JP2000511807A - 筋肉の刺激 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 筋肉の力および／または持久力を改善するための筋肉刺激器である。刺激パルスは筋肉に与えられ、そのパルスのパターンは、例えば１Ｈｚから６Ｈｚの間の第１のパルス反復周波数をもつ連続したパルス列の形をした第１の構成部分と、例えば４０Ｈｚから６０Ｈｚの間の第２のパルス反復周波数をもつ一連のパルス列の形をした第２の構成部分と、例えば１２０Ｈｚから２００Ｈｚの間の第３のパルス反復周波数をもつ一対のパルスの形をした第３の構成部分とを含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】 筋肉の刺激 本発明は、筋肉に特殊なパターンの電気刺激を与えるための装置及び方法に関 する。 神経の刺激によって筋肉の収縮が起こることが知られている。筋肉の収縮は、 活動電位が神経から神経筋接合点に伝わり、そして信号が筋肉細胞に伝わって筋 肉細胞の細胞質内にカルシウムイオンを放出するように刺激を与え、それにより 収縮性タンパク質間の相互作用が変更されることによって起こる。筋肉に電界を 与えると、筋肉収縮を人為的に起こせることがかねてより確認されている。さら に、筋肉収縮を直接起こす場合と同様に、特定周波数の電気刺激もまた、筋肉の 表現型を変えることができる。例えば、１０Ｈｚの一定周波数でＦ型(fast−twi tch)筋肉を長く刺激すると、Ｓ型(slow-twitch)の特徴（すなわち持久力は増加 するが、Ｆ型筋肉の標準よりも力は小さい）を生ずるＦ型筋肉となる。逆に、３ ０−５０Ｈｚの断続的な周波数でＳ型筋肉を長く刺激すると、Ｆ型の特徴（すな わち力は増加するが、Ｓ型筋肉の標準よりも持久力は低い）を生ずるＳ型筋肉と なる。 筋肉の電気刺激が、（けが、十分に使っていないこと、または病理学上の条件 のために）無能力となった筋肉の力および／または持久力を改善するための有益 な手段であることが提案されている。長年の間、筋肉に良い影響を与えることを 目的として、（約３０−５０Ｈｚの）一定周波数の誘導電流刺激で筋肉を刺激し ている。しかしながら、このような治療は、あまり効果的ではなく、長期的にみ ると最も有害なものであった。 英国特許ＧＢ２ １５６ ６８２号では、筋肉をより有益に刺激する手段の開 発を目的として、筋肉を刺激する神経の電気放電を調べた。そして、その特許は 筋肉を刺激する神経からの電気放電を記録する方法を開示している。その後、そ の記録に基づいて発生させた信号は、筋肉を「電気栄養的(electrotrophically) に」刺激するために用いられている。電気栄養的刺激は、「刺激に対して機械的 に反応することを筋肉繊維に要求することなく、筋肉繊維の構造的および／また は機能的な変化を起こすのに有効な情報を含む刺激信号を用いた、筋肉繊維の電 気信号」と定義される。しかしながら、上記英国特許ＧＢ ２ １５６ ６８２ 号の刺激信号は、複雑で、かつ発生させるのが難しかった。 本発明の目的は、筋肉の力と持久力を改善するように筋肉を電気的に刺激する ための改良された装置および方法を提供することにある。 本発明により提供される電気的筋肉刺激器は、第１のパルス反復周波数をもつ パルス列の形をした第１の構成部分と、第１のパルス反復周波数よりも高い第２ のパルス反復周波数をもつ一連のパルス列の形をした第２の構成部分と、第２の パルス反復周波数よりも高いパルス反復周波数をもつ一対のパルスの形をなし、 かつパルスの各対は第２の構成部分のパルスのそれぞれの列につながっている第 ３の構成部分と、からなる刺激信号を発生させる手段を備えている。 本発明はまた、筋肉を電気的に刺激するための方法を提供するもので、この方 法では、刺激信号が筋肉に与えられ、この刺激信号は、第１のパルス反復周波数 をもつパルス列の形をした第１の構成部分と、第１のパルス反復周波数よりも高 い第２のパルス反復周波数をもつ一連のパルス列の形をした第２の構成部分と、 第２のパルス反復周波数よりも高いパルス反復周波数をもつ一対のパルスの形を なし、かつパルスの各対は第２の構成部分のパルスのそれぞれの列につながって いる第３の構成部分と、を含んでいる。 