JPH0428601Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は運動麻痺患者の麻痺部分を働かせるた
めの刺激装置の刺激状態報知装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、重度四肢の麻痺した運動麻痺患者の麻痺
四肢を回復させるために、筋電図、脳波、顎、
肩、首等の機械的変位及び音声等の随意的生体信
号等を動作命令信号源とし、上記各部に取付けた
検出手段（センサ）からの信号を機能的、電気刺
激（Functional electrical stimulation：以下
FESと記す）コンピユータを用いて処理し、神経
又は筋近傍に埋込まれた電極に上述のFESコンピ
ユータでプログラムされた電気的な刺激を与え、
それによつて引き起された筋収縮で患者の意図す
る四肢の動作を行なう様にした刺激装置が特開昭
59−160455号公報に開示されている。この様な
FESコンピユータによる刺激装置は四肢のみなら
ず呼吸筋、躯幹筋、泌尿生殖器等の運動機能を働
かせることが可能で、特に脳卒中や脊髄損傷等で
生じた運動麻痺で生ずる筋萎縮、筋短縮、筋及び
関節の拘縮、骨萎縮、筋の痙性そして循環障害の
治療効果が顕著であり、特に上記公報には四肢麻
痺患者の指、肘等に圧力と変位センサを付加し、
首、肩等の知覚正常領域に配置した感覚刺激装置
によつて代行感覚を生じさせる感覚フイドバツク
機能も開示されている。この様な刺激装置１６は
種々のものが提案されているが、例えば特開昭61
−217174と上記特開昭59−160455号公報とを湊合
すれば第４図に示す如き従来例が開示されてい
る。第４図で１ａ，１ｂ……１ｎは運動麻痺患者
の残存する音声、関節、筋肉変位、呼吸生体電位
（脳波、筋電図、生体活動電位）、その他生体より
得られる各種生体信号を検出するセンサ即ち検出
手段であり、これら検出手段１ａ〜１ｎからの検
出信号はマルチプレクサ２を介し、信号処理手段
３を構成するアンプ３ａ及びアナログ−デジタル
変換回路３ｂで検出信号を増幅した後にデジタル
化した制御信号としてFESコンピユータ４に供給
する。FESコンピユータ４は各制御信号毎の刺激
データをFESコンピユータ４内の記憶手段５内に
格納していて、信号処理手段３で入力された各種
の制御信号を認識して、記憶手段５に格納された
刺激データを選択する。この記憶手段５に格納す
る刺激データは麻痺患者毎に刺激パターンデータ
生成装置１９内の大型の刺激パターンデータ生成
用コンピユータ１７で作成される。即ち、ROM
ライタ１８でROMに刺激データが書き込まれた
ものをFESコンピユータ４の記憶手段５に差し込
む様になされている。上述のFESコンピユータ４
で選択された刺激データに基づいて刺激パルス列
をデジタル−アナログ変換回路６ａと電源電流が
生体に流れるのを阻止するアイソレータ６ｂより
構成された出力処理手段６に供給し、デマルチプ
レクサ７を介して麻痺患者８の麻痺した手８ａ、
肘８ｂ、上腕８ｃ等に埋込まれ、四フツ化エチレ
ン樹脂でコーテングしたコイル（直径50μmの線
を撚つて直径0.2mm程度にしたもの）で構成した
複数の電極群１１ａ，１１ｂ……１１ｍを刺激す
ることで麻痺部分を働かせる様にしている。

更に、麻痺患者の残存機能に代行感覚をフイー
ドバツクすることで中枢神経系を通じて刺激デー
タによつて動かされる麻痺した動作機能をより滑
らかに制御させ様とする技術も披歴されている。
その構成は皮膚代行装置として、感覚フイードバ
ツクを行なつた例が示されている。即ち麻痺患者
８の手８ａ、肘８ｂ、上腕８ｃ等に圧力センサ線
或は変位センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ
……等を配設し、麻痺した手３ａ、肘３ｂ、上腕
３ｃ等が刺激パルス列で動作した時の圧力変化や
変位を検出して、この検出出力を増幅回路１３で
増幅した後に信号処理回路１４で処理して、圧電
素子制御回路１５ａに供給することで麻痺患者８
の首等の麻痺していない部位に設けられた圧電素
子アレイ１５を駆動する。麻痺患者８は圧電素子
アレイ１５から送られて来る圧力刺激を中枢神経
系に受けて例えば関節、筋肉変位検出手段１ｂの
センサを所定の強さで動作させる様にしている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

