JP6178359B2 - 改良型機能的電気刺激システム - Google Patents
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Description
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、本発明は、その適用分野において、以下の説明に記載の、または図面に示される構成部品の構造および構成の詳細に限定されないことを理解されたい。本発明は、他の実施形態が可能であり、またはさまざまに実施することができる。また、本明細書で使用される言い回しおよび用語は、説明のためのものであり、限定的なものと見なすべきではないことを理解されたい。
本発明のシステム内のマイクロプロセッサは、RFプロトコルソフトウェアによって、高速無線リンク障害識別(FLFI)の方法を実施する。障害が識別された場合、システムは、歩行安定性を促進するために、フェイルセーフ刺激を提供する。
図5を再度参照すると、FESシステム500は、いくつかのそのようなシステムが、同じ周波数チャネル内で同時に動作することを可能にする登録機構を使用する。登録は、好ましくは制御ユニット250のハードウェアに組み込まれた、一意の識別子に基づくものであり、この識別子は、FESシステム500の全ての構成部品、すなわち足センサ装置100、刺激器ユニット150、および制御ユニット250の、デジタル「ファミリ名」として働く。
足センサ装置100のマイクロコントローラユニット80(または、刺激器ユニット150のマイクロコントローラユニット180など、システム内の別のマイクロコントローラユニット)などのマイクロコントローラユニットは、好ましくは、「動的歩行追跡」アルゴリズムを実施するように構成される。このアルゴリズムは、
・センサ間のばらつき
・可変な患者の体重による、信号レベルおよびパターンのばらつき
・センサ上での体重支持形態の差による、信号レベルおよびパターンのばらつき
・動作環境(靴中でセンサが加熱する)によって生じるセンサ特性の変化による、信号レベルおよびパターンのばらつき
・長期使用によって生じるセンサ特性の変化による、信号レベルおよびパターンのばらつき
・個別の靴の差および個別のインソールの差による、センサ上での力のばらつき
を含む、さまざまな発生源から生じる可変なセンサ応答を取り扱うように設計される。
STANCE状態:有効な山の大きさ≧25%・ダイナミックレンジ
STANDING状態:有効な山の大きさ≧62.5%・ダイナミックレンジ
SWING状態:有効な谷の大きさ≧25%・ダイナミックレンジ
SITTING状態:有効な谷の大きさ≧50%・ダイナミックレンジ
したがって、山446および山448が実質的に等しい大きさであるときに、山446は有効な山であると見なされるが、山448は無効な山であると見なされることが、図8から分かる。山446はSWING状態に属し、山448はSITTING状態に属する。
ソフトウェアは好ましくは、各刺激パルスの前および各刺激パルス中に、信号を標本抽出する。監視されるパラメータおよび状況は、
・人体漏れ電流(危険)
・パルス平衡の監視および補正(危険)
・組織インピーダンスの推定および電極外れの特定
・電流に対するパルス(危険)
・持続時間に対するパルス(危険)
を含むことができる。
V=I・Z
であり、上式で、VはインピーダンスZを含む組織内の2点間の電位差であり、Iはインピーダンスを通って流れる電流である。したがって、電圧は、インピーダンスまたは抵抗に実質的に比例して増大する。
Claims (22)
- 時間の関数としての歩行信号を生成するように構成されたセンサであって、前記歩行信号は少なくとも一部が、第1の期間と該第1の期間に続く第2の期間との間における患者の下肢の移動に関連する、センサと、
前記第1の期間における前記歩行信号のダイナミックレンジに基づいて第1のしきい値を計算し、前記第1の期間における前記歩行信号のダイナミックレンジに基づいて第2のしきい値を計算するように構成されたプロセッサであって、前記第1のしきい値は、前記プロセッサを含む歩行センサモジュールのSWING状態に関連し、前記第2のしきい値は、前記歩行センサモジュールのSTANCE状態に関連する、プロセッサと、を備え、
