description 1
- 230000001568 sexual effect Effects 0.000 description 1
- 210000002027 skeletal muscle Anatomy 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Electrotherapy Devices (AREA)
Description
本発明は、急性期の心疾患だけでなく、脳血管障害、呼吸器疾患、運動器疾患、長期臥床患者など、広く筋萎縮の防止に適応できる。
しかし、心臓外科術後や心不全の急性増悪期のように、積極的な運動介入が困難な場合もあり、このような場合にいかにして筋萎縮を防止するかは大きな課題となっている。
そこで最近注目されているのが電気刺激療法である。電気刺激療法は、臥床中の患者を電気刺激し、筋萎縮を防止するものである。
電気刺激療法は、他動的に筋に負荷をかけるため、他の方法と比して安全性が高く、効果的な筋力低下防止が期待されるため、既にいくつかの報告がある(例えば「非特許文献1」など)。
なお、電気刺激による筋収縮で得られる筋出力(筋力)を、ここでは、随意筋収縮時の筋出力と区別して、他動的筋出力とする。
本発明はこれを実現するもので、筋疲労が少なく、安全に、効果的に筋力低下を防止することができる電気刺激装置を提供することを目的とする。
心臓手術後の患者の下肢を電気刺激し、その筋力低下に対する効果や安全性等を検討している文献もある(例えば、「非特許文献1」など)。
理学療法機器の分野では、筋疲労を減少させる低周波治療器の技術が開示されている(例えば「特許文献2」など)。
また、廃用性筋萎縮を防止し筋の力と持久力を改善するものもある(例えば「特許文献3」など)。
しかし、特許文献2は、低周波治療器に関するものであり、筋を強く刺激(収縮・弛緩させる)すると、筋疲労の発生は避けられないため、刺激中に刺激中断期間を設け、発生した筋疲労を減らすようにするものである。
このように、特許文献2の治療器は、疲労の蓄積は少なくなるが、刺激時にLFFが生じて、他動的筋出力の低下が生じ、傷病者の筋出力や病態に悪影響を及ぼす可能性がある。
また、発生する筋疲労の程度や、その長期の臥床や局所安静の患者への悪影響については全く検討されていない。
このため、心疾患や脳血管障害、呼吸器疾患、運動器疾患などの長期臥床に伴う筋力低下を、安全に、効果的に防止するという、本発明と同じ目的で、特許文献2の治療器を使用することはできない。
装置は、10Hzの第1のパルスを連続的に出力し、これと同期し重複して1Hzの頻度で複合波を出力している。複合波は50Hzの4個のパルス列と、その先頭に置いた150Hzの2個の高周波パルスで構成している(図4の実施例)。
これを10〜15秒程度の刺激期間を設けて出力し、その後10〜15秒程度の休止期間を設けて刺激を休止し、この刺激と休止を繰返すようにするとより効果的であるとしている。
また、図4のように連続してパルスを出力すると、刺激中に発生した筋疲労が蓄積する。
特許文献3の明細書には、10〜15秒の刺激期間と同程度時間の休止期間を設ける例も記載しているが、この場合も、特許文献3の休止期間は本発明の休止期間よりも短いため、特許文献3では刺激中に発生した筋疲労は蓄積し易い。
しかも、この発明は刺激強度の設定法については言及していない。通常、刺激強度の設定は施術者の手動によりおこなうので、施術者が適切だと考えて設定しても、実際には刺激強度が強すぎて、筋疲労が発生して、他動的筋出力や病態に悪影響を与えることもあるし、逆に、刺激強度が弱すぎて、筋萎縮防止効果が得られないこともある。このため、筋疲労がなく、他動的筋出力や病態に悪影響を与えず、しかも筋萎縮防止効果が得られる刺激強度に出力を設定して刺激することは、実質的に困難である。
このように、特許文献3の装置は、心疾患などの長期臥床時や長期の安静・固定時の廃用性筋萎縮の予防に使用することはできない。
前記生体刺激信号を生体に供給する電極部(2)と、
前記電気刺激信号発生部(1)を制御する制御部(3)と、
筋出力を測定する筋出力測定部(4)と、
筋疲労に応じて前記電気刺激信号発生部(1)の出力の強さを調整することのできる出力調整器と、
を有することを主な特徴とする。
電気刺激時に前記筋出力測定部4で測定した筋出力が、他動的筋出力目標値になるように、前記制御部3で前記電気刺激信号発生部1を制御するようにしたことを主な特徴とする。
前記出力調整モードによって前記電気刺激信号発生部1から、連続的なパルス出力を出力するようにしたことを主な特徴とする。
さらに、電気刺激開始前に、他動的筋出力目標値を設定しておき、電気刺激時に、前記筋出力測定部4で測定した筋出力が、前記他動的筋出力目標値になるように、前記制御部3に設けた出力制御手段で前記電気刺激信号発生部1を制御するようにした。
つまり、電気刺激を行ったときの筋出力が予め設定した他動的筋出力目標値になるように、電気刺激の強さを設定することができる。さらに、他動的筋出力を指標に、電気刺激装置の出力を調整することができる。