上記第１のパルス反復周波数は、１ないし１５Ｈｚであることが好ましく、例 えば、１〜６Ｈｚ、または５〜１５Ｈｚである。また、上記第２のパルス反復周 波数は、３０ないし６０Ｈｚであることが好ましく、例えば、４０〜６０Ｈｚで ある。さらに、上記第３のパルス反復周波数は、１２０ないし３００Ｈｚである ことが好ましく、例えば、１２０〜２００Ｈｚである。 本発明の電気信号による筋肉刺激器は、骨格筋のリハビリテーションや再生や 萎縮症の防止などに非常に有効であると発明者は確信する。本発明による示唆は 、筋肉を刺激する神経からの電気放電の試験に現れている。特定の信号が筋肉収 縮を起こすとともに、筋肉の力や持久力に予期せぬ有益な効果を与えることが確 認されている。 添付図面を参照して、例示の方法で、本発明の実施例について説明する。 添付図面は、本発明による電気的筋肉刺激器で発生させた１つのパルスパター ンを示す。そのパルスは、連続した１０Ｈｚの第１の構成部分をパルスパターン に組み込むようにして、０．１秒の規則的な間隔でもって発生される点が注目さ れるであろう。この連続的でかつ比較的低周波の構成部分は、より高周波の第２ の構成部分の短いバースト(bursts)と、周期的な間隔で組み合わされており、図 示した例では、第２の構成部分のパルス反復速度が５０Ｈｚとなるように、０． ２秒の間隔で４つのパルスが連続する。また、パルスの対(doublet)の形をした 第３の構成部分は、第２の構成部分とつながっており、図示した例では、その対 の２つのパルスの間隔は、１５０Ｈｚのパルス反復速度に相当する０．００６６ 秒である。図示した例では、第３の構成部分が第２の構成部分の直前にある点が 注目されるであろうが、第２の構成部分に関するその位置はこの例に示す位置と は異なってもよい。 添付図面に示されるすべてのパルスは、同じ構造のものであり、各パルスは正 および負(positive and negative-going)の成分を含む。従来の筋肉刺激装置で 用いられるパルスの形状を使用してもよく、本発明の利点は、個々のパルス形状 よりはむしろ、そのようなパルスのパターンによってもたらされる。 図に示すパルスパターンを用いることによって良好な結果が得られている。し かしながら、低周波の構成部分の周波数を図示する１０Ｈｚから６Ｈｚまたはそ れ以下に低くすることによって、さらなる改良を行うことができる。 上記パルスパターンによる治療の経過は、６ないし８週間にわたって毎日１な いし３時間とすることができる。パルスは、簡単な自着式電極を介して全身のど の筋肉にも適用できる。また、パルスは、１０から１５秒のオン時間と、ほぼ同 じ時間の非活性期間すなわちオフ時間とにより適用可能である。１０秒のオン時 間と１５秒のオフ時間を組み合わせることにより良好な結果が得られている。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年７月１１日（１９９８．７．１１） 【補正内容】 １．規則的に間隔をあけたパルスからなる第１の列の形をした第１の構成部分と 、規則的に間隔をあけたパルスからなる規則的に間隔をあけた一連の第２の列の 形をなし、かつ各第２のパルス列の連続するパルス間の間隔は第１の列の連続す るパルス間の間隔よりも小さい第２の構成部分と、一連の第３のパルス列の形を なし、各列は２つのパルスだけからなり、各第３のパルス列のパルス間の間隔は 各第２の列の連続するパルス間の間隔よりも小さく、かつ各第３のパルス列はそ れぞれの第２のパルス列につながっている第３の構成部分と、を含む刺激信号を 発生させるための手段を備えた電気的筋肉刺激器。 ２．上記第１の列の連続するパルス間の間隔が６６．７ミリ秒から１秒の間であ る請求項１の電気的筋肉刺激器。 ３．