JPS6141583B2 - - Google Patents

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JPS6141583B2
JPS6141583B2 JP56015592A JP1559281A JPS6141583B2 JP S6141583 B2 JPS6141583 B2 JP S6141583B2 JP 56015592 A JP56015592 A JP 56015592A JP 1559281 A JP1559281 A JP 1559281A JP S6141583 B2 JPS6141583 B2 JP S6141583B2
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coil
magnetic field
alternating current
low
frequency alternating
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Kurausu Beruneru
Deiita Fuiibatsuha Hansu
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    • A61B17/58—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor for osteosynthesis, e.g. bone plates, screws or setting implements
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61F2/30—Joints
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Description

【発明の詳細な説明】 生体組織中の電気化学的な平衡状態を変えるこ
とによつて、生体組織の機械的状態を変え得るこ
とは周知である。この種の作用は、筋内組織中で
常に起こつている。繊維組織の周囲の塩溶液の濃
度を変化させると、コラーゲン繊維組織、即ち結
合組織物質が収縮したり、伸びたりすることも知
られている。
骨の圧電的動作は、この原理の可逆性を示す例
である。血液中の自由なカルシウムおよび燐酸イ
オンとヒドロキシ・アパタイトの結晶格子中の拘
束されたカルシウムおよび燐酸イオンとの間の動
的平衡関係は、骨の繊維組織中の機械的応力と負
荷により生ずる変形電位差により制御される。
状態の変化は、自由なイオンと拘束されたイオ
ン間に存在する機械的化学的平衡状態が乱れるこ
とにより生ずる。元の電気的中性状態への回復
は、自由イオンの拡散の程度と、拘束イオンの周
辺の電子の静電気的分布により決定される。
副木（誘導副木）上に取付けた誘導コイルによ
り発生される交流電流によつて、折れた骨の治ゆ
を促進することが提唱された来た。この副木は、
骨を支持し、折れた骨等の間隙まで伸延する電極
を有している。この種の誘導副木を治療に使用す
る場合、その効果を、誘導電流の電気治療作用に
よつては説明し尽せないことが分つている。先に
述べた考えからすると、電気的力学的作用（前述
の機械的化学的平衡状態の変化はこの種のもので
ある）は、それぞれ、磁界を伴なつているに違い
ないということが考えられる。しかしそうする
と、生物の組織体内に、磁界の影響により、化学
的及び物理的反応を誘発させることが可能でなけ
ればならない。電界による生物学的作用と、磁界
による生物学的影響を区別する目的で行なつた実
験により、この考え方が正しいということが証明
された。ある時間、場所を限定して電磁界を印加
すると、骨および組織体物質が新しく形成される
ことがわかつた。磁界の影響によつて、新しい血
管の生成が観測された。
この発明の主体は、上記の発見を基礎とした、
骨および組織体物質の形成を促進するための電気
的装置である。
この発明によれば、この問題は、150Hz以下の
周波数、好ましくは、１〜65Hz、特に約10〜30Hz
の周波数の低周波交流発生用の交流発電機と、こ
の交流発電機の出力に接続したコイルを使用する
ことにより解決できる。コイルの形状は、新たな
生体組織の生成を促進すべき身体の部分と、形成
されるべき物質構体の流れに、完全にではなくと
も、少くともほぼ適合するようなものである。
又、この発明の装置と一諸に使用する場合は、コ
イルは、身体部分に固定又は、埋込むことがで
き、物質を形成すべき身体の部分に、コイルによ
り発生した磁界を集中させるための強磁性体の少
くとも１固の素子を有していることが望ましい。
なお、上記コイルには、患者の心臓の鼓動また
は健康人の正常な心臓鼓動に応じた電気信号或い
は上記正常な心臓の鼓動を模した電気信号によつ
て、同期制御された或いは波形変調された前記低
周波交流電流を通じて、所望の磁界を発生させる
ことが必要である。
非常に顕著な治ゆ効果がこの装置を用いて得ら