前記プロセッサは、前記第2の期間における前記歩行信号のダイナミックレンジに基づいて前記第1のしきい値を再計算し、前記第2の期間における前記歩行信号のダイナミックレンジに基づいて前記第2のしきい値を再計算するように構成されており、
前記プロセッサは、前記歩行センサモジュールが前記STANCE状態にあるときに前記歩行信号が前記第1のしきい値を横断すると第1の信号を生成し、前記歩行センサモジュールが前記SWING状態にあるときに前記歩行信号が前記第2のしきい値を横断すると第2の信号を生成するように構成されている、装置。 - 前記歩行信号が前記第1のしきい値を横断したときに前記プロセッサによって生成された前記第1の信号は、前記歩行センサモジュールの状態に前記STANCE状態から前記SWING状態への変化をもたらし、
前記歩行センサモジュールは、当該歩行センサモジュールが前記SWING状態にあるときに、電気刺激を生成する信号を刺激システムに送信するように構成されている、請求項1に記載の装置。 - 前記歩行信号が前記第2のしきい値を横断したときに前記プロセッサによって生成された前記第2の信号は、前記歩行センサモジュールの状態に前記SWING状態から前記STANCE状態への変化をもたらし、
前記歩行センサモジュールは、当該歩行センサモジュールが前記STANCE状態にあるときに、電気刺激を生成しない信号を刺激システムに送信するように構成されている、請求項1に記載の装置。 - 前記プロセッサによって生成された前記第1の信号及び前記第2の信号を刺激システムに送信するように構成された無線送信器をさらに備え、
前記刺激システムは、前記第1の信号が受信されたときに電気刺激を開始し、前記第2の信号が受信されたときに電気刺激を終了させるように構成されている、請求項1に記載の装置。 - 前記歩行信号は、前記第1の期間における複数の最大値と複数の最小値とを含み、
前記プロセッサは、患者の移動に関係しないものとして前記複数の最大値から第1の最大値を識別し、前記第1の最大値を除く前記複数の最大値及び前記複数の最小値に基づいてダイナミックレンジを計算するように構成されている、請求項1に記載の装置。 - 前記歩行信号は、前記第2の期間における少なくとも最大値又は最小値を含み、
前記プロセッサは、患者の移動に関係しないものとして前記最大値及び最小値の少なくとも一方を識別し、前記最大値及び最小値の少なくとも一方を除くダイナミックレンジを再計算するように構成されている、請求項1に記載の装置。 - 前記プロセッサは、前記最大値及び最小値の少なくとも一方の振幅が前記ダイナミックレンジの所定のパーセンテージ未満である場合に、患者の移動に関係しないものとして前記最大値及び最小値の少なくとも一方を識別するように構成されている、請求項6に記載の装置。
- 前記第1のしきい値は低しきい値であり、前記第2のしきい値は第1の高しきい値であり、及び、前記第1の高しきい値は前記STANCE状態に関連するものであり、
前記プロセッサは、前記ダイナミックレンジの第2の高しきい値を計算するように構成され、前記第2の高しきい値は、STANDING状態に関連し、及び、前記第1の高しきい値とは異なる、請求項1に記載の装置。 - 前記第1のしきい値は高しきい値であり、前記第2のしきい値は第1の低しきい値であり、及び、前記第1の低しきい値は前記SWING状態に関連するものであり、
前記プロセッサは、前記ダイナミックレンジの第2の低しきい値を計算するように構成され、前記第2の低しきい値は、SITTING状態に関連し、及び、前記第1の低しきい値とは異なる、請求項1に記載の装置。 - 前記センサは、足の一部から受ける力に関連する前記歩行信号を時間の関数として生成するように構成されている、請求項1に記載の装置。
- 前記センサは静電容量ベースセンサである、請求項1に記載の装置。
- 前記プロセッサは、前記歩行信号が所定の期間内に前記第1のしきい値又は前記第2のしきい値を横断しなかったことを前記プロセッサが判定したときに、STANDING状態又はSITTING状態の一方に前記歩行センサモジュールの状態を変化させるように構成されている、請求項1に記載の装置。