上記第１の列の連続するパルス間の間隔が０．１６７秒から１秒の間である 請求項２の電気的筋肉刺激器。 ４．上記第１の列の連続するパルス間の間隔が６６．７ミリ秒から０．２秒の間 である請求項２の電気的筋肉刺激器。 ５．上記第２の列の連続するパルス間の間隔が１６．７ミリ秒から３３．３ミリ 秒の間である上記いずれかの請求項の電気的筋肉刺激器。 ６．上記第２の列の連続するパルス間の間隔が２５ミリ秒から３３．３ミリ秒の 間である請求項５の電気的筋肉刺激器。 ７．上記第３の列のパルス間の間隔が３．３３ミリ秒から８．３３ミリ秒の間で ある上記いずれかの請求項の電気的筋肉刺激器。 ８．上記第３の列のパルス間の間隔が５ミリ秒から８．３３ミリ秒の間である請 求項７の電気的筋肉刺激器。 ９．規則的に間隔をあけたパルスからなる第１の列の形をした第１の構成部分と 、規則的に間隔をあけたパルスからなる規則的に間隔をあけた一連の第２の列の 形をなし、かつ各第２のパルス列の連続するパルス間の間隔は第１の列の連続す るパルス間の間隔よりも小さい第２の構成部分と、一連の第３のパルス列の形を なし、各列は２つのパルスだけからなり、各第３のパルス列のパルス間の間隔は 各第２の列の連続するパルス間の間隔よりも小さく、かつ各第３のパルス列はそ れぞれの第２のパルス列につながっている第３の構成部分と、を含む刺激信号を 筋肉に与えることにより筋肉を電気的に刺激する方法。 １０．この中で実質的に説明されている電気的筋肉刺激器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ９６２４３８６．０ (32)優先日 平成８年11月23日(1996．11．23) (33)優先権主張国 イギリス（ＧＢ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ， ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，Ｍ Ｘ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ， ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．第１のパルス反復周波数をもつパルス列の形をした第１の構成部分と、第１ のパルス反復周波数よりも高い第２のパルス反復周波数をもつ一連のパルス列の 形をした第２の構成部分と、第２のパルス反復周波数よりも高い第３のパルス反 復周波数をもつ一対のパルスの形をなし、かつパルスの各対が第２の構成部分の それぞれのパルス列につながっている第３の構成部分とを含む刺激信号を発生さ せるための手段を備えた電気的筋肉刺激器。 ２．上記第１のパルス反復周波数が１Ｈｚから１５Ｈｚの間である請求項１の電 気的筋肉刺激器。 ３．上記第１のパルス反復周波数が１Ｈｚから６Ｈｚの間である請求項２の電気 的筋肉刺激器。 ４．上記第１のパルス反復周波数が５Ｈｚから１５Ｈｚの間である請求項２の電 気的筋肉刺激器。 ５．上記第２のパルス反復周波数が３０Ｈｚから６０Ｈｚの間である上記いずれ かの請求項の電気的筋肉刺激器。 ６．上記第２のパルス反復周波数が４０Ｈｚから６０Ｈｚの間である請求項５の 電気的筋肉刺激器。 ７．上記第３のパルス反復周波数が１２０Ｈｚから３００Ｈｚの間である上記い ずれかの請求項の電気的筋肉刺激器。 ８．上記第３のパルス反復周波数が１２０Ｈｚから２００Ｈｚの間である請求項 ７の電気的筋肉刺激器。 ９．第１のパルス反復周波数をもつパルス列の形をした第１の構成部分と、第１ のパルス反復周波数よりも高い第２のパルス反復周波数をもつ一連のパルス列の 形をした第２の構成部分と、第２のパルス反復周波数よりも高い第３のパルス反 復周波数をもつ一対のパルスの形をなし、かつパルスの各対が第２の構成部分の それぞれのパルス列につながっている第３の構成部分とを含む刺激信号を筋肉に 適用することにより筋肉を電気的に刺激する方法。 １０．この中で実質的に説明されている電気的筋肉刺激器。