JPS5841570A - 筋肉刺激装置及び方法 - Google Patents

筋肉刺激装置及び方法

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JPS5841570A
JPS5841570A JP57132333A JP13233382A JPS5841570A JP S5841570 A JPS5841570 A JP S5841570A JP 57132333 A JP57132333 A JP 57132333A JP 13233382 A JP13233382 A JP 13233382A JP S5841570 A JPS5841570 A JP S5841570A
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JP
Japan
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muscle
transmitter
stimulator
stimulation
receiver
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JP57132333A
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ユルゲン・ヒルデブラント
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DOITSUCHIE NEMEKUTORON GmbH
Nemekutoron Deutsche GmbH
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DOITSUCHIE NEMEKUTORON GmbH
Nemekutoron Deutsche GmbH
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Publication date
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    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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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】 少くとも１つの刺激付与器と、受信器及び該受信器のた
めの電源装置と、刺激信号を出力し刺激パルスを筋肉の
異なる箇所に供給する複数の電極とを有する、ひとの筋
肉の刺激装置に関する。上記刺激パルスは、パルスの順
序、振幅、長さ及び形状について正確に規定され、可及
的に自然のものに近い筋肉の収縮を生じさせる。
この種の装置は、生理学的に自然な麻痺などの徴候を克
服するために特に使用される。ひとの組織のだめのプロ
グラミング可能な刺激装置は従来法において既知であり
、外部コ／トローラ−及び埋植された受信器を用いて、
刺激を起こすべき組織のいろいろの箇所に埋植され、刺
激付与器に接続された多数の電極に刺激信号が周期的に
（刺激発生器によシブログラミングされた通りに）発生
される。このシステムによれば、適当なプログラミング
によりスイッチの操作により、予め定められた一定の運
動経過を有する筋肉運動が起こるように筋肉の所望の運
動を行なわせることが可能であり、かつ反復可能である
。また、グログラム変更（）やツチング）により、変更
された筋肉運動を起こさせることができる。その場合、
筋肉の反応を開始させるためだけでなく、それを順に制
ｍｌするためには、切換又は調節機構の患者又は彼の医
師による操作が必要である。また刺激電極を刺激付与器
に接続するために埋設するべき導線は、長時間使用の際
