JPH05293188A - 電気刺激装置による生体機能矯正方式 - Google Patents

電気刺激装置による生体機能矯正方式

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JPH05293188A
JPH05293188A JP10127992A JP10127992A JPH05293188A JP H05293188 A JPH05293188 A JP H05293188A JP 10127992 A JP10127992 A JP 10127992A JP 10127992 A JP10127992 A JP 10127992A JP H05293188 A JPH05293188 A JP H05293188A
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JP
Japan
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signal
stimulation
foot
output
inclination
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JP10127992A
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English (en)
Inventor
Seiichi Ishikawa
清一 石川
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NEC Avio Infrared Technologies Co Ltd
Original Assignee
NEC Avio Infrared Technologies Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】片足をマヒした患者の歩行動作を検出してマヒ
部位の矯正を行い、歩行動作を容易にする。 【構成】マヒした四肢の動作に伴う傾きを検出して動作
信号を出力し、この動作信号に基づき、予め格納された
各種の刺激データから四肢の動作に対応する刺激データ
を読み出し、この刺激データを刺激信号に変換して出力
し、四肢の傾きが僅少になった時、刺激信号の出力を停
止させるようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばマヒした足の動
作を検出して対応する電気刺激を行い、歩行機能を再建
する電気刺激装置による生体機能矯正方式に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、脊髄損傷或は脳卒中等により、特
に足等の生体運動機能のマヒした部位の機能を再建する
ため、機能的電気刺激(Functional electrical stimu
lation;以下FESと云う)コンピュータを用いた電気
刺激装置が実用化されている。図5は斯かる電気刺激装
置STの概略構成を示すものである。斯かる装置におい
て、例えば、脳卒中により左右いずれかの足がマヒした
尖足患者(マヒにより歩行時に足先が上がらない患者)
の歩行機能を再建する場合について説明する。10は、
例えば足にかかる体重の有無を検出するフットスイッチ
で、偏平形状と成され靴底或は患者の踵等の足裏に取り
付けられるように構成されている。斯かる体重の検出に
はフットスイッチの他に圧力センサ等も使用されてい
る。
【0003】図6は上述したフットスイッチ10の概略
構成を示すものである。20はプラスチック等の弾性体
より成るケース、21a 及び21b は金属辺等の電極、
22a 及び22b は、夫々の電極21a 及び21b に接
続され外部に引き出されるリード線である。このリード
線22a 及び22b を延長することにより、電気刺激装
置STに接続するようになっている。ケース20は弾性
を有するので、歩行時に体重をかけると電極21a 及び
21b が接触してオンとなり、足を上昇させると、電極
21a 及び21b が離れてオフとなる。
【0004】フットスイッチ10により検出されたオン
/オフ信号は、信号処理部11に入力されて増幅、デジ
タル変換等の処理が施されFESコンピュータ12に入
力される。FESコンピュータ12は、メモリ13に予
め格納されている各種の刺激データから、フットスイッ
チ10のオン/オフにより例えば足首の関節を背屈(足
先を上げる)する刺激データを読み出し、刺激信号出力
部14へ転送する。この刺激信号出力部14はこの刺激
データをアナログ信号(以下刺激信号と云う)に変換す
るデジタル/アナログ変換器(D/A)、生体と電気刺
激装置間を電気的に絶縁する、絶縁トランス、フォトカ
プラ等より成るアイソレータ及び増幅器等で構成され、
刺激信号を出力する。デマルチプレクサ15は、刺激信
号出力部14より直列に送られてくる刺激信号を所要の
タイミングで順次切換え、足の腓骨神経付近の刺激部位
