JPH0360676A - Stimulating device and environment control device - Google Patents

Stimulating device and environment control device

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JPH0360676A
JPH0360676A JP19779389A JP19779389A JPH0360676A JP H0360676 A JPH0360676 A JP H0360676A JP 19779389 A JP19779389 A JP 19779389A JP 19779389 A JP19779389 A JP 19779389A JP H0360676 A JPH0360676 A JP H0360676A
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muscle
electrode
stimulation
paralyzed
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JP19779389A
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Nozomi Hoshimiya
星宮 望
Yasunobu Handa
康延 半田
Masahiko Tanaka
正彦 田中
Takashi Hisamoto
隆 久本
Seiichi Ishikawa
石川 清一
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Japan Science and Technology Agency
NEC Avio Infrared Technologies Co Ltd
Original Assignee
Research Development Corp of Japan
NEC Avio Infrared Technologies Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To enable to detect a survival signal stably for a long time from the muscle or nerve associating a remaining functional ability of a patient with paralysis by furnishing an electrode embedded in the neighborhood of the muscle or nerve of the paralytic patient and detecting a survival signal, a memory means to store pulses to stimulate the paralytic muscle and an electrode to stimulate the paralytic muscle. CONSTITUTION:In case for ex. a patient under a paralysis wants to conduct a motion of grasping a glass, the stimulate pattern data associating with the relevant motion of a healthy person which has been stored in a memory 7, is supplied to a stimulating electrode 2 embedded in the neighborhood of the nerve or muscle associate with the same motion of a patient under paralysis 3. The level of the stimulance pulses thus emitted is varied gradually, and the stimulance pattern data when the patient 3 has conducted that motion precisely is stored in the memory 7. If the patient 3 tries for ex. a motion of putting a force in his left shoulder, a living body voltage is supplied to a sensing electrode 1 from nerve 18 or muscle 19. When this survival signal is sensed by the sensing electrode 1, stimulance pluses are read-out of the memory means 7 and fed to the stimulating electrode 2.

Description

【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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a stimulation device and an environment control device for paralyzed patients.

〔、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。
Traditionally, electromyograms and electroencephalograms have been used to recover the paralyzed limbs of motor paralyzed patients with severe limb paralysis.

顎、肩1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 STIMULATION :
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
卒中やを髄損傷等で生じた運動麻痺で生ずる筋萎縮、筋
短縮。
Mechanical displacement of the jaw, shoulders, neck, etc. and voluntary biological signals such as voice are used as movement command signal sources, and signals from sensors attached to the above-mentioned parts are used as functional electrical stimulation (FUNCTIONAL).
ELECTRICAL STIMULATION:
(hereinafter referred to as FES) is processed using a computer, and electrical stimulation programmed by the FES computer described above is applied to electrodes implanted near muscles or nerves, and the muscular contractions caused thereby produce the patient's intention. A stimulation device designed to perform limb movements was disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-160455.
It is disclosed in the publication No. This kind of FES computer-based stimulation device can activate the motor functions of not only the limbs, but also the respiratory muscles, trunk muscles, genitourinary organs, etc., and is particularly effective against muscle atrophy caused by motor paralysis caused by stroke, spinal cord injury, etc. Muscle shortening.

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。
It has remarkable therapeutic effects on muscle and joint contractures, bone atrophy, muscle spasticity, and circulation 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、(28+) 、 (28
り 、 (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(28、)〜(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FES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)に差し込む様に威されている。
Various configurations of stimulation devices as described above have been proposed, and for example, Japanese Patent Laid-Open No. 61-217174 discloses a stimulation device as described below. Therefore, such a conventional stimulation device will be explained with reference to FIG. In Figure 6, (28+), (28
ri, (283),..., (28n) are obtained from the remaining sounds, joints, muscle displacements, respiration, biopotentials (electroencephalogram, electromyogram, bioactivity potential), and other living organisms of patients with motor paralysis. It is a detection means for detecting various biological signals, and the detection signals from these detection means (28,) to (28n) are control signals that are digitized by the A/D converter that constitutes the signal processing means (29). It is supplied to the FES computer (30) as FES computer (3
0) selects the stimulation data stored in the storage means (34) in the computer as the stimulation data for each control signal. The stimulation data to be stored in this storage means (34) is stored in the storage means (34) of the FES computer (30) for each patient using a large-sized development computer (32). has been done.

上述のFESコンピュータク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。
A stimulation pulse train is created based on the stimulation data selected by the above-mentioned FES computer 33), and a plurality of electrodes (31) implanted in the living body are stimulated to activate the paralyzed part.

