JPS60108054A

JPS60108054A - 電気刺激訓練治療装置

Info

Publication number: JPS60108054A
Application number: JP21684383A
Authority: JP
Inventors: 康延半田
Original assignee: Shingijutsu Kaihatsu Jigyodan
Current assignee: Shingijutsu Kaihatsu Jigyodan
Priority date: 1983-11-17
Filing date: 1983-11-17
Publication date: 1985-06-13
Also published as: JPH0221273B2

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】〔発明の技術分野〕本発明は、不全麻痺筋の訓練治療装置に関し。

特に長時間訓練可能な埋め込み電極を使用し、低周波電
気刺激を行なう電気刺激訓練治療装置に関する。

〔技術の背景と問題点〕

脳卒中やを髄損傷などの上位運動神経障害は。

その障害部位に応じて１片麻痺や対麻痺あるいは四肢麻
痺を引き起こすが、その麻痺の程度は、障害の程度に応
じて、−日常生活にほとんど支障のない軽度の不全麻痺
から、２４時間完全看護を必要とする重度の完全麻痺ま
で種々雑多である。このうち、大部分の不全麻痺では、
四肢の個々の筋の随意的収縮力の低下もさることながら
、中枢神経系の運動統御機構の障害、ことに筋の張力（
緊張度）を自動的に調整する錐体外路系の乱れにより。

筋の張力が異常に光道する筋の痙性が出現し、四肢の協
調動作が著しくそこなわれていることが多い。例えば、
指を伸して手を開こうとする場合。

同時に指を屈曲させる筋肉（これを本来収縮させようと
する筋に対し正反対の作用をする筋という意味で拮抗筋
という）が収縮してしまい、結果的に手がうまく開かな
いということが生じる。

近年、リハビリテーション医学の発達に伴ない。

強い痙性を伴なった不全麻痺への機能訓練が重視され、
早期からの体系的な訓練によりかなりの障害の改善が得
られるようになってきている。しかし、これらの最新の
機能ｇ＋＋練法によっても本質的に筋の痙性を取り去る
ことはむずかしく、患肢の充分な機能回復が得られない
ままに訓練効果がそれ以上得られないプラトゥの状態に
なることが少なくない。

一方、不全麻痺の筋を支配する神経に低周波（２０Ｈｚ
前後）の電気刺激を与えると、その中の運動神経の刺激
によって筋が収縮すると共に。

筋肉からくる知覚神経（ｇＩα線維）の刺激により拮抗
筋を支配するを髄内運動神経細胞に抑制的信号が伝達さ
れ、拮抗筋の痙性が低下することが知られている。先に
述べた例で説明すると、指を伸ばす筋へ行く神経の刺激
によって、指を屈曲させる筋の収縮が抑制され（痙性の
低下）、比較的容易に手が開くことになる。しかも、こ
の痙性の低下は、刺激停止後もしばらく残存しくこれを
キャリ・オーバーという）、かつ、電気刺激訓練を毎日
行うことによって、このキャリ・オーバーの持続時間を
長くすることが可能である。我々の経験では、１日３時
間の刺激訓練を開始後５，６ケ月で、２４時間拮抗筋の
痙性がぽとんど消失するのを確めている。また、毎日の
刺激訓練によって。

直接収縮する筋の筋力も著明に増加する。我々の例では
、訓練２ケ月で約２倍、６ケ月で約４倍の筋力増加を認
めた。この際、筋の容積も著明に増大するのが認められ
た。したがって、この低周波刺激法による訓練で、刺激
された神経が支配する筋の筋力が増加すると同時に、そ
の拮抗筋の痙性が低下するので、不全麻痺の改善に一石
二鳥の効果が得られる。

この低周波電気刺激療法は、実際多くのリハビリテーシ
ョン施設で行われている。しかし、以下に述べる理由で
本来得られるべき効果がほとんど得られでいないのが現
状である。

ン・１の理由として、刺激電極に表面電極を用いている
ことがあげられる。これは皮膚表面より皮膚直下にある
筋・神経を刺激するので、解剖学的知識をもった専門家
が毎回電極の装着を行う必要があるとともに、深部の筋
・神経を刺激することが極めて困難であるという欠点を
持つ。

また、皮膚の高い絶縁性のため、刺激に要するエネルギ
ーは極めて大きく、電圧にして５０Ｖから２００Ｖ前後
のパルス波を実際上使用している。

このため、大部分の患者は、不快感や疼痛を訴える。ま
た、電極と皮膚の間の抵抗が大きくなると熱傷を起こす
危険性もある。

これら゛の事より、この電気療法は、１日数十分程度し
か行われていないのが現状である。しかし。

前記の効果を得るには、最低１日３時間は訓練する必要
がある。このことからいうと、従来の低周波刺激装置で
は、痙性の強い不全麻痺に対して充分な治療効果を期待
することができないと言えよう。