には故障し易くなる。またこの既知の装置を使用する患
者は、非常に制限された運動刺激のみを与えうる小形の
コントローラーを携帯し得るにすぎず、比較的複雑な運
動は、携帯され得ない固定コントローラーによってのみ
発生される。この既知の装置の回路はドイツ公開公報２
８０３３６６号明細書に詳細に説明されている。この既
知の装置は筋肉の随意に制御された運動を生せしめるこ
とに関しては非常に制限されている。
本発明の目的は、手作業によらずに随意的な自由な機能
が可能となるように、この項の最初に述べた形式の筋肉
刺激装置を改良することにある。
本発明の別の目的は、筋肉中に導線を埋植せずに作動さ
れ、しかも刺激又は刺激電極が患者の十分な制御の下に
おかれるようにすることにある。
即ち、本発明の筋肉刺激装置は次の通シである。
ひとの筋肉に埋植可能な少くとも一ケの刺激付与器と、
受信器と、該受信器のための電源と、刺激信号を出力す
るための複数の電極とを備えた、ひとの筋肉を刺激する
ための筋肉刺激装置において、 （ａ）　　ひとの筋肉に埋植可能であシかつ夫々電極を
備えた複数の個々の刺激付与器（Ｓｔ、〜５ｔｎ）を有
し、各刺激付与器は各自に指定された信号を選択的に受
信する受信器と刺激発生器とを備えて」１記刺激発生器
の刺激信号がその振巾、周波数及び長さについて、受信
された信号により制御され、さらに各刺激付与器は受信
された高周波エネルギーが供給される電源装置を備える
ことと、（ｂ）　　筋肉中に埋植可能であシかつ各々発
信器を備えた筋肉電位センサ（Ｔｓｌ〜Ｔｓｎ　）を有
し、該発信器は、感知された筋肉電位を表わすように変
調され選択的に評価可能な信号を発信し、各々のセ／す
は受信された高周波エネルギーが供給される電源装置を
備えることと、 （ｃ）　　筋肉電位センサ（Ｔｓ１〜Ｔｓｎ）の発信器
に配属された遠隔受信器を有し、該遠隔受信器は、デー
タ処理回路により、刺激付与器（Ｓｔ＋〜５ｔｎ）に配
属された遠隔発信器を変調すること、を特徴とする筋肉
刺激装置。
上述の本発明の特徴及び本発明の一般的な教示により明
らかなように、筋肉のいろいろの箇所に埋植された複数
の筋肉電位センサを用いて、夫々の？？与の筋肉電位が
測定され、（好ましくは筋肉電位センサと合体された）
発信器により遠隔（無線）受信器に送出され、受信され
た信号はデータ処理回路において変換・処理され、その
変換・処理された信号は、やはシ筋肉中の隔てられた箇
所に埋植された複数の刺激付与器に、発信器を経て伝送
され、これらの刺激付与器は電極を経て刺激パルス全出
力する。
本発明には、Ｍｈ肉定電位全測定るためのセンサが使用
され、この測定された筋肉電位に基づいて刺激電極を介
して惹起される。これらの刺激付与器には、測定された
筋肉電位に依存して選択的に且つ規定的に生理学的な刺
激信号又はプログラミング可能冷刺激信号が供給される
。センサを用いたことにより、手動制御が例えば外部の
コンピュータを介してなされる場合にも、手動制御の必
要はなく、また筋肉運動の過程は、筋肉の電気生理学的
な所与の状態に依存したしかたで制御される。
この際、特に、多数の相互に離隔しだ刺激付与器により
、筋肉運動過程の最適の適合と多様性が達成される。刺
激発生器と電極との間の接続導線は必要ではなく、電極
は刺激付与器に直接に結合することができる。
本発明の好ましい実施態様によれば電源装置自費は遠隔
発信器から伝送供給されたエネルギーにより作動される
。一般には、筋肉電位センサ及び刺激付与器の電源装置
は、別のエネルギー発信器からエネルギー又は電力の供
給を受けてもよいが、しかしその場合装置のコストが増
大する。このコストの増大は、本発明装置の上記構成に
より不袂になシ、有利である。
本発明の別の好ましい実施態様によれば、筋肉電位セン
サの発信器及び遠隔受信器には、刺激発生器の受信器及
び遠隔発信器により使用される周波数帯とは異なる周波