れた。例えば、大事故による骨折の仮骨硬化の時
間は、普通の状態で要すると考えられる時間の半
分にまで短縮することができた。また長期間の就
床による傷も治ゆしあるいはその治ゆが促進され
た。
以下添付の図面を参照してこの発明の実施例を
説明する。
第１図に概略的に示した装置は、出力端子１２
に低周波交流を供給する交流発電機１０を備えて
いる。この交流の周波数は、150Hz以下で、１乃
至50又は65Hzの間であることが好ましい。実験で
は５又は10乃至30Hzの周波数帯域、例えば、25Hz
が良かつた。交流の半サイクルの前縁および後縁
は比較的平坦で（例えば、立上り及び消滅時間が
１サイクルの1/4〜1/8）、従つて、この交流は、
歪が、例えば、20％以下、好ましくは、10％以下
という様に小さな正弦波電流又は、三角波電流で
よい。
この電流は、交互にあるいは間に零電流期間を
挿んで極性が交番する正弦波又は三角波パルスで
もよい。いずれの場合においても、明らかに重要
なことは、パルス又は交流の半サイクルの前縁お
よび後縁が比較的平坦であること、立上り及び消
滅時間が好ましくは５ｍ・ｓ・（50Hzの正弦波の
場合）よりかなり大きいこと、少くとも８〜10
ｍ・ｓ・から、好ましくは80ｍ・ｓ・であること
である。
交流発電機１０中に設けた変調装置により、こ
の交流電流は、高周波交流成分及び（又は）、直
流成分と重畳させることができる。高周波成分の
周波数は、基本周波数の３倍又は３〜10倍でよ
い。交流電流は、又、直流成分と重畳させて、そ
の基準軸線に対して非対称形にすることもでき
る。また出力電流中には10％以下の低調波成分を
含ませることができる。
磁気コイル１４は、交流発電機１０の出力端子
１２に接続してある。コイル１４は、図に実施例
では、絶縁銅テープを可撓性の平らな磁芯に巻
き、Ｕ字状に曲つた板状コイルとして形成してあ
る。従つてコイルの一巻きは、180゜曲つた２つ
の部分からなり、この２つの部分は、それぞれ、
互いに比較的接近した横長のＵ字形部分を有して
いる。この様な特別な形状のコイルにより、形成
すべき骨と組織物質の構造に適合する方向に磁界
Ｂを発生することができる。第１図に点線で示し
た足１６、例えば、大腿骨を折つた腿を治療する
場合には、正常な状態で圧力や負荷のかかる方向
に、磁界Ｂの方向を設定することが好ましい。
しかしながら、磁界の空間的方向ずけのみなら
ず、その時間的変化も組織体の状態に合わせるこ
とが好ましい。周知の骨と組織の空間的構造の外
に、時間的変化も又、重要である。組織体の物質
に内部から働く機械的影響の最も重要な時間的変
化は、心臓の鼓動に従つている。これは、組織体
中の血圧波の上昇リズムと形状が実質的に、組織
の生化学的及び生物理学的反応を伴つた新陳代謝
を左右するためである。このため、装置を当てた
部分における最大血圧波で、交流発電機１０、従
つて発生される電磁界のリズムを調整しかつ（又
は）制御する。これは主に、治療部分の近傍、即
ち治療すべき身体部分と心臓の間に設けた血圧計
１８により行なう。
最大血圧波に応答して血圧計１８により発生さ
れたトリガパルスは、出力電流の振動の各１サイ
クル分を発生するために、又は、連続振動出力電
流を同期化させるために、交流発電機１０中で使
用することができる。また、このパルスで電流の
供給期間を設定することもできる。
血圧計により発生したパルスにより或る交流発
生器１０の出力に振動電流を発生させることもで
きる。この出力電流は、たとえば磁気テープ装置
のような、特別の関数発生器により発生されるも
ので、その振動波形は、適当な、特に、弾力性の
ある血管を持つた若い人の最大血圧波に対応する
ものである。発電機の出力電流の曲線をこの血圧
計からの信号で制御することもできる。
第２図は、この装置に使用できる磁界コイルの
他の例を示す。第２図のコイルは、複数個の板状
コイル１４ａから成つており、その巻き方は最上
部のコイルの線２０で示してある。板状コイル１
４ａは、強磁性体の積層コアを有し、巻線の屈曲
部分の側にヒンジ結合部材を有している。相互に
並列又は直列に接続した板状コイルから成る磁界
コイル１４′は、思う様に身体の１部分に取付け
ることができ、矢印Ｂで示す方向の磁界を身体の
その部分に誘導することができる。又、この磁界
コイルにより脊柱を治療する時は、各板状コイル
を側辺１５で相互に結合するようにすることも出
来る。
第３図のコイル１４″は原理的には第２図のコ
イルと同一であるが、可撓的に結合されたコイル
１４ｂが円形断面を有する点において異る。また
この断面は完全な円形に限らず楕円形その他治療
部分に適合しやすい形にすることができる。
第４図に示した円筒コイル、即ち、ソレノイド
コイル１４もこの磁界コイルとして使用でき
る。
磁界を集中させるために、必要に応じて磁界コ
イルの巻線分布を非対称にすることもできる。例
えば、コイル１４′，１４″及び１４の巻線密度
を内側に行く程大きくしたり、別に小さなコイル
を接続して、所望の磁界分布を得ることもでき
る。
第４図のソレノイドコイル１４の内径は、寸