〔発明の目的および構成〕

本発明の目的は、長時間の刺激訓練を容易にする改良さ
れた低周波刺激装置を提供することにある。そのため、
生理的作用の異なる高低２種類の周波数の低周波刺激信
号を一定周期で交互に発生する手段および該低周波刺激
信号発生手段を任意の設定された時間だけ動作させるタ
イマ手段をそなえた低周波刺激装置と、該低周波刺激装
置に結合され、低周波刺激信号を供給される埋め込み電
極と、該埋め込み電極を生体内に挿入するための案内と
なるガイド針とにより構成されたことを特徴とするもの
である。

〔発明の実施例〕

以下に本発明の詳細を実施例にしたがって説明−する。

Ａ１１図は１本発明の実施例による電気刺激訓練治療装
置とその使用態様の概要を示したもので・図中の符号１
は麻痺筋、２は神経、３は埋め込み電極、４はガイド針
、５はコネクタ、６はリード線、７は低周波刺激装置を
表わしている。

埋め込み電極３は、ガイド針４を利用することにより皮
膚を貫通させて麻痺筋ｌの神経２の近傍に留置される。

なお、ガイド針４は使用後に抜き取られ、埋め込み電極
３だけが残される（埋め込み電極３は、以後、電極と略
称する）、このように、上記電極３を一旦留置すると２
〜３ケ月以上埋め込んだまま放置しておくことができる
。この間、電極−神経間の距離や抵抗値はほとんど変化
せず、常に一定の条件で刺激が可能である。また。

ＩＶから１５■くらいの電圧で充分な刺激効果があり、
その上、電極−組織間の接触抵抗が非常に低いので、熱
傷の危険性は全くなく、安茎である。

また、筋肉に分布する神経だけを選択的に刺激するので
、不快感や疼痛もほとんどない。したがって、１日数時
間の刺激訓練を安全に遂行することができ、目的とする
電気刺激の効果が期待できる。

次に、低周波刺激装置７より電極３へ供給される刺激信
号と刺激訓練法について述べる。電極は。

一つの動作を行なう筋を支配する神経と、その拮抗筋を
支配する神経の近傍に各々留置し、これを電極の１単位
とする。この１単位への電気刺激が基本であるので、こ
れについて肘関節の屈伸動作に対するＷ１１練を例とし
て述べる。（ただし、肘関節の屈筋・伸筋いずれも複数
あるので、１単位が必ずしも２チヤンネルの出力ではな
く、それ以上のチャンネル数を必要とすることもしばし
ばである。）まず、屈筋を支配する神経を２０Ｈｚで刺激する。これ
によって、屈筋が収縮し肘関節が屈曲しようとすると同
時に、拮抗筋（この場合伸筋）を支配する運動神経細胞
（を髄内にある）へ抑制的信号が送られ、拮抗筋の痙性
が低下する。また。

屈筋への神経を２０Ｈｚで刺激している間、伸筋を支配
している神経に数百Ｈｚ以上のパルス波を与える。この
高周波のパルス波は神経のインパルスを直接遮断する作
用があるので、を髄から拮抗筋へ行く神経インパルスの
伝達がブロックされ。

拮抗筋の痙性が完全に消失する。ただし、５００Ｈｚの
高周波刺激は、単に神経の伝導をブロックするもので、
を髄への影響はほとんどないため、キャリ・オーバーが
なく、単独では２０Ｈｚ刺激のような治療効果は期待で
きない。しかし、直接的に痙性を消失させるため、２０
Ｈｚ刺激の効果を高め、病的に狭められた関節の可動域
を拡げる効果を持つ。これによって、筋や関節の拘縮を
予防改善する。この低周波屈筋刺激、高周波伸筋刺激を
数〜数十秒間行った後１次に高周波屈筋刺激、低周波伸
筋刺激に切り換え、これも数〜数十秒間行なう。これを
１周期として、１回約３０分から１時間の訓練を行い、
これを１日数回行う。