数帯が用いられる。これにより筋肉電位センサからの未
処理信号と、処理された稜に刺激発生器の受信器に苅し
遠隔発信器によシ送出される信号とが、支障なく分離さ
れるため、２種類の信号の間の相互作用或いは干渉が生
じないようになる。
本発明の更に別の好ましい実施態様によれば、遠隔受信
器及び発信器のアンテナは、四肢の少くとも一部分をカ
バーして刺激されるべき筋肉のある身体部分に着座配設
できるユニットとして設けられる。このアンテナは、さ
らに、身体をとり囲むベルト内に配設されうる。これは
身体上に装置の埋植されない外部部分を保持することを
患者にとって楽にする。
本発明のその他の詳細及び有用な効果は、図面に示した
実施例についての以下の詳細な説明により一層明らかと
なろう。
第１図のブロック線図かられかるように、人の筋肉２を
刺激するために、筋肉中の所望の箇所に刺激付与器ｓｔ
、−５ｔｎを埋植し、各々の刺激付与器ｓｔ、−５ｔｎ
に対応して共に使用される筋肉電位センサＴｓ、〜Ｔｓ
ｎを夫々筋肉２中に埋植し、１つの電位センサＴｓと１
つの刺激付与器Ｓｔとが１つの機能ユニットを形成し、
その機能ユニットが後述する装置部分の選択使用により
作動されるようにする。
必要ならば、１個の筋肉電位センサに対応して同様な多
数の刺激付与器Ｓｔ’、〜Ｓｔ′ｒｉを使用したシ、単
一の刺激付与器Ｓｔに対応して多数の筋肉電位センサＴ
ｓ、〜ＴｓＨを使用することもでき、これらは互に結合
して、特に１つの共通ハウソ／ダ中に配することによシ
、共に用いられるように設計される。
刺激付与器Ｓｔだけでなく筋肉電位センサＴｓも患者の
医師が望む適当な箇所に配することができる。
これらはリード線をもたず、換言すれば刺激電極３及び
センサ電極７は刺激付与器Ｓｔ又はセンサＴｓに直接に
配設される（第２，３図も参照）。刺激付与器Ｓｔには
、遠隔発信器１０（以下に詳述する）と、刺激付与器Ｓ
ｔ中に組込まれた電源装置６により、受信器４及び刺激
発生器５のエネルギー需要をまかなう変調された高周波
エネルギーが供給される。図示した構成の代りに、受信
器４にｚＪする刺激付与器Ｓｔの成る１つの動作設計の
場合、当業者にとって周知の単−ＩＣとして刺激発生器
５及び電源装置６を形成してもよく、そのＩＣの受信回
路のアンテナは、遠隔発信器１０の周波数に同調させる
。
これらの筋肉中に埋植された電位センサＴＳＩ〜Ｔｓｎ
は、センサ電極７を有し、神経が損傷された筋肉中にな
お生じている筋肉の電位はこれらのセンサ電極７によっ
て所定箇所において検出される。
この筋肉電位は、筋肉電位センサＴｓに組込まれた→→
溌信器８の制御信号に、増巾変調器１１を介し変換され
る。刺激付与器Ｓｔと同じ線上において、筋肉電位セン
サＴｓは、電源装置１２を有し、電源装置１２自身は外
部の遠隔発信器１０から、電源装置１２と共に使用され
る受信器又は（送受信器として構成した）→→発信器８
を介して電力供給をうける。刺激付与器Ｓｔの構成につ
いて上述したことはこの点でも肖てはまシ、即ちこの装
置部分についても真実である。
埋植された刺激付与器Ｓｔ及び埋植された筋肉電位セン
サＴｓの作動時には、一般に既知の構造の遠隔発信器１
０が使用される。この発信器の送信アンテナ１４は、筋
肉２即ちそれが一部をなす四肢を囲むよう配されたベル
ト又はカフス等に挿入する。このベルトは図面を簡略に
するために図示されていない。その他例えば、ユーザー
のズボンの座部におかれる中空球の形のシェル中に送信
アンテナ１４を配することもできる。該中空シェル中に
は、遠隔受信器９のための送信アンテナ１６又は、周知
の２つの用途に切換えられる単一のアンテナを内包する
。遠隔受信器９、発信器１０及びデータ処理回路１５は
電池と同様に例えば、ベルト上に支持し、アンテナ１４
．１６と共に同軸ケーブルにより結合されてもよい。
遠隔発信器１０は、刺激付与器ｓｔ、−ｓｔ、によりＪ
２！ｉ択的に受信される信号を発信する。信号の間に発
