JPH06508288A - 筋肉緊張の改良 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 筋肉緊張の改良 同時係属適用への相互参照 なし 発明の背景 発明の技術分野 本発明は全般的に、移植し得る医療用装置に関するものであり、更に詳しくは、 筋肉組織のしきい値以下の刺激を供給する移植し得る医療用装置に関するもので ある。

先行技術の説明 どれ位前からかはわからないが、無呼吸睡眠の医学的特性が知られていた。この 疾患には、２種類の一般に認識された形態が存在する。第１は、適正な時間で、 呼吸のための周期を初期化しそして制御するために必要な、神経筋の刺激を自動 的に発生させる人体の故障に関連する中枢性の無呼吸睡眠［ｃｅｎｔｒａｌ　５ ｌｅｅｐａｐｎｅａ　］である。この状態を治療するために電気的刺激を採用す ることに関する研究が、Ｗｉｌｌｉａｍ　Ｗ、　Ｌ、　Ｇｌｅｎｎにより、「ダ イアフラムベーシングの現状（Ｄｉａｐｈｒａｇｍ　Ｐａｃｉｎｇ　：　Ｐｒｅ ｓｅｎｔ　５ｔａｔｕｓ　）　Ｊにおいて論じられている（ベーシング［Ｐａｃ ｅ］　、ボリュームＩ、　３５７３７０頁（７月−９月、１９７８年））。

２番目の状態は、閉塞性の無呼吸睡眠［ｏｂｓｔｒｕｃｔｉｖｅ　５ｌｅｅｐ　 ａｐｎｅａ　］として知られている。それは、Ｄｒｓ、　ＣｏｏｋとＯｓｇｕｔ ｈｏｒｐｅによって、［閉塞性の無呼吸睡眠、診断と治療（Ｏｂｓｔｒｕｃｔｉ ｖｅ　５ｌｅｅｐ　Ａｐｎｅａ　：　Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ　ａｎｄ　Ｔｒｅａｔ ｍｅｎｔ　）　Ｊにおいて、いくらかにわたって論じられている（サウスカロラ イナ医療協会誌［Ｊ。

ｕｒｎａｌ　ｏｆ　５ｏｕｔｈ　Ｃａｒｏｌｉｎａ　Ｍｅｄｉｃａｌ　Ａｓ５ｏ ｃｉａｔｉｏｎ　］　、　８１　（１２）　：　６４７−６T１頁（ １９８５年１２月））。前記主題を扱う文献としては、Ｋ、　Ｐ、　５ｔｒｏｈ ｌ、　Ｎ、　Ｓ、　Ｃｈｅｒｎｉａｃｋ及びＢ、　Ｇｏｔｈｅによる［無呼吸睡 眠の治療のための生理学的基準（Ｐｈｙｓｉ。

ｌｏｇｉｃ　Ｂａ５ｉｓ　ｏｆ　Ｔｈｅｒａｐｙ　ｆｏｒ　５ｌｅｅｐ　Ａｐｎ ｅａ）　Ｊ　（米国呼吸疾患回覧誌［ＡｍｅｒｉｃａｎＲｅｖｉｅｗ　ｏｆ　Ｒ ｅ５ｐｉｒａｔｏｒｙ　Ｄｉｓｅａｓｅｌ　、ボリューム１３４．７９１−８０ ２頁（１９８６年））、及び、Ｊ、ＫａｐｌａｎとＢ、　Ａ、　５ｔａａｔｓに よる［閉塞性の無呼吸睡眠症候群（Ｏｂｓｔｒｕｃｔｉｖｅ　５ｌｅｅｐ　Ａｐ ｎｅａ　Ｓｙｎｄｒｏｍｅ）　Ｊ　（Ｍａｙｏ臨床講義記録［Ｍａｙｏ　Ｃ１１ ｎｉｃ　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　］　、ボリューム６５．１０８７−１０９４ 頁（１９９０年））を更に挙げることができる。

筋肉組織の電気的刺激がしばらくの間使用された。この範晴では、例えば心臓ベ ーシングにおいて、おおいに研究がなされた。Ｐａｕｌ　Ｅ、　Ｃ１５ｋｅとＪ ｏｈｎ　Ａ、　Ｆａｕｌｋｎｅｔによる［ラットにおける移植され或いは移植さ れない骨格筋の慢性的な電気刺激（Ｃ：ｈｒｏｎｉｃ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　 Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｎｏｎ　ｇｒａｆｔｅｄ　ａｎｄ　Ｇｒａｆｔ ｅｄ　Ｓ汲■撃■狽≠■ Ｍｕｓｃｌｅｓ　ｉｎ　Ｒａｔｓ）　Ｊ　（応用生理字詰［Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏ ｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ　］　、ボリューム５９、（５１、 １４３４−１４３９頁（１９８５年））では、長期にわたる刺激のいくらかの生 理的な効果を論じている。