法が大きいので、例えば、折れた大腿骨の治療に
用いる場合は、治療する脚部全体に固定できる。
骨２４は、キユンチヤ釘（Kuntscher釘）２６で
公知の方法でとめてある。高い初期透磁率と低い
残留磁気を有する強磁性体材料、即ち、較磁性材
料からなる棒状の磁界集中体２８が釘２６中に挿
入してある。この磁界集中体２８は、クリツプ３
０により、所望の位置に固定されている。この集
中体により、磁界は骨折３２の部分に集中する。
この磁芯は、不活性ポリテトラフルオエチレンの
筒で裏打ちしてある。第７図に示したものと同じ
ように、いくつかの分離した磁芯を使用してもよ
い。これらの磁芯の間には、骨折の間隙にまで達
し、その中を流れる比較的強い漂遊磁界が生じ、
新しい組織の形成を促進する。
第５図には、軸孔を有するいわゆる圧縮ネジ３
４を示す。この軸孔には軟磁性体であることが好
ましい磁界集中用の強磁性体３６を収容してあ
る。
第６図は、ねじで結合するようにした、折れた
骨の固定に普通使用する埋込み可能な副木、即
ち、支持板である。しかし、第６図の副木には、
強磁性体で作つた部材４０を埋込んでありこの部
材４０はコイルにより生じた磁界を骨折部分に集
中させる機能を果す。
この発明によれば、骨と組織を形成する物質を
比較的短時間で再生させることが出来るので、釘
等の他の支持部材と同様に副木３８も、かなり軽
いものでよい。例えば、副木３８は、プラスチツ
ク材料で作り、骨折部分の固定のみに使用するこ
とができる。これは、骨が、それにかかる荷重
を、骨自体で支持できる状態に短時間で回復する
からである。
支持構体は、有機材料、例えば、動物の骨を切
り取つたもので作ることが好ましい。蛋白質を除
去したこの材料は、必要とあれば、身体に吸収さ
せることができ、それにより、予後治療をかなり
簡単にすることができる。この目的のみならず、
釘、支持板、ピンあるいはネジの如き骨折支持部
材を、骨材あるいは、カルシウムやオルト燐酸塩
を含有させた合成可吸収性材料で作ることは有効
である。強磁性体部材は支持体上に取付けること
もできる。
第７図は、磁界集中化のための装置の別の例で
ある。この装置は、ポリエチレンの如き不活性材
料製の管４２を有し、更に、管４２中には高透磁
率を有する軟磁性体材料製の小さな棒状部材４４
が埋込まれている。棒状部材４４を挿入した後、
管４２の大きさを、わずかに縮小し、部材４４を
互いに離隔して固定する。次に、部材４４を有す
る管を、新しく形成する組織中に埋込む。
第７図の管４２中の磁芯４４の位置は、その磁
芯間に並べたポリテトラフルオルエチレン材料製
の部材の如きスペーサ４３により固定することも
できる。
第８図に示す「骨髄キユンチヤ釘」２６′は、
第４図の釘２６と同じように、骨折部分に磁界を
集中させるための磁芯２８′を含んでいる。更
に、この磁芯は、少くとも１つの巻線を有し、こ
の巻線に、低周波磁界により交流電圧が誘導され
る。巻線の両端部は、フイラメント型又は積層型
の天然白金イリジウム電極４８に接続してある。
これらの電極は、釘の表面の絶縁部５０上に置く
か、又は、絶縁して釘の表面に埋込むかする。骨
折部分を通つて電極４８間を流れる交流電流は、
副木に関して述べたと同様に、治療と仮骨の生成
とを促進する。
軟磁性体の代りに、比較的残留磁気の低い強磁
性体を使用することもできる。この残留磁気の値
は、ある程度の極性を生じさせるように選択すべ
きであつて、その上に、コイルにより誘起される
交流磁気が重畳される。磁界コイルに印加する交
流電流に直流成分を重畳することによつても同様
の効果が得られる。
勿論、生体組織の形成促進を必要とする部分に
低周波交流磁界を集中するためには、他のコイル
や磁芯装置を用いることもできる。前述の形態を
とるコイルによれば、磁力線の方向は、形成すべ
き繊維組織や血管の方向と平行になる。
少くとも身体の物質と接触する可能性のある部
材の表面は、生理学的に調和する材料で作るべき
である。
第９図は、或る病院における骨折患者の治療に
当り、この発明の装置を使用した場合（実線Ａで
示す）と使用しない従来法によつた場合（破線Ｂ
で示す）との、治癒率を示す線図である。横軸は
成形手術を施した回数を、縦軸は治癒率（治癒患
者数／全患者数）を示す。
この図から明らかな様に、この発明の装置を使
用した場合、全患者数106人に対し、92人（87.6
％）は１回の成形手術後に治癒し、11人（10.4
％）は２回の手術後に、同じく２人（1.9％）は
３回の手術後に治癒し、綜合的には平均1.1回の
手術によつて99.1％の治癒率が得られた。患部切
断は皆無であつた。
一方、従来法によつた場合は、全患者数252人
に対し、74人（29.4％）は１回の成形手術後に治
癒し、77人（30.6％）は２回の手術後に、52人
（20.6％）は３回の手術後に、この52人に残りの
49人（19.5％）を加えた約44％が３〜８回の手術
を受けて治癒し、綜合的には平均2.5回の手術を
受けて87.5％（79.2％が治癒、8.3％が治癒見込
み）が治癒した。なお、患部切断を要した事例は