実際に、上記の方法で訓練を行った結果、患者において
著明な筋力の増強、痙性の軽減を認め。

これによって随意動作の改善が得られ、初期の目的をほ
ぼ達成することができた。

次に１本発明の各構成要素について、具体的な実施例を
、（１）電極、（２）ガイド針、（３）低周波刺激装置
の順に説明する。

（１）電極第２図は電極３の１実施例の構成図である。図（αＪは
全体構成を示し１図（ｂ）は電極の断面図１図（６１は
電極先端部の外観図である。図中、８は電極先端部、９
はプラグ、１０はステンレス線、１１は絶縁被覆である
。電極３は、たとえば直径が０．２ｍｔｙｂ位の細い３
１６型ステンレス線１ｏを７〜２０本撚り合わせ、電極
先端部８を除いてテフロンまたはシリコン樹脂で被覆し
たものであり、また使用時に電極が移動あるいは脱落す
るのを防止するとともに柔軟性を高めるため、全体をコ
イル状に、形成しである。さらに図（ｃ）に示すように
、電極先端部８は、ステンレス線１０をループ状に形成
することにより、生体の損傷を少なくシ、また生体組織
がループ内に入り込むことから先端の固定性を良くして
安定した刺激を行うことを可能にする。

第３図は、電極３の芯線としてステンレス線の代りにカ
ーボンファイバを用いた他の実施例の外観図である。図
中、１２はカーボンファイバ、１３゜１３’は結び目、
１４は電極先端部、１５は絶縁被覆である。本実施例の
電極３は、カーボンファイバ１２を３０〜４０本撚り合
わせテフロンまたはシリコン樹脂の絶縁被覆１５を設け
たものである。

電極先端部１４のシリコン部に孔１４′をあけ、さらに
ケーブルの途中に結び目１３．１３’を適当個数形成し
電極の移動を防止するようにしでいる。

カーボンファイバは１弾力性に富み、引っ張りに対する
強度が極めて大きいという利点を持つが。

反面鋭角に折り曲げると容易に断裂する性質を持ってい
る。そこで鋭角に折り曲がることのないようにカーボン
ファイバー電極を全長に亘って、テフロンあるいはシリ
コン樹脂で被い、断裂を防ぐようにしている。刺激電圧
は電極先端部の横にあけた窓１４′を通してカーボンフ
ァイバーかう目的とする神経に与えられる。

カーボンファイバーは、ステンレス電極に比べて■組織
親和性がよく、腐蝕の心配がなく、■鋭角に折り曲げる
ことさえなければ弾力性に富み強度も大きいので細くつ
くることができる。などの点で利点があり、良好な結果
が得られでいる。

（２）　ガイド針第４図は、ガイド針４の１実施例の断面図である。図中
、１６は電極を通す入口部、１７は絶縁被覆を示す。ガ
イド針４は、電極３を、皮膚を貫通させて目的とする神
経近傍に留置するために使用される補助具である。図示
のガイド針の１つの特徴は、入口部１６をラッパ状に拡
げてあり、第２図に示したコイル状ステンレス電極ある
いは第３図に示したカーボンファイバ電極のように、細
くて柔軟な構造の細状体を挿入し易くしであることにあ
り、他の１つの特徴は、ガイド針の側面をテフロンある
いはシリコン樹脂のような絶縁被覆１７で電気的に絶縁
し、電極の留置位置の探索を容易にしていることにある
。後者は、電極を神経近傍に持っていく場合１通常２Ｖ
前後のパルスを電極に印加しながら、最も強くその神経
の支配筋が収縮する部位を探す方法がとられていること
から、ガイド針の表面からの電流漏洩をなくすことによ
り、電極の留置部位の決定を容易かつ確実にするもので
ある。

（３）　低周波刺激装置第５図は、低周波刺激装置７の１実施例のブロック構成
図である。図中、１８は機械式タイマ。

１９は第１刺激回路、２０は第１変調回路、２１は第２
刺激回路、２２は第２変調回路、２３はクリック発生回
路、２４は計数回路、２５は振幅変調波形発生回路、２
６はフリップフロップ、２７はリレー駆動回路、２８は
リレー、２９および３０はアイソレータ、３１は電源、
３２は出力端子を示す。

なお１本図では簡単化のため、出力端子３２から取り出
される刺激出力をＣＨｔ　、ＣＨｔの２チヤンネルにし
であるが、実際の装置では１０〜１６チヤンネルの出力
端子を設け、多数の神経に刺激波形を印加できるように
する。

機械式タイ“マ１８は、その作動中１９乃至２３の回路
に電源電圧を供給するものであり、その作動時間は、３
０分から１時間の間の範囲で任意に設定することができ
る。このタイマ１８の目的は。