又、本出願人より先に出願された特願昭62−3024
12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
形をエンベロープ検波し、このエンベロープ波形をサン
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、個々の滴群のスレ
ッシュホールドレベルを健常者の滴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。
Also, the patent application No. 62-3024 filed earlier by the present applicant
No. 12 proposes a stimulation device as described below. That is, in such a stimulator, envelope detection is performed on an electromyogram waveform that detects the joint, muscle displacement, etc. of a healthy person (a normal person who is not paralyzed), a pulse train is obtained by sampling this envelope waveform, and each pulse of this pulse train is Stimulation pattern data in which the voltage amplitude or pulse width of is a digital value is stored in the storage means, and after reading out the stimulation pattern data, it is D/A converted to obtain stimulation pulses. The stimulation pulses are then delivered to stimulation electrodes implanted near the muscles or nerves associated with the paralyzed patient's remaining functional movements, and the amplitude or pulse width of the stimulation pulses is varied to produce individual droplets. The threshold level of the group is determined by referring to the threshold level of the droplet group of healthy subjects, and by modifying the pattern to suit the individual patient and storing this in the memory means, the stimulation pulse suitable for that patient can be generated. The energy is supplied to stimulation electrodes implanted inside the patient's body.

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

さて、上述した刺激装置を用いて、を髄損傷による四肢
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ツ
プを掴む場合、声を出す動作と、コツプを掴む動作とは
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-mentioned stimulation device, a patient with quadriplegia due to spinal cord injury performs an action, such as making a sound, using his or her remaining functions, and this is detected by the sound detection means, and based on this, e.g. When a stimulation pulse is applied to an electrode attached to a paralyzed hand and the patient uses this to move the hand to grasp the tip, the action of making a sound and the action of grasping the tip are not directly related. It takes a long time to learn these techniques, and it is bothersome for the patient, as well as placing a heavy burden on the patient as he or she has to remember several or even dozens of other movements that correspond to a certain desired movement.

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。
Therefore, it is desirable to install the detection means as close as possible to the part of the body that the patient wants to move.

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、手にコツプを掴ませるようにす
れば良い。
Therefore, by using a biopotential detection means, that is, an electrode attached to the patient's epidermis, if the patient's remaining function is the shoulder, for example, the electrode is attached to the shoulder and the patient moves the shoulder or applies force to the shoulder. When the patient puts the tip in, the electrode attached to the shoulder detects the bioelectrical potential, and based on this, a stimulation pulse is applied to the electrode attached to the hand, causing the hand to grasp the tip.

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、掴むコツプがガラスではなく、紙
で作られたものであれば、コツ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。
However, since this electrode is attached to the epidermis of the hand, the biopotential of the entire muscle under the skin of the attached electrode is detected, which is cumbersome as it requires attaching the electrode each time. In addition to making it difficult to stably detect biosignals over a long period of time, controlling the strength of the grip using the force applied to the shoulder makes it difficult to detect biological signals stably over long periods of time. If you do, you may end up grabbing the tip and crushing it. Furthermore, it is difficult to selectively stimulate the paralyzed area by utilizing the biopotential of individual muscles.

又、神経束にインパルスが存在しても、神経筋接合部の
機能低下で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
ニケーシゴ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。
Furthermore, even if impulses are present in the nerve bundles, patients with myasthenia gravis or severe quadriplegia who are unable to perform muscle activity due to decreased function of the neuromuscular junction may not be able to communicate with external objects or people. It is difficult to apply the above-mentioned stimulation device when performing gon.

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 this, the present invention is capable of detecting stable biological signals over a long period of time from muscles or nerves associated with the remaining functional movements of paralyzed patients, and based on the detected biological signals,
The present invention aims to propose a stimulation device that can stimulate the paralyzed muscles of paralyzed patients with high selectivity, high functionality, 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。
Furthermore, the present invention can detect stable biological signals over a long period of time from muscles or nerves associated with the remaining functional movements of paralyzed patients, and based on the detected biological signals, control the controlled equipment with high selectivity. The present invention aims to propose an environmental control device that can be controlled easily and with high precision.

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

第1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、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 aspect of the present invention comprises a biological signal detection electrode (1) that is implanted near a muscle (19) or nerve (18) related to the remaining functional movements of a paralyzed patient (3), and memory means (7) for storing stimulation pulses for stimulating paralyzed muscles;
and a paralyzed muscle stimulation electrode (2) of a paralyzed patient (3) to which stimulation pulses read from the storage means (7) are supplied, and when a biological signal is detected by the biological signal detection electrode (1). is a stimulation device which reads stimulation pulses from a storage means (7) and supplies them to a paralysis 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 provides a biosignal detection electrode (1) to be implanted in the vicinity of a muscle (19) or nerve (18) related to the remaining functional movements of a paralyzed patient (3), and a biosignal detection electrode ( Control signal forming circuits (6, 7, 8, 10) that form control signals to be supplied to controlled devices (211 to 21n) to be operated by the paralyzed patient (3) based on biological signals from 1).
It has the following.