上述の従来構成によると、麻痺患者８は刺激パ
ルス列で残存する機能を制御する場合、即ち手８
ａでコツプ９を握る場合等に感覚がなくても、こ
の様な代行感覚を残存機能にフイードバツクして
麻痺部位を比例制御させることが出来るが、麻痺
患者８の身体に圧力又は変位センサ１２ａ，１２
ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅを取り付け、更に圧
電素子アレイ１５等取り付ける必要があり、麻痺
患者の生理的負担も大きくなる欠点があつた。

本考案は叙上の欠点に鑑み成されたもので、そ
の目的とするところは麻痺患者に負担を掛けるこ
となく刺激比例制御を行い易くしたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案はその一例を第１図に示す様に、麻痺患
者の残存する機能動作を検出してアナログ−デジ
タル変換回路３ｂでデジタル化した制御信号を機
能的電気刺激用コンピユータ４に供給し、この制
御信号により機能的電気刺激コンピユータ４内の
記憶手段５に格納した刺激データを出力して麻痺
患者に埋込まれた複数の電極１１ａ〜１１ｍを刺
激して麻痺機能を働かせるための刺激装置１６に
於いて、制御信号がアナログ−デジタル変換回路
３ｂのダイナミツクレンジの上限値及び下限値内
では制御信号の大小が判別出来る様に報知手段２
３に出力され、制御信号がアナログ−デジタル変
換回路３ｂのダイナミツクレンジの上限値を越え
るか下限値以下のときは報知手段２３に警報信号
を出力する様にしたものである。

〔作用〕

本考案の刺激状態報知装置１６では患者の麻痺
部位に供給する刺激パルス列を制御するための制
御信号の大小及び上限及び下限値を表示手段或は
放音手段等の報知手段２３で知らせて、麻痺患者
８の代行感覚とすることが出来る。

〔実施例〕

以下、本考案の刺激状態報知装置の一実施例を
第１図乃至第３図について説明する。

本例の第１図に於いて、第４図との対応部分に
は同一符号を付して示す。音声検出手段１ａ、関
節、筋肉変位検出手段１ｂ……生体電位検出手段
１ｎ等のマイクロホン或はセンサ等で検出された
検出信号はマルチプレクサ２の入力端に供給さ
れ、これら検出信号の一つが選択され、出力端に
出力されて増幅回路３ａ、及びＡ／Ｄ３ｂに供給
される。この増幅回路３ａとＡ／Ｄ３ｂは信号処
理手段３内に含まれ、検出信号を増幅後にデジタ
ル信号に変換した制御信号とされる。この制御信
号はFESコンピユータ４、FESコンピユータ４内
のROM、RAM等から成る記憶手段５、後述す
る音響回路２１並に表示回路２２に供給される。
FESコンピユータ４内の記憶手段５には動作プロ
グラム及び刺激データが格納されている。この刺
激データは例えば患者８の麻痺した手８ａでコツ
プ９を握る把持動作を行なわせようとする場合に
は、電気刺激に対する神経、筋の閾値、或は最大
刺激強度を測定し、且つ電気刺激による個々の筋
の動きを組合わせて手の強調動作を予め調べて複
数チヤンネルの刺激パターンを作り、これを記憶
手段５の刺激データ領域に格納しているのでＡ／
Ｄ３ｂからの制御信号の大小によつてFESコンピ
ユータ４はこれらの内の所定の刺激データを選択
し、出力処理手段６のデジタル−アナログ変換回
路（Ｄ／Ａ）６ａに供給して刺激データをアナロ
グ信号の刺激パルス列として、アイソレータ６ｂ
を介してデマルチプレクサ７で複数の刺激パルス
（１〜ｍチヤンネル）として患者８の手８ａに埋
込まれた電極１１ａ，１１ｂ……１１ｍに供給
し、神経、筋等を刺激させ、麻痺部分を働かせて
コツプ９を把持する。上述のＡ／Ｄ３ｂから制御
信号の供給される音響回路２１並に表示回路２２
を以下に詳記する。表示回路２２の出力端は報知
手段２３内の表示手段２４に接続されている。表
示手段２４としてはLED、LCD、FL（螢光表示
管）、CRT、メータ等を選択することが出来る。
音響回路２１の出力端は報知手段２３内のスピー
カ、ベル、ブザー等の放音手段２５に接続されて
いる。Ａ／Ｄ３ｂで出力されたデジタル的な制御
信号はFESコンピユータ４内で数10ms毎にサン
プリングされ、制御信号入力の電圧値の変化を第
２図の第１ステツプST₁に示す様に検出する。次
にFESコンピユータ４はこの検出値がＡ／Ｄ３ｂ
のダイナミツクレンジの上又は下限値内であるか
否かの判断を第２ステツプST₂で行ない、この上
限値と下限値内にあればFESコンピユータ４は予
め定められたアルゴリズムによつて、例えば検出
値の電圧が低ければ音や表示レベルを小さくし、
検出値の電圧が高ければ音や表示レベルを大きく
する様なコントロールデータに第３ステツプST₃
で変換する。このデータはFESコンピユータ４か
らＤ／Ａ２６，２７を介してアナログ的なコント
ロール信号として音響回路２１と表示回路２２に
供給される（第４ステツプST₄）その結果表示手
段２４には表示レベルに応じた例えば、棒グラフ
２４ａ等が表示される。この場合、第３図Ａに示
す様にLEDを複数個縦又は横に並べて、表示レ
ベルの増大に応じてLEDを順次点灯（黒丸で示
す）させる様にしてもよく、種々の表示方法が考
えられる。又、放音手段２５のスピーカからは第
３図Ｂに示す様に音（連続又は断続音）の音量
（又は音程）を下限値から上限値に向つて順次大
きく（音程の場合は高く）放音させることで麻痺
患者８は目又は耳の感覚を通じてコツプ９を握る
皮膚の感覚がなくても今、コツプ９をどの程度の
強さで握つているかを認識し、麻痺患者８の残存
機能である、例えば関節、筋肉変位検出手段１ｂ
の動きをコントロールすることが出来る。