１回の訓練時間をセットすることにあり、タイマ１８の
作動中１９乃至２３の回路がＯＮ状態となって刺激信号
が発生され、自動的に刺激訓練が行われることになる。

第１および第２の刺激回路１９．２１は、各々１５〜３
０Ｈｚと数百〜数Ｋ　Ｈｚの負性矩形波を発生する非安
定マルチバイブレータで構成される。

ここでは２機械式タイマ１８が作動中、常時、各々の周
波数のパルスを発生している。なお、パルス幅はいずれ
の周波数でもα２ｍａａａとする。

第１および第２の変調回路は、第１および第２の刺激回
路１９．２１から印加されるパルス波と振幅変調波形発
生回路２５から印加される包絡線電圧を各々乗算して、
パルス波の振幅変調を行うものである。パルス波を変調
することによって。

ゆるやかな立上りの神経刺激が実施され、滑らかな屈伸
運動が行われることになる。

クロック発生回路２３と計数回路２４は、振幅変調波形
発生回路２５に信号を送ると同時に、フリップ・７　ロ
ッゾ　２６を介してリレー駆動回路２７に信号を送り、
３０秒毎にリレーを動作させる役割をもつ。これによっ
て、木６図に示すように、一つの電極に１分を１周期と
して各刺激波形が交互に印加される。

アイソレータ２９．３０は、電源３１と出力端子３２と
の間の直流的な結合を遮断し、電源３１から生体へ電流
が流れ込むことを防いで感電事故の危険性をなくすこと
と、刺激波の直流成分をカットして電極と生体との界面
に生じる電気化学的変化を最小にして１組織（特に神経
）への影響を極力減らし、かつ電極自身の電解を防いで
電極の消耗を極力抑えるのに役立つ。

〔発明の効果〕

本発明の装置を用いた場合、一旦医師によって電極が生
体内に留置された後は、患者もしくはその附添人が訓練
時間をセットし、スイッチを入れるだけで、自動的に１
回の訓練が行われる。しか−も安全性が充分確保されて
いるので、専門家（医師・療法士）が常に監視する必要
がなく、患者に時間的余裕がある時はいつでも訓練を行
うことができる。なお、電極と刺激装置本体との接続は
。

単純なさし込み式のコネクタあるいはワニロクリップで
よいので、訓練終了後は接続を簡単にはずすことができ
る。

以上の事により、１日数時間の訓練は可能であり、この
訓練によって充分な不全麻痺の改善が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の全体を示す概要図。才２図（α）ｌ　（６１１（ｃ）は埋め込み電極の１実
施例を示す図、牙３図は埋め込み電極の他の１実施例を
示す外観図、第４図はガイド針の１実施例の断面図。第５図は低周波刺激装置本体の１実施例のブロック構成
図、第６図は刺激信号の出力波形図である。図中、１は麻痺筋、２は神経、３は埋め込み電極、４は
ガイド針、５はコネクタ、６はリード線。７は低周波刺激装置本体、８は電極先端部、１０はステ
ンレス線、１１は絶縁被覆、１２はカーボンファイバ、
１３は結び目、１６は入目部、１７は絶縁被覆、１８は
機械式タイマ、１９は第１刺激回路、２０は第１変調回
路、２１は第２刺激回路、２２は第２変調回路、２３は
りｐツク発生回路、２４は計数回路、２５は振幅変調波
形発生回路、２６はフリップフロップ、２７はリレー駆
動回路、２８はリレー、２９および３０はアイソレータ
、３１は電源、３２は出力端子を表わす。特許出願人　新技術開発事業団代理人弁理士　長谷用　文　廣

Claims

【特許請求の範囲】

（１）生理的作用の異なる高低２種類の周波数の低周波
刺激信号を一定周期で交互に発生する手段および該低周
波刺激信号発生手段を任意の設定された時間だけ動作さ
せるタイマ手段をそなえた低周波刺激装置と、該低周波
刺激装置に結合され。低周波刺激信号を供給される埋め込み電極と・該埋め込
み電極を生体内に挿入するための案内となるガイド剣と
により構成されたことを特徴とする電気刺激訓練治療装
置。
（２）　前記特許請求の範囲ｇ１１項記載の発明におい
て、埋め込み電極は、先端をループ状となし。全体をコイル状に形成して絶縁被覆を施した多重ステン
レス線埋め込み電極であることを特徴とする電気刺激訓
練治療装置。
（３）　前記特許請求の範囲第１項記載の発明において
、埋め込み電極は、先端をループ状となし。途中に複数個の結び目を設けて絶縁被覆を施した多重カ
ーボンファイバ埋め込み電極であることを特徴とする電
気刺激訓練治療装置。
（４）前記第１項乃至第３項記載の発明において。ガイド針は、入口部を拡げ、側面に絶縁被覆を設けたガ
イド針であることを特徴とする電気刺激訓練治療装置。