〔作用] 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
[Operation] According to the first invention, when a biological signal is detected by the biological signal detection electrode (1), a stimulation pulse is read out 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 invention, based on the biosignal from the biosignal detection electrode (1) implanted near the muscle (19) or nerve (18) related to the remaining functional movements of the paralyzed patient (3). Then, the control signals from the control signal forming circuits (6, 7, 8, 10) are supplied to the controlled devices (211 to 21n).

〔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、
を髄損傷1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。
A first embodiment of the present invention will now be described in detail with reference to FIG. FIG. 1 shows a stimulator which is a first embodiment of the present invention, and (3) shows a stimulation device for a paralyzed patient, that is, a stroke patient,
This is a patient with spinal cord injury and motor paralysis due to myasthenia gravis and other causes.

(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)(
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l−(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 the detection electrode, and as shown in the figure, the paralyzed patient (3)
(near the shoulder muscles or nerves, i.e., motor points) (
20) (see Figure 4) to detect biological signals of muscles or nerves, that is, action potentials (impulses). (2
) is a stimulation electrode near the muscle or nerve of the hand of the paralyzed patient (3), that is, the motor point l-(20) (see Figure 4).
embedded in. The detection electrode (1) and the stimulation electrode (2) are made of, for example, multiple stranded wires, and as shown in FIG. Alternatively, it is composed of a deriving section (13). The biopotential derivation section (13) of the detection electrode (1) is connected to the input terminal of an isolation amplifier (4), which will be described later, and the biopotential introduction section (13) of the stimulation electrode (2) is connected via a capacitor C. and is connected to an output terminal of a D/A converter (8), which will be described later.

上述した各電極(1)及び(2)のかぎ状固定部(11
)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威
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 hook-shaped fixing part (11) of each electrode (1) and (2) described above
) and the biopotential deriving or introducing part (13) are made by twisting a large number of lead wires (14), for example 19, into twisted wires, as shown in the cross-sectional view of FIG. It is shaped and its surroundings are coated with an insulating material, such as 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。
Further, the coating portion (15) is removed only from the hook-shaped fixing portion (11) and the biopotential introducing or deriving portion (13) of the electrodes (1) and (2). In addition, the hook-shaped fixing part (
11) is formed by simply bending the tips of the stranded wires 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)。
Incidentally, the above-mentioned electrode (1) is made by bundling a plurality of stranded wires consisting of a plurality of lead wires (14) shown in FIG. 3 or further twisting them and coating them with Teflon or the like.

(2)を構成するようにしても良い。(2) may be configured.

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(16)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 detection electrode (1) or the stimulation electrode (2) is passed through the inside of the venular needle (16) and inserted into a predetermined part of the body, and the nerve (18) and muscle (19) are inserted into the body. )
When it reaches the motor point (20) (indicated by the broken line circle in the figure), which is the junction of the remains in the body of the paralyzed patient (3), and its helical fixation part (12) becomes intimately 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)カラ供給される
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「コツプを掴む」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。CP U 
(10)はバス(11)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
するように威されている。
Returning to FIG. 1 again, reference numeral (4) is an isolation amplifier incorporating a photocoupler, to which the biopotential derivation section (13) of the above-mentioned detection electrode (1) is connected. (5) is an isolation power supply, which is dedicated to the isolation amplifier (4). (6) is an A/D converter that converts the analog signal supplied from the isolation amplifier (4) into a digital signal and converts it to a bus (consisting of a data bus, an address bus, and a control bus).
(11) to the memory (7). The memory (7) stores various stimulation pattern data, such as "grabbing a tip", which is data sampled from a healthy person and modified to suit a paralyzed patient (3). memory(
The digital data read out from 7) is converted into analog stimulation pulses by being supplied to the D/A converter (8) via the data bus (11), and then sent to the stimulation electrode (2) via the capacitor C. is supplied to (9) is the power supply, A/D converter (6), memory (7), D/D converter (6),
Supply operating voltage to the A converter (8). CPU
(10) connects the A/D converter (
6), the memory (7) and the D/A converter (8).