本請求項記載の発明によると、筋出力を指標にして、電気刺激強度を正確に設定することができる。しかも、本請求項記載の発明では、所定の他動的筋出力が得られるようにしており、このため、筋力を維持することができ、廃用性筋萎縮を防止することができる。
従来は、疲労は電気刺激装置では直接、評価できないため、電気刺激のみで疲労の少ない刺激をおこなうことは困難であった。また、どのような刺激条件でも、電気刺激の刺激強度が強すぎると筋疲労が生じる。逆に刺激強度が弱すぎると、他動的筋出力を維持することはできず、廃用性筋萎縮を防止できない、という問題があった。
この問題を解決するものが本請求項に記載の発明である。
ここで、電気刺激装置は、刺激前にその出力を調節する際、従来は、電気刺激強度は手動で出力調節器を操作して調節していたが、刺激の都度、また刺激する人によって刺激強度は異なり、正確な刺激強度設定は不可能であった。このため、場合によっては刺激が強すぎたり、弱すぎたりすることがあった。
この問題を解決するものが本請求項に記載の発明である。
本請求項記載の発明によると、筋出力測定部4から得られた筋出力を指標として、電気刺激強度を正確に調整することができる。
このため、刺激が強すぎて筋疲労が生じたり、弱すぎて他動的筋出力維持効果が低下したりすることは無く、本請求項記載の発明により、簡単に、筋疲労のない、他動的筋出力低下の無い、正確な電気刺激をおこなうことができる。
このため、刺激開始時にも急激な出力増加は無く、心疾患や脳血管障害等の敏感な患者も刺激開始時のショックを受けることはなく、安全な刺激をおこなうことができる。
このため、刺激終了時にも刺激強度の急激な変化は無く、心疾患や脳血管障害等の敏感な患者も刺激終了時のショックを受けることはなく、また、スポーツのクールダウンのように、安全に刺激を終えることができる。
このため、電気刺激による筋疲労と筋力低下を防止し、安全に、効果的に廃用性筋萎縮を防止することができ、急性期の心疾患や長期臥床の患者の廃用性筋萎縮の防止を効果的に安全におこなうことができる。
図1は、本発明にかかる電気刺激装置の一実施例で、1は電気刺激信号発生部、2は電極部、3は制御部、4は他動的筋出力検出手段である。
図2は、本発明の電気刺激信号発生部1が出力する電気刺激信号の例を示す。
本発明にかかる電気刺激装置の一実施例では、
パルス生体電気刺激信号を発生し所定の値に増幅して出力する電気刺激信号発生部1と、
前記電気刺激信号発生部1の出力を生体に供給する電極部2と
前記電気刺激信号発生部1を制御する制御部3と、
を有する電気刺激装置において、
高い周波数の高周波パルスP1を複数個出力し、
前記高周波パルスP1に続いて、低い周波数の低周波パルスP2を複数個出力して、
前記高周波パルスP1と低周波パルスP2で第1群パルスPg1を構成し、
前記第1群パルスPg1に続いて、電気刺激信号発生部1からパルス生体電気刺激信号を出力しない第1休止期間toff1を設け、
前記第1群パルスPg1と第1休止期間toff1を交互に複数回繰返して出力して第2群パルスPg2を構成し、
前記群パルスPg2に続いて電気刺激信号発生部1からパルス生体電気刺激信号を出力しない第2休止期間toff2を設け、
前記第2群パルスPg2と前記第2休止期間toff2を交互に出力するようにした。
電気刺激波形は、複数個の高周波パルスP1に続けて複数個の低周波パルスP2を発生し、高周波パルスP1と低周波パルスP2で第1群パルスPg1を構成している。
筋を刺激するのは、基本的には低周波パルスP2である。この低周波パルスP2の前に高周波パルスP1を置くことで、前述のように、低周波パルスP2単独の刺激と比較して、筋刺激効果が高く、筋活動を活性化させることができる。
さらに、第2群パルスPg2に続けて第2休止期間toff2を設けて、第2群パルスPg2と第2休止期間toff2を交互に出力するようにしている。
このように休止期間を十分に長く設けることで、低頻度の低周波パルスP2を、さらに低いパルス頻度にしている。
このため、長時間にわたって使用しても筋疲労の発生は少なく、他動的筋出力の低下は無く、患者に悪影響を及ぼさない。たとえ電気刺激によって筋疲労が生じても、休止期間を長く取っているため(第2休止期間toff2)、休止期間に血流によって疲労物質は洗い流され疲労は蓄積しない。
このように、図1、図2の電気刺激装置を使用すると、筋疲労は発生せず、このため、筋出力低下は生じず、生体への悪影響は発生しない。
しかも、高周波パルスP1で筋を活性化して低頻度の低周波パルスP2で筋を刺激し、第1群パルスPg1により筋は収縮と弛緩を繰返すため、筋出力を維持することができ、廃用性筋萎縮を防止することができる。
このように、図1、図2の電気刺激装置を使用すると、筋疲労がなく、他動的筋出力の低下が無く、生体への悪影響が無い、しかも廃用性筋萎縮を防止することのできる電気刺激をおこなうことができる。