現在、閉塞性の無呼吸睡眠が深刻なとき、気管切開［ｔｒａｃｈｅｏｓｔｏｍｙ ］は、多くの患者のために選択できる治療であるかもしれない。しかしながら、 呼吸の間の上部気道に沿った筋肉組織の電気的刺激では、いくつかの興味が示さ れた。１ｅｅｒに与えられた米国特許第４．８３０．００８号では、呼吸の周期 に同調させた上部気道の筋肉の電気的刺激のための技術が論じられている。Ｄｕ ｒｋａｎに与えられた米国特許第４、５０６．６６６号では、人工呼吸装置によ って供給される圧力をかけられた気流との関連で、そのような刺激が論じられて いる。類似したアプローチは、１Ｊｉｋｉ等による「閉塞性の無呼吸睡眠患者の 上部気道開存における睡眠中のオドガイ（＠）下部への電気刺激の効果（Ｅｆｆ ｅｃｔｓ　ｏｆ　Ｓｕｂｍｅｎｔａｌ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｓｔｉｍｕｌａ ｔｉｏｎＤｕｒｉｎｇ　５ｌｅｅｐ　ｏｎ　Ｕｐｐｅｒ　Ａｉｒｗａｙ　Ｐａｔ ｅｎｃｙ　ｉｎ　Ｐａｔｉｅｎｔｓ　ｗｉｔｈ　０ｂｓｔｒｕｃｔｉｖｅ　５ｌ ｅｅｐ　Ａｐｎｅａ　）　Ｊ　（米国呼吸疾患回覧誌［Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｒｅ ｖｉｅｗ　ｏｆ　Ｒｅ５ｐｉｒａｔｏｒｙ　Ｄｉｓｅａｓｅ　］　、ボリューム １４０．１２８５−１２８９頁（１９８９年））で論じられている。

しかしながら、従来例の電気的刺激の技術は、刺激された筋肉の収縮性の運動を 引き起こすことに主として関連している。これは、刺激エネルギーが必然的に比 較的大きくなければならず、そして刺激の効果は、患者によって直接認識できる ということを意味する。

発明の開示 本発明は、先行技術の難点を、しきい値以下の刺激により医学的症状、たとえば 閉塞性の無呼吸睡眠を治療するための技術及び方法を供給することにより、克服 する。この刺激は、個別に或いは組み合わされても、刺激された筋肉の直接的な 収縮を引き起こすためには不十分な振幅［ａｍｐｌｉｔｕｄｅ　］を持つパルス によって実行される。結果は、超過した刺激エネルギーの使用がなく、そして患 者に過度の知覚的刺激をあたえることのない、刺激された筋肉における全般的な 筋肉緊張の改善である。閉塞性の無呼吸睡眠の患者への安心を供給することは、 筋肉組織のこの全般的な締付けである。

刺激パルスは、刺激される組織と接触した電極への絶縁された電気的リードを通 して接続する刺激ジェネレーターによって供給される。出カバルスの振幅が、刺 激される筋肉の捕捉［ｃａｐｔｕｒｅ　］を防ぐために、手動で調整されるかも しれない。

又は、刺激される筋肉組織の張力が、刺激ジェネレーターによって感知されるか もしれない。特別の電子回路は、捕捉のしきい値を検出することができ、そして 、収縮を防ぐために刺激の振幅を減少させることができる。

この技術は、１つ或いはより多くの部位で刺激により実施されるがもじれない。

複数部位の刺激を容易にするために、刺激ジェネレーターの出力が、適当に分岐 されるかもしれない。

図面の簡単な説明 本発明の他の目的や、本発明の付随する利点の多くは、容易に同様と理解され、 そして、以下の詳細な説明を、全体にわたって同様の符号は同様の部材を表して いる添付図面との関係を考慮しつつ参照すれば、更によく理解される。

図１ａは、１０ヘルツ刺激による筋肉張力のグラフ表示である；図１ｂは、５０ ヘルツ刺激による筋肉張力のグラフ表示である；図１ｃは、１００ヘルツ刺激に よる筋肉張力のグラフ表示である；図２は、刺激及び感知電極の典型的配置を示 している図である；図３は、捕捉しきい値の上下での刺激パルスのための感知さ れた筋肉張力のグラフ表示である； 図４は、刺激出力と、多重送信されたしきい値以下の刺激システムの積分され感 知された入力のグラフ表示である； 図５は、多重送信の入力と出力を有している刺激ジェネレーターのブロック図で ある； 図６は、長期的なしきい値以下の刺激を使用した場合の、全般的な筋肉緊張と時 間とのグラフ表示である。