次に麻痺患者が「コツプを掴む」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、「コツプを掴む」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-mentioned stimulator will be explained by taking as an example a case where a paralyzed patient wants to perform the action of "grabbing a tip." In addition, the stimulation electrode (
In 2), it is necessary to use multiple needles to pierce each part of the hand, but for the sake of simplicity, this will be explained here using one needle.

先ず、CP U (10)の制御の下に、メモリ(7)
に記憶されている、健常人の「コツプを掴む」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「コツプ掴む
」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)(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。
First, under the control of the CPU (10), the memory (7)
Stimulation pattern data related to the movement of "grasping the tip" of a healthy person, which is stored in Stimulus pulses) are converted into pulses (stimulation pulses) and implanted via a capacitor C into the paralyzed patient (3) near the muscles or nerves associated with the "grasp" action, i.e. motor points) (20) (see Figure 4). The stimulation electrode (2) is supplied with the stimulation electrode (2).

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「コツプを掴む
」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。
Then, the level of the stimulation pulse is gradually changed (by program), and the stimulation pattern data at the time when the paralyzed patient (3) accurately performs the action of "grabbing the tip" 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1−(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。
Next, when the paralyzed patient (3) applies force to his left shoulder, moves his left shoulder, or attempts these movements, the detection electrode embedded in motor point 1-(20) (see Figure 4) (
1) is supplied with biological voltage from muscles (19) and nerves (18). This biological voltage is then supplied to an isolation amplifier (4), amplified to a predetermined level, and then supplied to an A/D converter [6].

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C
P U (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C P U (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)に供給するように威す。
The A/D converter (6) is an isolation amplifier (
When the biological voltage is supplied from 4), this biological voltage is converted into digital data and sent to C via the data bus (11).
PU (10). The CPU (10) supplied with digital data from the A/D converter via the data bus (11) instructs the stimulation electrode (2) to supply stimulation pulses in accordance with the digital data.

従って、「コツプを掴む」という動作に関連する筋(1
9)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)は掴むコツプの
材質に応じて肩に入れる力を加減して、例えば祇コツプ
を潰すことなく掴むことができる。
Therefore, the muscles related to the action of “grabbing the tip” (1
9) Or the strength of the potential generated by the nerve (18) that connects the muscle (19) to the electric potential generated by the shoulder muscle (19) of the paralyzed patient (3) or the nerve (18) that connects the muscle (19). By adjusting the strength of the grip, the paralyzed patient (3) can adjust the force applied to his shoulder depending on the material of the grip, and can, for example, grasp the grip without crushing it.

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。
If the detection electrode (1) and stimulation electrode (2) are implanted close to each other in the body, the biosignal from the detection electrode (1) is taken in using a gate, and the stimulation electrode (2)
to remove the influence of stimulation pulses from

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) ((21+)、(21り。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows an environment control device according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 5, parts corresponding to those in FIG. In Figure 5, (21) ((21+), (21ri).

(213)、・・・・、 (2In) )は被制御装置
で、この被制御装置(21)は例えば電話器、 AV 
(A[IDl0 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、ベツド
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。
(213), ..., (2In)) are controlled devices, and this controlled device (21) is, for example, a telephone, an AV
(A [ID10 VISUAL: audio/visual) equipment (e.g. stereo playback device, television receiver, etc.)
, lighting devices, intercoms, word processors, beds, etc., which enrich the living environment of paralyzed patients (3). Each controlled device (21) has a different type of controlled device.
It is controlled by a control signal output from a D/A converter (8) depending on the mode of control.

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) 
(20)に固定されている。
In the case of this second embodiment, the same detection electrode (1) as in the first embodiment is used as a motor point on the shoulder of a paralyzed patient (3).
(20) is fixed.

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 detection electrode (
1), the controlled device (21)
The operation to control will be explained.

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CP U (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 applied to the shoulder by a paralyzed patient (3), whether the force is applied to the left or right side of the shoulder (in this case, detection electrodes must be implanted in each shoulder), and the force applied to the shoulder over a predetermined period of time. Depending on the number of inputs, etc., the controlled device (21) to be controlled and the mode of control are selected, and the CPU (10
) outputs a control signal from the D/A converter (8) depending on the controlled device (21) to be controlled and the mode of control, thereby outputting a control signal to any of the controlled devices (21). supply.

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 environmental control device, a case will be explained in which a paralyzed patient (3) controls one controlled device (21) with one detection electrode (1) implanted in the left shoulder of the paralyzed patient (3). However, a paralyzed patient (3) controls a plurality of controlled devices (21) based on biological signals detected from a plurality of detection electrodes (1) implanted in multiple locations on his/her body. It's okay.