正又は負の一方向のパルスは直流であるため、生体に電荷が誘発されて蓄積し、これが生体組織に悪影響を及ぼして、筋痛発生の原因にもなる。
そこで、当該電気刺激装置では、基本パルスPは、正と負の両極性のパルスを交互に出力するようにした。このことにより、筋疲労の発生を少なくすることができる。
電気刺激による効果的な筋刺激効果(筋の収縮及び弛緩)を得るためには、パルス幅を100μs以上にする必要がある。しかし、パルス幅が1000μsよりも大きくなると、刺激が強すぎて、筋疲労や場合によっては熱傷を生じることがある。
当該電気刺激装置では、これらの公知技術を踏まえ、低い頻度の電気刺激をおこなう場合、他動的筋出力を維持するのに必要なパルス幅として、200〜1000μs、好ましくは500〜700μsという値を得た。図2には、最適と考えられた600μsの例を示している。
この電気刺激装置において、刺激中に筋を効果的に収縮させることができ、筋機能を維持することができ、廃用性筋萎縮を防止することができる。
低周波パルスP2は、筋出力を維持するために、筋を収縮・弛緩させる。この低周波パルスP2による筋刺激効果をより向上させ、活性化させるために、低周波パルスP2の先頭に、高周波パルスP1を入れる方法が知られている。
低周波パルスP2の周波数が30Hz以下の場合、高周波パルスP1の周波数を数十Hzにしても、周波数の違いを明確に識別することはできず、筋の刺激効果を向上させて筋を活性化することはできない。
逆に周波数を数百Hz以上にすると、パルス幅が一定であると、刺激強度が強くなり、筋疲労を引き起こす。
そこで、当該電気刺激装置では、公知技術を参考にして、高周波パルスP1の周波数fHは100〜400Hzが、好ましくは、150〜250Hzが適しており、図2の例では、最も適していると考えられた200Hzの例を示している。
低周波パルスP2の先頭に高周波パルスP1を入れると筋を刺激し活性化する効果が高くなるが、この効果は、高周波パルスP1が2個でも効果が認められる。
しかし、このパルス数が多くなると刺激量も多くなり筋疲労を生じる。
このため、当該電気刺激装置では、高周波パルスP1のパルス数は2〜4個とした。
図2では、実験で最も適していると考えられた2個の例を示している。
また、高周波パルスP1に続く低周波パルスP2の刺激量(パルス数及び刺激強度)を少なくすることができる。
つまり、当該電気刺激装置により、より少ない刺激量で電気刺激ができるため、筋疲労をより少なくし、筋萎縮をより効果的に防止する。
筋収縮機能を維持するためには筋の収縮と弛緩を繰返して訓練する方がよい。しかし、刺激電流の周波数が40Hz以上になると、筋は連続的に収縮するようになり、弛緩しなくなる。最も効率よく収縮するのは20Hz前後の周波数である。
これらの従来の知見を勘案し、低周波パルスP2の周波数は30Hz以下が、特に、10〜20Hzが適していることがわかった。このため、本請求項記載の発明では、低周波パルスP2の周波数を30Hz以下とした。
図2では、実験の結果、最も適していると考えられた20Hzの例を示している。
当該電気刺激装置において実際に筋の収縮と弛緩を生じさせるのは低周波パルスP2である。筋機能の維持には筋の収縮と弛緩を繰返すことが重要である。低周波パルスP2の数が多くなるほど、筋刺激効果は高くなるが、刺激が強くなって筋疲労が生じてくる。
筋機能を維持し、しかも筋疲労が生じないパルス数を実験により検討し、低周波パルスP2の個数は4〜14個が適切であるという結論を得た。
図2では、実験の結果により最も適切と判断できた8個の例を示している。
筋力増強のように筋機能を向上させるには、筋刺激効果の高い、刺激期間と休止期間の比は1:1前後にすることが多い。当該電気刺激装置では、高周波パルスP1を併用して刺激効果を高くしていることもあり、低周波パルスP2の個数を勘案し、第1休止期間toff1を400〜800msにした。これにより、筋出力を維持でき、しかも筋疲労発生を防止できる。
図2では、実験の結果により最も効果的と考えられた600msの例を示している。
当該電気刺激装置では、第1群パルスPg1のオン・オフによって、筋は収縮と弛緩を繰り返す。
当該電気刺激装置では、疲労が発生せず、筋力低下を防止するために必要な、最低限必要な第2群パルスPg2が有する第1群パルスPg1の数を検討した結果、第2群パルスPg2が有する第1群パルスPg1)の数は5〜15個が適切であることを確認した。図2の例では、実験により最も適切と考えられた10個としている。
従来の筋機能向上用の電気刺激(例えば筋力増強用電気刺激装置など)では、パルスを出力するパルス期間を数〜十数秒に、このパルス期間の後に数〜数十秒の休止期間を設け、筋疲労を回復させる手段を用いていた。
当該電気刺激装置でも、このアイデアを応用した。すなわち、当該電気刺激装置により刺激を行うと、筋疲労は少なく、他動的筋出力低下を防止することができる。しかし、人によっては、筋の疲労を引き起こすことも考えられる。このため、たとえ筋疲労が生じても、第2休止期間toff2中に回復できるよう休止時間を長く取った。