信器１０により発信された電力又はエネルギーは、刺激
付与器Ｓｔ１〜Ｓｔｎ及び筋肉電位センサＴｓ、　。
Ｔｓｎの電源６，１２に電力を供給するために用いられ
、発信器の高周波出力は整流されて蓄積される。
遠隔発信器１０の制御及びその変調は、データ処理回路
１５を介してなされ、処理回路１５の主要部は、マイク
ロプロセッサであり、筋肉電位センサＴｓの発信器８か
ら遠隔受信器９を経て受信された信号は処理回路１５に
おいて更に発信器１゜を作動するために変換されて処理
される。
発信器１０のため変調・制御するデータ処理回路１５は
、遠隔受信器９の信号からコード化段階において増巾さ
れアドレスされた個々の信号を発生させ、受信器９は、
筋肉電位センサＴｓの発信器８から到来する信号列の全
部の信号を復調しデコーディングする４−、治療の目的
のために望ましいことがあるこれらの個々の信号の別の
形式を形成するだめに、データ処理回路１５に制御電圧
入力端子１７があり、患者又は彼の医師はパルスの振巾
、長さ及び／又はパルス波形を変えるためにこれらの入
力端子を更に利用することができる。遠隔発信器１０は
、アドレッシングされ形成された上記例々の信号により
次のように制御される。即ち上記例々の信号に比例する
信号が刺激付与器に選択的に送出されるような制御が行
なわれる。刺激付与器Ｓｔの受信器では、−例として、
遠隔発信器１０により発信された変調された無線高周波
（ＨＦ）信号が受信される。この信号の情報は、刺激発
生器５において刺激ノＲルスを発生しそれを電極３を介
し出力するために用いられる。この情報は例えば、第４
図に、示す如く各々の場合に長さが各々５０μ秒の５ビ
ツト長のコード語５０．５１から成っていてもよい。こ
のコード化形式は８チャンネル装置即ち８個以下の刺激
付与器Ｓｔを備えたものについて用いられる。第１ビツ
トは同期用である。次の３ビツトは情報伝送システム中
の所望の刺激付与器Ｓｔの選択に用いられ、最後のビッ
トは刺激／やルスの出力制御に用いられる。コードの各
部分のラインアップは第４図に一例として見られる。直
列ビット列ｄ：、スタートノソルスが同期ピットにより
生じた稜にシフトレソスタに読取られる４、コード語は
恒久結線されたコードと比較され、読出された信号が恒
久結線された符号と同一々らは、当該刺激付与器Ｓｔに
信号が送られ、出力フリップフロッグが、最後のビット
が「１」であるが又は「０」であるかに従って「オン」
の状態又は「オフ」の状態に切換えられる。出力がｒＯ
Ｊがら「１」に切換えられると、例えば５００μ秒の長
さの刺激・ぞルスが生じ、次にコンデンサーが電源によ
り定電流源を介し充電され、例えば１００１１秒又は１
０ｍ秒後に「オフ」命令によシ充電過程が終了する。
刺激付与器、この場合には問題の刺激付与器ｓｔ１、の
電極３に、充電段階において成る一定の電圧５２が組織
抵抗の大きさに依存せずして生ずる。
一般に１００チヤンネル迄又はそれ以上のチャンネル数
の装置形式が可能である。図面に示され以上に説明を行
なった装置は、有用な効果を与える電源装置６，１２に
よる刺激付与器ｓｔ、〜ｓｔｎ及び筋肉電位センサＴｓ
！〜ＴＳｎへの給電は、遠隔発信器１０の変調休止時間
において行うことが最も好都合である。各別の電子回路
は一般的に従来技術と同様に構成し得る。
上述の装置を用いての経験により、成る遠隔発信器１０
について、パルス符号変調においての周波数２７　、１
２　ＭＨｚが所望の特性をもつことが示された。刺激付
与器Ｓｔの受信器４もこの周波数に同調される。筋肉電
位センサＴｓの発信器８及び遠隔受信器９について、−
例として、４０．６８〜４０　、７５　ＭＢ２の周波数
が用いられ、各々の場合について８×１ｋＨ２の周波数
が選択されたことにより、８個以下の刺激付与器Ｓｔ、
〜Ｓｔ８が、データ処理回路１５の制御の下に、相関さ
れた刺激信号を選択的に送出することかできる。この点
から、１箇の筋肉電位センサの単一伝送チャンネルのた