尚、被制御機器(2I)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。
In addition, if the controlled device (2I) is easy to control,
Without providing a CPU (10), memory (7), etc., a circuit is provided to form a control signal based on the biological signal from the detection electrode (1), and the controlled device is activated based on the control signal from this circuit. may be controlled directly.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

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, stable biological signals can be detected over a long period of time from the muscles or nerves associated with the remaining functional movements of a paralyzed patient, and based on the detected biological signals, the paralyzed patient It is possible to obtain a stimulation device that can stimulate paralyzed muscles with high selectivity, high functionality, 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 invention described above, it is possible to detect stable biological signals over a long period of time from the muscles or nerves associated with the remaining functional movements of a paralyzed patient, and based on the detected biological signals, the controlled It is possible to obtain an environmental control device that can easily and accurately control equipment with high selectivity.

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。
Furthermore, in the case of patients with myasthenia gravis, who have a low possibility of communication with the outside world, even if impulses are present in the nerve bundle, muscle activity is not performed due to a decline in the function of the junction between the nerve and muscle (motor point). However, in the case of the stimulation device and environment control device according to the present invention, nerve impulses can also be detected, which increases the possibility of stimulating the patient's paralyzed muscles and controlling the controlled equipment based on this. The possibility of communication with the outside world increases.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of 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
ック線図、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) ((2
1,)〜(21n) )は被制御装置である。 代 理 人 松 隈 秀 盛 第6図
FIG. 1 is a block diagram showing a stimulation device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing detection electrodes or stimulation electrodes,
FIG. 3 is a cross-sectional view of the detection electrode or stimulation electrode, FIG. 4 is a diagram showing a method of implanting the detection electrode or stimulation electrode into a living body, and FIG. 5 is a second embodiment of the environmental control device according to the present invention. FIG. 6 is a block diagram showing a conventional stimulation device. (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) is a D/A converter, (9) is a power supply, (10) is a CPU, (11) is a hook-shaped fixing part, (12) is a spiral fixing part, (13) is a biopotential derivation or introduction part, (14) is the lead wire, (15) is the coating part, (16) is the venular needle, (17) is the skin, (18) is the nerve, (19)
is the muscle, (20) is the motor point, (21) ((2
1,) to (21n)) are controlled devices. Agent Hidemori Matsukuma Figure 6

Claims (1)

【特許請求の範囲】 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。 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。
[Scope of Claims] 1. A biological signal detection electrode implanted near the muscles or nerves related to the remaining functional movements of a paralyzed patient; and a storage means for storing stimulation pulses for stimulating the paralyzed muscles of the paralyzed patient. and a paralyzed muscle stimulating electrode of the paralyzed patient to which the stimulation pulse read from the storage means is supplied, and when a biological signal is detected by the biological signal detection electrode, the stimulation pulse is read from the storage means. A stimulator characterized in that the stimulator is configured to read out and supply the readout information to the paralysis muscle stimulation electrode. 2. A biosignal detection electrode implanted near the muscles or nerves related to the remaining functional movements of the paralyzed patient, and a controlled device to be operated by the paralyzed patient based on the biosignal from the biosignal detection electrode. An environment control device comprising: a control signal forming circuit that forms a control signal to be supplied to an environment control device.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006231049A (en) * 2006-02-13 2006-09-07 Shin Sangyo Souzou Kenkyu Kiko Adaptive operation supporting apparatus
JP2009030621A (en) * 2007-07-24 2009-02-12 Honda Motor Co Ltd Wire stay
JP2019122335A (en) * 2018-01-18 2019-07-25 国立大学法人 東京大学 Barrier function measurement system, barrier function measurement method of artificial three-dimensional tissue and medicine evaluation method using artificial three-dimensional tissue
CN116688354A (en) * 2023-05-25 2023-09-05 博灵脑机(杭州)科技有限公司 Peripheral nerve closed-loop stimulation method for motor function reconstruction and full implantation device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006231049A (en) * 2006-02-13 2006-09-07 Shin Sangyo Souzou Kenkyu Kiko Adaptive operation supporting apparatus
JP2009030621A (en) * 2007-07-24 2009-02-12 Honda Motor Co Ltd Wire stay
JP2019122335A (en) * 2018-01-18 2019-07-25 国立大学法人 東京大学 Barrier function measurement system, barrier function measurement method of artificial three-dimensional tissue and medicine evaluation method using artificial three-dimensional tissue
CN116688354A (en) * 2023-05-25 2023-09-05 博灵脑机(杭州)科技有限公司 Peripheral nerve closed-loop stimulation method for motor function reconstruction and full implantation device

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