当該電気刺激装置により刺激を行う場合、第2休止期間toff2を20〜60秒にすると、筋疲労が殆ど生じず、しかも、他動的筋出力を十分、維持することができることを確認した。そこで、当該電気刺激装置では、第2休止期間toff2を20〜60秒とした。
実際には、刺激効率と筋疲労及び他動的筋出力維持の面から、30秒程度が最適であったため、図2の例では、最も適切な30秒の例を示している。
当該電気刺激装置により、たとえ筋疲労が生じても、これを回復させることができる。
また、パルスの平均発生頻度を大幅に減らすことができるため、筋疲労の発生は低減できる。しかも、筋出力の低下を生じさせることは無く、廃用性筋萎縮を防止することができる。
本請求項記載の発明の実施例を図1に示す。装置は電気刺激信号発生部1と、電極部2と、制御部3からなる電気刺激装置に、筋出力検出手段4を設けている。
また、図には記載していないが、装置には出力調節器を設けており、この出力調節器を操作すると、電気刺激信号発生部1の出力の強さを調節することができる。
刺激開始時に前記出力調節器を操作すると電気刺激を開始し、筋を収縮させ、この筋収縮力が他動的筋出力として、筋出力検出手段4で検出される。
従来の電気刺激では、筋疲労を評価することはできなかったが、本願発明にかかる請求項1記載の発明を有することで、他動的筋出力を指標として電気刺激をおこなうことができることになる。
本発明の目的は筋疲労が生じないようにすることである。また、筋疲労があると筋出力は低下する。このため、他動的筋出力を指標とすることは妥当性がある。
電気刺激前に前記他動的筋出力目標値設定手段により筋出力目標値を設定しておき、
電気刺激時に、電気刺激による筋収縮力である他動的筋出力を前記他動的筋出力検出手段4で検出し、前記他動的筋出力検出手段4で検出した他動的筋出力が、前記他動的筋出力目標値になるように、出力調節器で制御部3を介して電気刺激信号発生部1を制御するようにした。
つまり、刺激前に他動的筋出力目標値設定手段により他動的筋出力目標値を設定しておき、電気刺激中に、刺激によって得られる他動的筋出力を筋出力検出手段4で検出し、検出した他動的筋出力と他動的筋出力目標値を比較し、検出した他動的筋出力が他動的筋出力目標値になるように、出力調節器で刺激強度を調節する。
従来は、電気刺激強度は手動で出力調節器を操作して調節していたが、刺激の都度、また刺激する人によって刺激強度は異なり、正確な刺激強度設定は不可能であった。
このため、場合によっては刺激が強すぎたり、弱すぎたりすることがあった。
本願発明によると、他動的筋出力を指標として、電気刺激強度を正確に設定することができる。
このため、本発明によると、刺激が強すぎて筋疲労が生じたり、弱すぎて他動的筋出力維持効果が低下したりすることは無い。
つまり、本請求項記載の発明により、筋疲労のない、他動的筋出力低下の無い、正確な電気刺激をおこなうことができる。
本発明の電気刺激をおこなうと、筋出力が最大筋力の10%前後であれば、筋疲労は生じないし、筋力低下が生じにくいことを実験で確認している。
このため、他動的筋出力目標値を、最大筋力の5〜20%とした。
本請求項記載の発明により、筋疲労は生じず他動的筋出力は低下せず、筋機能を維持して廃用性筋萎縮を防止できる電気刺激を、確実に実現することができる。
前述した図1、図2にかかる電気刺激装置の一実施例において、電気刺激信号発生部1から前記第1群パルスPg1又は前記低周波パルスP2を連続的に出力する出力調整モードを設け、
出力調節器を操作すると前記出力調整モードになるようにし、
前記出力調整モードで、出力調節器を操作して、前記筋出力検出手段4で検出した他動的筋出力が、前記筋出力目標値設定手段で設定した筋出力目標値になるように、前記電気刺激信号発生部1を制御するようにした。
本請求項記載の発明によると、電気刺激を開始すると出力調整モードになり、筋を電気刺激しながら、前記筋出力検出手段4で他動的筋出力を検出して予め設定した筋出力目標値になるように、出力調節器を操作して、制御手段2で電気刺激信号発生部1を制御するようにした
本発明の電気刺激装置は、前述の実施例で示したとおり、およそ長い休止期間を多数箇所に設けている場合があるため、出力調節時に休止期間になると、出力調節器を操作しても、どの程度の出力になったのか判り難い、このため、出力調節に非常に手間がかかり、出力調節が困難になる。
そこで、前述した様々な電気刺激装置の一実施例の中の一態様として、出力調節時は連続的にパルスを出力する通常モード(出力調整モード)とする。これによって、簡単に出力調節をおこなうことができる。
電気刺激開始後、所定の時間をかけて、前記筋出力検出手段4で測定した他動筋出力が、前記筋出力目標値設定手段で設定した他動筋出力目標値になるまで漸増するように、前記制御手段3で前記電気刺激信号発生部1を自動制御するようにした。
このため、刺激開始時に、刺激強度が急激に設定値になることはなく、電気的なショックを受けることは無い。