めに同様の付加的刺激付与器Ｓｔ１〜ｓｔ’、を用いる
と有利である。同様にして、同じ線で、単一の刺激付与
器Ｓｔと共に、同じ種類の複数の筋肉電位センサＴｓを
用いることもできる。
中枢神経（ＣＮＳ）の障害により生じた形式の麻痺の場
合、及び末梢神経の損傷（この場合には本発明の適用は
ある程度制限されるが）＋の場合、即ち、全部の神経伝
導路が切断されてはおらず、患者の意志の制御を受ける
多少の・やルスがなお存在する場合において、これらの
／４’ルスは（従来形式の装置とは異なシ）本発明の装
置により増巾され、これらの増巾された信号は全部の休
止運動単位の総合に対する超最大（ｓｕｐｒａｍａｘｉ
ｍａｌ　）刺激として筋肉の治療上選択された部位に供
給される。
既に残留する動作電位の使用により問題の筋肉の個々の
収縮が増幅されるため、これらの電気刺激は、例えば、
１（力に抗しての運動又はものを静的に保持する運動を
可能にする。このような運動は神経が病理学的に弱って
いることのため、患者の純粋の意志の下には従来は不可
能であったようなものである。
さらに、本発明装置によれば、患者の可能な筋肉の運動
について患者を制限したりすることなく、また患者の感
染の危険を与えることなしに、本来の機能を回復する目
的で、一時的に弱くなった筋肉を長時間に亘シ規律的に
刺激するために用いることが可能になる。
これに関連して、規律的な「持続刺激」の可能性が挙げ
られ、本発明装置によれば、直接に神経刺激できない筋
肉部分が、治療プロセスに基づき元の伝導路又は新しい
伝導路が形成されるまで、或いは患者のサイバネティッ
クな刺激系統のだめの「ソフトウェア」が生成されるま
で、患者の゛無傷の筋肉の刺激信号により刺激される。
以下に、本発明の装置による筋肉の刺激方法の特徴を記
すが本発明の装置はひとのみならず、動物体にも適用可
能である。
筋肉に埋植されかつ電極を備えた少くとも１つの刺激付
与器が発信器により制御される筋肉の刺激方法において
、筋肉の異った個々の位置の筋肉電位が、当該位置に埋
植された筋肉電位センサによシ測定され、該筋肉電位は
、同様に埋植された発信器により、遠隔受信器に伝送さ
れ、受信された信号はデータ処理回路において処理変換
され、このようにして処理変換された信号は、隔てられ
た位置において筋肉中に埋植されかつ上記筋肉電位セン
サに配属された複数の刺激付与器に遠隔発信器を経て送
信され、パルスの長さ及びレベルについて生理学的筋肉
運動電位によシ制御された刺激ノルスを電極から発出す
ることを特徴とする筋肉の刺激方法。
【図面の簡単な説明】
第１図は筋肉を概略的に示すと共に全体の装置をブロッ
ク線図によシ示す説明図、第２図は本発明装置の一部を
形成する刺激付与器の断面図、第３図は本発明装置の筋
肉電位センサの断面図、第４図は、刺激付与器の電極電
圧の変化を明らかにするだめの刺激付与器の符号化情報
の一方法としてのｉ９ルス列を例示する図を、夫々示す
。 符号の説明 １・・・筋肉の刺激装置（ブロック図）、２・・・筋肉
、３．７・・・電極、４・・・受信器、５・・・刺激発
生器、６゜１０・・・遠隔発信器、Ｔｓｌ〜ＴｓＨ・・
・電位センサ、Ｓｔ。 〜Ｓｔｎ・・・刺激付与器。 出願人　　ドイツチェ−ネメクトロン・ｒ−エムベーノ
−一代理人　弁理士　加　藤　朝　道 Ｓｔｌ　′５ｔｙＩ　　　　　　　Ｔｓｌ　′ＴｓｎＦ
ＩＧ、２　　　　　　　ＦＪＧ、３ Ｆｌ［３，４ 手続補正書（自発） 昭和５７年１り月！５日 特許庁長官若杉和夫　殿 １、事件の表示 昭和５７年特許　願第１３２３３３号 ３、　補正をする者 事件との関係　　特許出願人 ４、代理人 ５、補正命令の日付　　自　　発 ６、　補正により増加する発明の詳細な説明細書の発明
の詳細な説明の欄を次の通り袖ＩＦする。 １）明細書１５頁１３行、ｒ１００μ秒又は」を削除す
る。 ２）同１５頁１６行、「おいて」と「成る」の間に成文