好ましい実施態様の説明 図１ａは、毎秒ｌＯパルスのしきい値以下の刺激下における、筋肉張力１３の時 間１４の関数としてのグラフ表示１０である。生じた反応は、遅い単収縮［ｓｌ ｏｗ−ｔｗｉｔｃｈ］といわれる。

生じた張力が累積的である傾向のある一方で、各々の刺激パルスに関連している 相対ピークが目立って明白であることがわかる。刺激パルス１５ａと１５ｂと１ ５ｃと１５ｅと１５ｆと１５ｇと１５ｈと１５ｉと１５ｊが対象となる筋肉を単 収縮するようにさせるとき、相対的なビークｌｌａとｌｌｂどｌｌｃとｌｉｄと ｌｉｅとＨ，ｆとｌ１ｇとｌｌｈと１１ｉとｌｌｊがそれぞれ生じる。相対的な 溝１２ａと１２ｂと１２ｃと１２ｄと１２ｅと１２ｆと１２ｇと１２ｈど１２ｉ と１２．ｉは、それぞれ、刺激パルスの間の対応する溝である。

張力１６は、収縮を生じさせるために要求される張力のレベルである。

図１ｂは、毎秒５０パルスのしきい値以下の刺激下における、筋肉張力１３の時 間１４の関数としてのグラフ表示１７である。この反応に与えられた語は、融合 していない弾縮［ｎｏｎ−ｆｕｓｅｄ　ｔｅｔａｎｕｓ　］である。各々の刺激 パルス１８ａ−１８ｎが発生されるにつれ、累積的な筋肉反応はわずかに現われ る極大及び極小を含んでいる。

図１０は、対象となる筋肉の融合した弾縮［ｆｕｓｅｄ　ｔｅｔａ間Ｓ］反応の グラフ表示１９である。時間１４の関数としての筋肉張力１３が、滑らかな、累 積的な曲線を結果として生じている。刺激パルス２Ｄａ−２０ｎは、毎秒１００ パルスの割合で生じさせられる。この刺激割合では、極大も極小も存在しない。

図２は、入力と出力を多重送信するシステムにおける刺激電極と感知電極の典型 的配ｆ！！３０を示す。個々の筋肉３２と３４と３６と３８は、閉塞性の無呼吸 睡眠の患者における上部気道の筋肉組織を表わす。代表的筋肉グループは、ゲニ オグロツサス（ｇｅｎｉｏｇｌｏｓｓｕｓ）　、チロヒオイド（ｔｈｙｒｏｈｙ ｏｉｄ）　、ステルノヒオイド（ｓｔｅｒｎｏｈｙｏｉｄ　）　、オモヒオイド （ｏｍｏｈｙｏｉｄ）　、ゲニオヒオイド（ｇｅｎｉｏｈｙｏｉｄ）　、ミロヒ オイド（ｍｙｌｏｈｙｏｉｄ　）　、ハイボグロツサス（ｈｙｐｏｇｌｏｓｓｕ ｓ　）　、スチロヒオイド（ｓｔｙｌｏｈｙｏｉｄ）等を含む。

電極４０と４２と４４と４６は、メトトロニック社のモデル４９５１のような突 き刺し電極である。各々が、それぞれ異なる絶縁されたリード４８と５０と５２ と５４によって、刺激ジェネレーター（図５を更に参照されたい）に接続される 。

絶縁されたリード６４と６６と６８と７０にそれぞれ電気的に接続された電極５ ６と５８と６０と６２は、類似した設計と構造のものであってもよい。各々の電 極５６と５８と６０と６２は、対応する筋肉３２と３４と３６と３８の張力を感 知する。

図３は、捕捉しきい値より大きいか、或いはより小さい刺激パルスと、感知され 積分された、対応する張力信号とのグラフ表示である。刺激振幅は、各々のパル ス７４と７６と７８と８０と８２と８４と８６と８８から成り立つ。各々はおお よそ１ミリ秒のパルス幅を有する。各々のパルス７４と７６と７８と８０が、曲 線９０によって表わされる捕捉しきい値２２より小さい振幅を持つ。同様に、各 々のパルス８２と８４と８６と８８の各々が、曲、１ｉ９０の振幅を上回る。

曲線９２は、刺激された筋肉から感知された張力信号を示していて、滑らかな曲 線に積分されている。傾斜９４より前の領域が、各々のパルス７４と７６と７８ と８０のしきい値以下の刺激による積分された張力信号を表わす。曲５ｌｉ１９ ２の傾斜９４と下向きの傾斜９６の間の領域は、収縮を刺激するのに十分な各々 のパルス８２と８４と８６と８８による積分された張力信号を示す。