刺激強度が急激に変化すると、電気的ショックを受け、危険であるが、本請求項記載の発明により、ショックの無い安全な刺激をおこなうことができる。
電気刺激開始時は前述した通常モードによって出力調節をおこなうが、1〜3秒程度で目標筋出力になるように刺激強度を漸増させると、ショックを受けることは無い。
通常モードを設けていない場合、電気刺激開始後1Hz程度の筋収縮を10回程度おこなう電気刺激をおこなうので、漸増時間をもう少し長く取ると、ショックを受けることなく、目標筋出力になるように刺激強度を調節することができる。
しかし、当該電気刺激も、出力を強くし過ぎると、逆に筋疲労を生じさせ患者に悪影響を与える。
これを防止し、適切な刺激強度にするのが、本願発明である。これにより、筋疲労の無い、廃用性筋萎縮を防止することのできる電気刺激信号を、廃用性筋萎縮の防止に最適な強度にして使用できる。
このように、本発明は、刺激信号と刺激強度の両面から、筋疲労の発生が少ない、安全で患者に悪影響を与えることの無い、しかも廃用性の筋萎縮を防止できる電気刺激を実現した。
測定は、被験者10名について、本発明による電気刺激を20分間おこなった前後におこなった。
評価時刻は、本発明による電気刺激の直前、刺激2分後、12分後、32分後、60分後とした。
評価信号の波形は、電気刺激による筋疲労の評価信号に用いられる、周波数15Hzならびに100Hzのそれぞれにおいて、パルス持続時間600μs、パルス数6個、パルス列休止時間10sを1列の刺激とし、これを3列あたえた。
評価信号の刺激強度は、評価信号で最大筋力の10%を発生させる刺激強度とした。そして、3列中うしろ2列の刺激に対する他動的筋出力の平均を求め、筋疲労の評価指標とした。
電気刺激により大きな筋疲労が生じたときは、評価信号が100Hzと15Hzの両方で筋力低下が見られ、少ない筋疲労が生じた場合は100Hzでは他動的筋出力低下は見られず15Hzでは筋出力低下が見られ、筋疲労が無いときは100Hzでも15Hzでも他動的筋出力低下は見られず、これが筋疲労の判定基準となる。
また、他動的筋出力低下のデータから、本発明の電気刺激による他動的筋出力の低下も見られないことが確認された。
つまり、本請求項記載の電気刺激により、筋疲労は生じず、このため、筋疲労に伴う他動的筋出力低下も見られない。
このため、本発明の電気刺激装置は、急性期の心疾患や循環器疾患、呼吸器疾患、運動器疾患その他、長期臥床の患者においても、安全に使用でき、他動的筋出力の維持に効果的である。
2: 電極部
3: 制御部
4: 筋出力検出手段
S: 生体
ton1: 第1群パルスの通電期間
ton2: 第2群パルスの通電期間
toff1: 第1群パルスの休止期間
toff2: 第2群パルスの休止期間
fH: 高周波パルスの周波数
fL: 低周波パルスの周波数
Claims (5)
- パルス生体電気刺激信号を発生し所定の値に増幅して出力する電気刺激信号発生部(1)と、
前記電気刺激信号発生部(1)の出力を生体に供給する電極部(2)と
前記電気刺激信号発生部(1)を制御する制御部(3)と、
を有する電気刺激装置において、
高い周波数の高周波パルス(P1)を複数個出力し、
前記高周波パルス(P1)に続いて、低い周波数の低周波パルス(P2)を複数個出力して、
前記高周波パルス(P1)と前記低周波パルス(P2)で第1群パルス(Pg1)を構成し、
前記第1群パルス(Pg1)に続いて、前記電気刺激信号発生部(1)から前記パルス生体電気刺激信号を出力しない第1休止期間(toff1)を設け、
前記第1群パルス(Pg1)と前記第1休止期間(toff1)を交互に複数回繰返して出力して第2群パルス(Pg2)を構成し、
前記第2群パルス(Pg2)に続いて前記電気刺激信号発生部(1)から前記パルス生体電気刺激信号を出力しない第2休止期間(toff2)を設け、
前記第2群パルス(Pg2)と前記第2休止期間(toff2)を交互に出力するようにしたことを特徴とし、且つ、
筋出力を測定する筋出力測定部(4)と、
筋疲労に応じて前記電気刺激信号発生部(1)の出力の強さを調整することのできる出力調整器と、
を有することを特徴とする、筋出力測定機能付電気刺激装置。 - 筋出力目標値を設定する筋出力目標値設定部(5)と、
電気刺激時に前記筋出力測定部(4)で測定した筋出力が、他動的筋出力目標値になるように、前記制御部(3)で前記電気刺激信号発生部(1)を制御するようにしたことを特徴とする、請求項1に記載の筋出力測定機能付電気刺激装置。 - 前記制御部(3)に出力調整モードを設け、電気刺激時に、
前記出力調整モードによって前記電気刺激信号発生部(1)から、連続的なパルス出力を出力するようにしたことを特徴とする、請求項1乃至請求項2記載の筋出力測定機能付電気刺激装置。 - 電気刺激開始後、前記他動筋出力が前記他動筋出力目標値になるまでの間、所定の時間をかけて漸増するように、前記制御部(3)で前記電気刺激信号発生部(1)を制御したことを特徴とする、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載した筋出力測定機能付電気刺激装置。