- 前記プロセッサは、前記歩行信号が前記第1のしきい値を横断した後に前記歩行信号が所定の期間内に前記第2のしきい値を横断しないときに、前記歩行センサモジュールの状態に前記SWING状態からSITTING状態への変化をもたらす第3の信号を生成するように構成される、請求項1に記載の装置。
- 前記プロセッサは、前記歩行信号が前記第2のしきい値を横断した後に前記歩行信号が所定の期間内に前記第1のしきい値を横断しないときに、前記歩行センサモジュールの状態に前記STANCE状態からSTANDING状態への変化をもたらす第3の信号を生成するように構成されている、請求項1に記載の装置。
- 前記歩行信号は、前記第1の期間及び前記第2の期間の少なくとも一方の間における複数の最大値及び複数の最小値を含み、
前記プロセッサは、前記プロセッサを含む前記歩行センサモジュールが第1の状態であるときに前記複数の最大値からの第1の最大値が患者の移動に関係することを判定し、前記歩行センサモジュールが前記第1の状態と異なる第2の状態にあって第2の最大値が前記第1の最大値と実質的に等しいときに前記複数の最大値からの前記第2の最大値が患者の移動に関係しないことを判定するように構成されている、請求項1に記載の装置。 - 前記第2の期間における前記歩行信号のダイナミックレンジは、前記第1の期間における前記歩行信号のダイナミックレンジとは異なる、請求項1に記載の装置。
- 時間の関数としての歩行信号を生成するように構成されたセンサであって、前記歩行信号は少なくとも一部が、第1の期間と該第1の期間に続く第2の期間との間における患者の下肢の移動に関連する、センサと、
前記第1の期間における前記歩行信号のダイナミックレンジに基づいて高しきい値及び低しきい値を計算するように構成されたプロセッサであって、前記高しきい値がSTANCE状態に関連し、前記低しきい値がSWING状態に関連する、プロセッサと、を備え、
前記プロセッサは、前記第2の期間における前記歩行信号のダイナミックレンジに基づいて前記高しきい値及び前記低しきい値を再計算するように構成されており、
前記プロセッサは、前記プロセッサを含む歩行センサモジュールがSWING状態にあるときに前記歩行信号が前記高しきい値を横断すると、又は、前記歩行センサモジュールがSTANCE状態にあるときに前記歩行信号が前記低しきい値を横断すると、信号を生成するように構成されている、装置。 - 前記プロセッサは、前記プロセッサによって生成される前記信号を刺激システムに送信するように構成されており、
前記刺激システムは、電気刺激を生成する、及び、電気刺激の生成を終了させる、の少なくとも一方を行う、請求項17に記載の装置。 - 前記第2の期間における前記歩行信号のダイナミックレンジは、前記第1の期間における前記歩行信号のダイナミックレンジとは異なる、請求項17に記載の装置。
- 前記歩行信号は、前記第2の期間における最大値及び最小値の少なくとも一方を含み、
前記プロセッサは、患者の移動に関係しないものとして前記最大値及び最小値の少なくとも一方を識別し、前記最大値及び最小値の少なくとも一方を除くダイナミックレンジを再計算するように構成されている、請求項17に記載の装置。 - 前記プロセッサは、前記最大値及び最小値の少なくとも一方の振幅が前記ダイナミックレンジの所定のパーセンテージ未満である場合に、患者の移動に関係しないものとして前記最大値及び最小値の少なくとも一方を識別するように構成されている、請求項20に記載の装置。
- 前記プロセッサは、前記高しきい値又は前記低しきい値の他方を横断させた後に前記歩行信号が所定の期間内に前記高しきい値又は前記低しきい値の一方を横断しなかったことを前記プロセッサが判定したときに、STANDING状態及びSITTING状態の一方に、前記歩行センサモジュールの状態を変化させるように構成されている、請求項17に記載の装置。
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