図４は、４つの分離された入力と出力を有する多重送信システムの動作のグラフ 表示である。曲線９８は、第１の刺激電極に印加した（図２を更に参照されたい ）刺激パルス１０６と１０８と１１０と１１２と１１４と１１６と１１８と１２ ０を示す。

同様に、曲線１００と１０２と１０４は、それぞれ第２と第３と第４の刺激電極 に印加された刺激パルスを示す。曲線１５４は、積分された時間、多重送信され た、対応する感知電極からの張力信号を示している。

刺激パルス１（１６と１０８と１１０と１１２は各々、捕捉しきい値を表わして いる曲線９８を超える振幅を有する。そのために、曲線１５４の領域１５８が捕 捉を示すのであり、それは感知しきい値１５６より大きい振幅を有するからであ る。このデータは、以下により更に詳しく説明するように、対応する筋肉組織へ の刺激パルスの振幅を下げるために、刺激ジェネレーターにより使用される。

刺激パルス１２４と１２６と１２８と１３０は、捕捉しきい値レベル１３２より 低い振幅のものである。同様に、パルス１３４と１３６と１３８と１４０はレベ ル１４２より小さく、そしてパルス１４４と１４６と１４８と１５０はレベル１ ５２より小さい。

図５は、図４の刺激パルスを供給して、そして感知機能を果たしもする刺激ジェ ネレーター１６０のブロック図である。検知入力が絶縁されたリード４８と５０ と５２と５４から入力され、刺激パルスが絶縁されたり−ド６６と６８と７０と ７２を経て出力される（更に図２も参照されたい）。

それぞれ個別に感知された張力信号は、検知アンプ１６４と１６６と１６８と１ ７０によって増幅される。入力マルチプレクサ１６２は、タイミング２０２のｌ Ｏミリセカンド出力によって駆動される２−ビットカウンター２０４の繰り返し 出力に従って、信号を時分割多重送信する。

増幅された張力信号の各々は、かわるがわる、入力マルチプレクサ１６２からバ ンドパスフィルター１７２に出力される。バンドパスフィルター１７２の出力は 、１メガヘルツ以上の成分を厳しく減衰させる。出力は、前記論じられた滑らか な信号（更に、図３の曲線９２を参照されたい）を供給するために、積分器１７ ４によって積分される。マルチバイブレーク−１７６が、感知された振幅を前記 説明した捕捉であるか決定するため、この信号を弁別する。もし肯定的ならば、 デイクレメント１８０は、マルチプレクサ１８２を通して、対応するレジスター １８４と１８６と１８８１９０の一つを減少させることを可能にされる。もし否 定的ならば、デイクレメント１８０は、使用可能とならない。

マルチプレクサ１８２は、デジタル制御されたアンプ１９４の出力を制御するた めに、レジスター１８４と１８６と１８８と１９０の適当なものの内容物を供給 する。これにより、出力である対応する刺激パルスがしきい値以下であることが 保証される。パルスは、マルチプレクサ活性に同調することを可能にするタイミ ング２０２に基づき、パルス発生器２００によって発生される。出力アンプ１９ ６は、適当な出力の大きさを供給するリニアアンプである。出力マルチプレクサ １９８が、刺激パルスのために適当な刺激電極を選択する。

図６は、しきい値以下の刺激２０８の期間の関数としての、全般的な筋肉緊張２ １０グラフ表示２０６である。しきい値以下の刺激期間２０８の後に、全般的な 筋肉緊張が感知されるほどに増大しないことと、続けられたしきい値以下の刺激 が、筋肉緊張のレベルを保持するのに役に立つことに注目すべきである。

このように、本発明の好ましい実施の態様を述べたが、当業者であれば、請求項 の範囲から離れることなしに、別の利用し得る有用な実施例を理解することが容 易にできる。

マ　１０　ｔＯ。

ω　（０（Ｑ　ｐ。

平成５年１１月２２日

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．以下の工程よりなることを特徴とする筋肉の全般的な緊張を改良する方法： ａ．振幅、周波数及びパルス幅で前記筋肉を電気的に刺激する；ｂ．前記刺激が 、前記筋肉の融合された強直性の収縮活性を生じさせるかどうか決定する； ｃ．前記電気的刺激の前記振幅を、前記融合された強直性の収縮活性がなくなる まで低下させる。
2. ２．前記工程が繰り返し行われる請求の範囲第１項に記載の方法。
3. ３．以下の構成を有することを特徴とする装置：ａ．筋肉に刺激を供給するため の手段；及びｂ．前記刺激がしきい値以下であることを確実にするため、前記供 給手段に接続された手段。