Gに埋め込まれた、例えば3チャンネルの電極E1 〜E
3へ出力する。電極数は、刺激部位或は患者により適宜
決められる。EG は電位変化のない又は少ない生体部位
に取り付けられる不関電極で、電極E1 〜E3 の一方の
側に共通に接続され、装置内部で接地されるようになっ
ている。
【0005】斯かる刺激信号をデマルチプレクサ15に
より順次切換えて電極E1 〜E3 へ出力することによ
り、マヒした足の腓骨神経が刺激され、足関節が背屈し
て足先が上がり、足先を引きずることなく歩行が可能と
なる。斯かる電気刺激装置は、患者の衣服等に装着出来
るように構成されている。
【0006】このようにFESコンピュータを用いた電
気刺激装置により、生体運動機能ののマヒ部分に電気刺
激を付与し、FESコンピュータの制御に基づいて運動
機能の再建或は機能回復訓練等が行われている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たフットスイッチは、偏平に形成されているが靴底や足
の裏に取り付けるようになっているため歩行時に違和感
を受ける。また、体重によりフットスイッチ自体が破壊
され易く、またリード線のケースからの引出し部分が度
々断線する等の不都合があった。従って、本発明は取扱
容易で体重の影響を受けないセンサを利用した電気刺激
装置による生体機能矯正方式を提供することを目的とす
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の電気刺激装置に
よる生体機能矯正方式は、例えば図3に示す如く、マヒ
した四肢の動作に伴う傾きを検出して動作信号を出力
し、この動作信号に基づき、予め格納された各種の刺激
データから上記四肢の動作に対応する刺激データを読み
出し、この刺激データを刺激信号に変換して出力し、四
肢の傾きが僅少になった時、刺激信号の出力を停止させ
るようにしたものである。
【0009】
【作用】マヒした足に歩行時の足の傾きを検出する傾斜
検出センサを装着し、検出された足の傾きを動作信号と
して足先を上げる刺激データを出力し或は出力を停止さ
せるようにしたので、歩行機能の再建或は回復訓練が極
めて容易となる。
【0010】
【実施例】以下図1〜図4により本発明の電気刺激装置
による生体機能矯正方式の一実施例について説明する。
尚、図中、図5の従来例と対応する部分には同一符号を
付し重複説明を省略する。本発明が図5の従来例と異な
る点は、本例においては、従来のフットスイッチの代わ
りに、歩行時の足の傾きを検出する傾斜検出センサを用
いた点である。その他の構成は変わらないめ、装置構成
は図5の従来例を援用する。
【0011】図1は本発明に使用する傾斜検出センサの
構成を示すものである。1は傾斜検出センサ全体を示
し、以下のように構成される。即ち、2は例えば傾斜ス
イッチで、一般に市販されているため詳述しないが、概
略すると金属等の容器内に水銀を封入し、容器に絶縁さ
れた電極と水銀が傾きにより接触或は非接触、即ちオン
/オフするように構成されている。この傾斜スイッチ2
は要部のみ示した、例えば布等のバンド3に取り付けら
れ、保護のためのカバー4で被覆される。L1 は一方の
電極より導出されるリード線であり、L2 は他方の電極
を兼用した容器から導出される他方のリード線である。
1a及びL1bはリード線L1 及びL2 を被覆する絶縁体
のチューブである。斯かる構成の傾斜検出センサ1は、
使用時に、例えば患者の足首に巻き付けて装着する。リ
ード線L1 及びL2 は延長して、図5に示した信号処理
部11に接続される。
【0012】図2は片マヒ患者、例えば右足がマヒして
尖足状態の患者の歩行動作を示すものである。は直立
状態からマヒした足を踏み出した状態、はマヒした足
に体重を掛け健全な左足を踏み出す直前の状態、はマ
ヒした足が後退し、健全な左足を踏み出した状態を夫々
示すものである。上述した傾斜検出センサ1は、マヒし
た右足の足首に装着される。及びの歩行状態では傾
斜検出センサ1はオフとなり、の状態、即ちマヒした
足が後退した状態では足が傾くため傾斜検出センサ1が
オンとなる。矢印は傾斜検出センサ1の歩行時の傾きを
概略的に示したものである。
【0013】図3により、本発明の電気刺激装置による
生体機能矯正方式の一実施例について説明する。電気刺
激装置の電源を入れ、スタートする。患者は直立した姿
勢からマヒした足を踏み出して歩行を開始する(ステッ
プS1 )。この時図2に示した歩行動作、即ち足を踏み
出した状態(の状態)、体重をかけた状態(の状
態)では足首の傾きが僅かであるか或はほとんど無いた
め、傾斜検出センサ1はオフとなり検出信号は信号処理
部11に出力されない。従って、FESコンピュータ1
2は刺激データの読み出しを停止した状態を維持し、刺
激信号も出力されない。マヒした足が後退した状態(
の状態)になると、足が傾斜するため傾斜検出センサ1
がオンとなり、刺激信号を出力する動作信号として信号