- 電気刺激終了後に、前記他動筋出力が所定の値以下になるまでの間、所定の時間をかけて漸減するように、前記制御部(3)で前記電気刺激信号発生部(1)を制御するようにしたことを特徴とする、請求項1乃至請求項4のいずれかに記載した筋出力測定機能付き電気刺激装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014043857A JP5916154B2 (ja) | 2014-03-06 | 2014-03-06 | 筋出力測定機能付電気刺激装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014043857A JP5916154B2 (ja) | 2014-03-06 | 2014-03-06 | 筋出力測定機能付電気刺激装置 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010006099A Division JP5497460B2 (ja) | 2010-01-14 | 2010-01-14 | 筋疲労をきたしにくい電気刺激装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014166356A JP2014166356A (ja) | 2014-09-11 |
JP5916154B2 true JP5916154B2 (ja) | 2016-05-11 |
Family
ID=51616409
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014043857A Active JP5916154B2 (ja) | 2014-03-06 | 2014-03-06 | 筋出力測定機能付電気刺激装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5916154B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11864898B2 (en) | 2020-11-06 | 2024-01-09 | Myocene | Muscle fatigue determination method and system |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61193660A (ja) * | 1985-02-22 | 1986-08-28 | 三菱電機株式会社 | 電気刺激装置 |
JP2835395B2 (ja) * | 1988-12-29 | 1998-12-14 | 科学技術振興事業団 | 刺激装置 |
ATE160290T1 (de) * | 1990-05-26 | 1997-12-15 | Med El Medical Electronics Ele | Einrichtung zur neuromuskulären elektroreizung |
JP2004229889A (ja) * | 2003-01-30 | 2004-08-19 | Yaskawa Electric Corp | スプリント |
-
2014
- 2014-03-06 JP JP2014043857A patent/JP5916154B2/ja active Active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11864898B2 (en) | 2020-11-06 | 2024-01-09 | Myocene | Muscle fatigue determination method and system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2014166356A (ja) | 2014-09-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ha et al. | An approach for the cooperative control of FES with a powered exoskeleton during level walking for persons with paraplegia | |
JP2020195871A (ja) | 神経刺激投与 | |
AU2016214351B2 (en) | Apparatus for treatment of snoring and sleep apnoea | |
JP6393283B2 (ja) | 神経運動機能不全の処置のための方法及びシステム | |
JP2008500086A (ja) | 電気治療装置 | |
RU2130326C1 (ru) | Способ лечения больных с поражением спинного мозга | |