更に、第２ステツプST₂で制御信号の大きさが
Ａ／Ｄ３ｂのダイナミツクレンジの上限値を越え
るか又は下限値以下であることがFESコンピユー
タ４で判断されると第５ステツプST₅に示す様に
FESコンピユータ４は注意表示コントロールデー
タを出力してＤ／Ａ２６，２７でアナログ化され
たコントロール信号は音響回路２１と表示回路２
２に供給される。この場合、音響回路２１を通じ
てスピーカ等の放音手段２５から放音される警報
音は上限、下限値内の音質とは別の断続音又は連
続音を放音させる。この放音は制御電圧値がＡ／
Ｄのダイナミツクレンジの上限、下限値内に入つ
て刺激データ出力が制御信号に応じて変化し得る
制御可能範囲に復帰する迄鳴り続けることにな
る。又、上限、下限値を越えた異常時に表示回路
２２を通じて表示手段２４に表示する場合は表示
を灯減させるか、他に設けた異常表示灯を点灯さ
せる様にすればよい。

この様に報知手段２３を通じて異常状態を知ら
せればコツプ９を握る把持動作に於いて、麻痺患
者８は皮膚に感覚がなくてもコツプ９をどの程度
の強さで握つているかが解り、強く握つてコツプ
を破壊する様なことを防ぐことが出来る。

尚、本考案は叙上の実施例に限定されることな
く考案の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可
能である。

〔考案の効果〕

本考案は叙上の如く構成させたので生体に多く
の圧力センサ、変位センサ並に圧電素子アレイを
付加することなく生体フイードバツクが可能とな
り、その実用的効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の刺激状態報知装置の１実施例
を示す系統図、第２図は第１図の動作の一例を示
すフローチヤート、第３図は報知状態説明図、第
４図は従来の刺激装置の系統図である。 １ａは音声検出手段、１ｂは関節、筋肉変位検
出手段、１ｎは生体電位検出手段、２はマルチプ
レクサ、３ｂはＡ／Ｄ、４はFESコンピユータ、
５は記憶手段、６ａ，２６，２７はＤ／Ａ、２１
は音響回路、２２は表示回路、２３は報知手段、
２４は表示手段、２５は放音手段である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 麻痺患者の残存する機能動作を検出して、アナ
   ログ−デジタル変換回路でデジタル化した制御信
   号を機能的電気刺激コンピユータに供給してこの
   制御信号により機能的電気刺激コンピユータ内の
   記憶手段に格納した刺激データを出力して麻痺患
   者に埋込まれた複数の電極を刺激して麻痺機能を
   働かせるための刺激装置に於いて、 上記制御信号が上記アナログ−デジタル変換回
   路のダイナミツクレンジの上限値及び下限値内で
   は制御信号の大小の判別が出来る様に報知手段に
   出力され、上記制御信号が上記アナログ−デジタ
   ル変換回路のダイナミツクレンジの上限値を越え
   るか下限値以下のときは該報知手段に警報信号を
   出力するようにして成ることを特徴とする刺激状
   態報知装置。