処理部11に入力される。信号処理部11から傾斜検出
センサ1がオンとなった信号がFESコンピュータ12
に出力され、FESコンピュータ12はメモリ13から
足先を上げる刺激データを読み出し、この刺激データを
刺激信号出力部14に送出する。刺激信号出力部14は
入力された刺激データをアナログの刺激信号に変換して
デマルチプレクサ15に出力する。デマルチプレクサ1
5は、マヒした足の前述した腓骨神経付近に埋め込まれ
た、例えば3つの電極E1 〜E3 に刺激信号を出力し刺
激を行う。この刺激により、尖足した足先が上がり、歩
行動作が容易になる(ステップS2 )。マヒした足が後
退したの状態から、踏み出したの状態に近づくと傾
斜検出センサ1がオフとなり、この動作信号が信号処理
部11を介してFESコンピュータ12に送出され、F
ESコンピュータ12はこのオフの動作信号を認識して
刺激データの読み出しを停止し、刺激信号の出力を停止
させる(ステップS3 )。更に、患者は歩行を止めるか
継続するか判断し、止める場合(YES)は例えば電源
スイッチ(図示せず)をオフとすることにより終了す
る。継続する場合(NO)、電源スイッチを切らなけれ
ばステップS2 に戻り、ステップS2 〜S4の動作を繰
り返す。この場合、電源スイッチとは別に継続・停止を
行うスイッチを設けるようにしてもよい。
【0014】上述の説明において、傾斜検出センサ1の
オン/オフ動作時にチャタリングが発生する。チャタリ
ングが発生すると刺激信号の強度が例えば最大から0に
急激に変化し、それに伴い患者のマヒ部位の動作も急激
に変化するため極めて危険である。従って、本発明にお
いては以下のように処理することによりこの障害を防止
している。
【0015】図4はFESコンピュータ12から出力さ
れる刺激データの刺激パターンを示し、縦軸は刺激信号
の強さ(刺激強度)、横軸はメモリ13に記憶される、
例えば250のアドレスを有する刺激パターンを夫々示
すものである。この場合、刺激パターンを図示の如く、
例えば0アドレスから所定アドレスまで刺激強度を漸次
上昇させ、所定アドレスから250アドレスまで刺激強
度を最大値に維持するように設定する。傾斜検出センサ
1が図2のの歩行状態でオンとなった場合、直ちに2
50アドレスの最大刺激強度の刺激データを読み出し出
力する。チャタリングが生じて傾斜検出センサ1がある
期間オン/オフを繰り返えす場合、オフ時には刺激デー
タのアドレスは250アドレスから0アドレスへ向かっ
て所定の読み出し速度で出力されるが、オンになると所
定アドレスまでは最大の刺激が維持され、また所定アド
レス以下では漸次下降する刺激が出力されるので刺激強
度の急変を防止できる。傾斜検出センサにチャタリング
が生ずる場合、刺激データの読み出し速度、刺激パター
ンにおける刺激強度の傾斜を患者に合わせて設定出来る
ことは云うまでもない。
【0016】尚、本発明は上述した実施例に限ることな
く本発明の要旨を逸脱することなく、その他種々の構成
を取り得ることは勿論である。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、足
首に傾斜検出センサを装着して、歩行時の足の傾きを検
出して、この検出信号に基づいて刺激信号を出力するよ
うにしたので、従来のフットスイッチの如く履物が不
要、歩行時に違和感が無い、傾斜検出センサに体重
が掛からないため、破損、リード線の断線が無くなる等
の種々の利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に使用される傾斜検出センサの
概略構成図である。
【図2】歩行動作を説明する図である。
【図3】本発明の電気刺激装置の制御方式の一実施例を
示すフローチャート図である。
【図4】本発明の実施例における刺激パターンを示す説
明図である。
【図5】従来の電気刺激装置の構成図である。
【図6】図5の従来例に使用されるフットスイッチの概
略構成図である。
【符号の説明】
1 傾斜検出センサ 12 FESコンピュータ 13 メモリ 14 刺激信号出力部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】マヒした四肢の動作に伴う傾きを検出して
    動作信号を出力し、この動作信号に基づき、予め格納さ
    れた各種の刺激データから上記四肢の動作に対応する刺
    激データを読み出し、この刺激データを刺激信号に変換
    して出力し、上記四肢の傾きが僅少になった時、上記刺
    激信号の出力を停止させることを特徴とする電気刺激装
    置による生体機能矯正方式。
JP10127992A 1992-04-21 1992-04-21 電気刺激装置による生体機能矯正方式 Pending JPH05293188A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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