を挿入する。 「組織抵抗の大きさに依存した」 ３）同１５頁１７行、「組織抵抗の大きさに欣仔ぜずし
て」を削除する、 ４）同１６頁下から２行目、ｒｓｔ；Ｊを削除しｒＳｔ
ｎＪを挿入する。 ５）同１６頁末行、「同じ線で、」を削除する。 ６）同１５頁１６行、「と共に」を「に対し」に変える
。 （以上）

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）ひとの筋肉に埋植可能な少くとも一ヶの刺激付与器
    と、受信器と、該受信器のだめの・電源と。 刺激信号を出力するだめの複数の電極とを備えだ、ひと
    の筋肉を刺激するための筋肉刺激装置６において、 （ａ）　　ひとの筋肉に埋植可能でありかつ夫々電極を
    備えた複数の個々の刺激付与器（Ｓｔ、〜５ｔｎ）を有
    し、各刺激付与器は各自に指定された信号を選択的に受
    信する受信器と刺激発生器とを備え該刺激発生器の刺激
    信号がその振巾、周波数及び長さについて、受信された
    信号により制御され、さらに各刺激付与器は高周波エネ
    ルギーが受信されて供給される電源装置を備えること、 （Ｉ））　　筋肉中に埋植可能でありかつ各々発信器を
    備えだ筋肉電位センサ（Ｔｓ＋〜Ｔｓｎ）を有し、該発
    信器は感知された筋肉電位を表わすように変調され選択
    的に評価可能な信号を発信し各々の筋肉電位センサは高
    周波エネルギーが受信されて供給される電源装置を備え
    ること、及び、 （ｃ）　　筋肉電位セ／す（Ｔｓｌ−Ｔｓｎ　）の発信
    器に配属された遠隔受信器を有し、該遠隔受信器は、デ
    ータ処理回路によシ、刺激付与器（Ｓｔ、〜５ｔｎ）に
    配属された遠隔発信器を変調させること、を特徴とする
    筋肉刺激装置。 ２）上記電源装置は上記遠隔発信器から伝送されたエネ
    ルギーにより作動される特許請求の範囲第１項記載の筋
    肉刺激装置。 ３）筋肉電位センサ（Ｔｓｌ〜Ｔｓｎ）の発信器及び遠
    隔受信器が、刺激付与器の受信器及び遠隔発信器によシ
    使用される周波数帯と異なる周波数帯をもって使用され
    るようにした特許請求の範囲第１項又は第２項記載の筋
    肉刺激装置。 ４）　前記遠隔受信器及び遠隔発信器が各アンテナを有
    し、これらのアンテナは、その筋肉を刺激しようとする
    四肢上に着座可能なユニット中に配設され、該ユニット
    は少くとも部分的に上記四肢を覆うようにした特許請求
    の範囲第１項記載の筋肉刺激装置。 ５）上記遠隔受信器及び発信器のアンテナが上記四肢の
    回りを囲むことができるベルト中に配設される特許請求
    の範囲第４項記載の筋肉刺激装置。 ６）筋肉に埋植されかつ電極を備えた少くとも１つの刺
    激付与器が発信器により制御される筋肉の刺激方法にお
    いて、筋肉の異った個々の位置の筋肉電位が、当該位置
    に埋植された筋肉電位センサにより測定され、該筋肉電
    位は、同様に筋肉に埋植された発信器により、遠隔受信
    器に伝送され、受信された信号はデータ処理回路におい
    て処理変換され、このようにして処理変換された信号は
    、隔てられた位置において筋肉中に埋植されかつ上記筋
    肉電位センサに配属された複数の刺激付与器に遠隔発信
    器を経て送信され、／？ルスの長さ及びレベルについて
    生理学的筋肉運動電位により制御された刺激／やルスを
    電極から発出することを特徴とする筋肉の刺激方法。
JP57132333A 1981-07-30 1982-07-30 筋肉刺激装置及び方法 Pending JPS5841570A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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