約10％であつた。
上記結果の単純な比較によつても、この発明の
装置を使用した場合に良好な治癒効果のあること
が推定できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明の装置の一実施例構成を示
す梗概図、第２図及び第３図は、この発明の装置
に使用する種々の型の磁気コイルの斜視図、第４
図は、この発明の装置中のコイルと併用される磁
界を作用させる装置を含む骨髄釘、即ち、キユン
チヤ釘を取付けた折れた大腿骨の縦断面図、第５
図は、この発明装置の使用時に磁界集中装置を有
する押圧ネジを被治療骨に取付けた状態を示す梗
概図、第６図は、磁界集中用の磁芯を埋込んだ副
木を示す図、第７図は磁界集中用の埋込可能な装
置を示す図、第８図は、磁界集中と、骨の中に誘
導電流を生じさせるための磁芯を有する「キユン
チヤ釘」を示す図、第９図は骨折患者の治療にこ
の発明の装置を使用した場合の効果を示す線図で
ある。 １０……発電機、１２……出力端子、１４……
磁気コイル、１６……身体の一部、２６……磁界
集中体２８を内臓するキユンチヤ釘、３２……骨
折部分。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 低周波交流磁界発生用のコイルと、制御入力
    端子を有し150Hz以下の低周波交流電流を上記コ
    イルに供給する装置と、上記装置の制御入力端子
    に結合されて上記装置に制御信号を供給する制御
    装置とを具備し、上記制御装置は、血圧計によつ
    て得られる患者の心臓の鼓動を電気信号に変換し
    て得られる電気パルス列、または健康な人間の正
    常な心臓鼓動を電気信号に変換して得られる電気
    パルス列或いは上記正常な心臓鼓動を模した電気
    パルス列を制御信号として出力する装置であり、
    この制御信号によつて上記低周波交流電流の波形
    を変調またはこの信号に同期するように制御する
    ことを特徴とする、骨折治療または血管生成促進
    を目的として生体組織に低周波交流磁界を作用さ
    せる装置。
JP1559281A 1971-04-06 1981-02-03 Device working low-frequency alternating magnetic field to living body tissue Granted JPS56125061A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19712116869 DE2116869C2 (en) 1970-04-06 1971-04-06 Bone and biological tissue growth promotion appts. - uses flat coil for application of LF current from generator

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Publication Number Publication Date
JPS56125061A JPS56125061A (en) 1981-10-01
JPS6141583B2 true JPS6141583B2 (ja) 1986-09-16

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP47034796A Granted JPS5839547B1 (ja) 1971-04-06 1972-04-06
JP2533177A Granted JPS52142887A (en) 1971-04-06 1977-03-07 Device for accelerating bone formation near bone of living being tissue
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JP47034796A Granted JPS5839547B1 (ja) 1971-04-06 1972-04-06
JP2533177A Granted JPS52142887A (en) 1971-04-06 1977-03-07 Device for accelerating bone formation near bone of living being tissue

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US (2) US3820534A (ja)
JP (3) JPS5839547B1 (ja)
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CH (2) CH539438A (ja)
GB (2) GB1393702A (ja)
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