JP5497460B2 (ja) | 筋疲労をきたしにくい電気刺激装置 | |
US9770587B2 (en) | Neuromuscular stimulation system and method | |
JP5916154B2 (ja) | 筋出力測定機能付電気刺激装置 | |
JP6600481B2 (ja) | 身体の運動機能障害を回復させる電流刺激装置及び電流刺激方法 | |
WO2016125312A1 (ja) | 電気刺激装置 | |
RU2743222C1 (ru) | Способ коррекции локомоторных функций человека после нарушения церебрального кровообращения ишемического генеза | |
CA3015079C (en) | Electro-stimulation device effective in muscle location identification and therapeutic response enhancement | |
JP2005521488A (ja) | ギブス包帯が装着された肢部内の筋肉刺激方法 | |
Azman et al. | The design of non-invasive functional electrical stimulation (FES) for restoration of muscle function | |
EP3993865A1 (en) | Neural block by super-threshold low frequency electrical stimulation | |
RU2684178C1 (ru) | Способ реабилитации после тотального эндопротезирования коленного сустава у пациентов с саркопенией | |
Askari et al. | Effect of functional electrical stimulation (FES) combined with robotically assisted treadmill training on the EMG profile | |
JP6894147B2 (ja) | 身体の運動機能障害を回復させる電流刺激装置 | |
JP7469745B2 (ja) | 身体の運動機能障害を回復させる電流刺激装置 | |
Tomlinson | Modalities Part 3: Electrotherapy and Electromagnetic Therapy | |
Hutomo et al. | Design of Monophasic Spike-Exponential Waveform for Functional Electrical Stimulator Based on Pulse Width Modulation. | |
Kolupayev et al. | Neurophysiological aspects of electrical pulse stimulation in patients with urolithiasis | |
Wilder et al. | A review on functional electrical stimulation for a dropped foot | |
JP2018023465A (ja) | 電気刺激装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150120 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150126 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150327 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20150929 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20151225 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20160322 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160401 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160401 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5916154 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |