JP2019072329A - Electrostimulator - Google Patents
Electrostimulator Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019072329A JP2019072329A JP2017201760A JP2017201760A JP2019072329A JP 2019072329 A JP2019072329 A JP 2019072329A JP 2017201760 A JP2017201760 A JP 2017201760A JP 2017201760 A JP2017201760 A JP 2017201760A JP 2019072329 A JP2019072329 A JP 2019072329A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pulse
- frequency
- electrical stimulation
- intensity
- output
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 claims abstract description 102
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 40
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 claims abstract description 25
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 12
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 10
- 230000006870 function Effects 0.000 description 8
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 8
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 8
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 7
- 206010033372 Pain and discomfort Diseases 0.000 description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 5
- 206010033799 Paralysis Diseases 0.000 description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 230000001483 mobilizing effect Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000001543 one-way ANOVA Methods 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 230000036982 action potential Effects 0.000 description 2
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 2
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 2
- 230000021542 voluntary musculoskeletal movement Effects 0.000 description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010049565 Muscle fatigue Diseases 0.000 description 1
- 206010043376 Tetanus Diseases 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 210000001361 achilles tendon Anatomy 0.000 description 1
- 210000003423 ankle Anatomy 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N cadmium nickel Chemical compound [Ni].[Cd] OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 210000003414 extremity Anatomy 0.000 description 1
- 210000002683 foot Anatomy 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000003141 lower extremity Anatomy 0.000 description 1
- 230000002232 neuromuscular Effects 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- 210000001364 upper extremity Anatomy 0.000 description 1
- 230000002747 voluntary effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Electrotherapy Devices (AREA)
Abstract
Description
本発明は、電気刺激装置に関するものである。 The present invention relates to an electrical stimulation device.
従来から、麻痺した手足の機能向上を目的とした機能的電気刺激(FES:Functional Electrical Stimulation)、疼痛緩和等を目的とした治療的電気刺激(TES:Therapeutic Electrical Stimulation)、筋力低下予防等を目的とした神経筋電気刺激(NMES:Neuromuscular Electrical Stimulation)が知られており、特許文献1には、足関節周囲筋群の複数の各筋を個別に電気刺激を与える機能的電気刺激システムが記載されている。複数の筋を個別に刺激しているが、各筋に与えられる電気刺激のパルスの周波数は一定となっている。
Traditionally, functional electrical stimulation (FES) for the purpose of functional improvement of paralyzed limbs, therapeutic electrical stimulation (TES) for the alleviation of pain, etc. Neuromuscular electrical stimulation (NMES) is known, and
電気刺激のパルスの周波数が一定の場合、筋疲労が生じやすく、治療を受ける患者が疲労感や痛みを感じやすいという課題があった。
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、疲労感や痛みを低減することのできる電気刺激装置を提供することを目的とする。
When the frequency of the pulse of electrical stimulation is constant, muscle fatigue is likely to occur, and there is a problem that a patient who is being treated tends to feel fatigue and pain.
The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an electrical stimulation device capable of reducing fatigue and pain.
請求項1に係る本発明の電気刺激装置は、生体に装着する電極と、前記電極に印加するパルスを供給するパルス出力手段と、前記パルス出力手段を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記電極に継続して印加される所定の数の前記パルスについて、前記パルスの周波数及び/又は強度を一様分布又はガウス分布に基づいてランダムに変化させることを特徴とする。
The electric stimulation device according to the present invention according to
この構成によれば、限局された運動単位だけを動員するのではなく、より広範囲にわたる運動単位を動員することになり、随意運動に近くなる。その結果、疲労感の軽減につながる。また、痛みや不快感が生じにくくなるため、より強い電気刺激を与えることができ、治療効果の向上や治療効率の向上が期待できる。 According to this configuration, rather than mobilizing localized motor units alone, a wider range of motor units will be mobilized, and it becomes closer to voluntary movement. As a result, it leads to the reduction of the feeling of fatigue. In addition, since pain and discomfort are less likely to occur, stronger electrical stimulation can be given, and improvement of the treatment effect and improvement of the treatment efficiency can be expected.
請求項2に係る電気刺激装置は、複数の前記パルスが連続して出力される出力期間と前記パルスが出力されない休止期間とが交互に繰り返され、複数の前記出力期間に含まれる前記パルスの周波数及び/又は強度が一様分布又はガウス分布になっていることを特徴とする。
In the electric stimulation device according to
この構成によれば、痛みや不快感が生じにくくなるため、より強い電気刺激を与えることができ、治療効果の向上が期待できる。また、治療頻度を増やすことができ、治療効果と治療効率を向上することができる。また、治療可能な対象者の拡大により治療効果を拡大することができる。 According to this configuration, since pain and discomfort are less likely to occur, stronger electrical stimulation can be given, and improvement of the therapeutic effect can be expected. In addition, the frequency of treatment can be increased, and the treatment effect and treatment efficiency can be improved. In addition, the therapeutic effect can be expanded by expanding the number of treatable subjects.
請求項3に係る電気刺激装置は、前記パルスの周波数及び/又は強度がランダムに変化するデータが配列されたテーブルを記憶する記憶手段を備え、前記データの分布は一様分布又はガウス分布になっており、前記制御部は、前記テーブルの前記データを順次参照して前記パルスの周波数及び/又は強度を設定することを特徴とする。
The electrical stimulation apparatus according to
この構成によれば、パルスの周波数及び/又はパルスの強度を設定する際に、計算で求める場合に比べて速く設定することが可能であり、パルスの出力に追従して設定することができる。また、再現性の高い正確なランダム電気刺激が実現可能であり、より効果的な出力パターンを設定することができる。また、テーブルに配列されるパルスの強度のデータを所定値以下となるようにすることができるため、非常に強い電気刺激が出力されることがなく、安全性が高まる。 According to this configuration, when setting the frequency of the pulse and / or the intensity of the pulse, it can be set faster than in the case of calculation, and can be set following the output of the pulse. In addition, accurate random electrical stimulation with high reproducibility can be realized, and a more effective output pattern can be set. In addition, since the data of the intensity of the pulses arranged in the table can be made to be equal to or less than a predetermined value, very strong electrical stimulation is not output, and the safety is enhanced.
請求項4に係る電気刺激装置は、前記制御部は、所定値以下となるように前記パルスの強度を制御することを特徴とする。この構成によれば、非常に強い電気刺激が出力されることがなく、安全性が高まる。
The electric stimulation apparatus according to
請求項5に係る電気刺激装置は、前記パルスを前記生体に印加して確認しながら、前記パルスの強度の最大値を設定可能であることを特徴とする。この構成によれば、被治療者の状態や好みに合わせて、電気刺激の強度を設定することができる。
The electric stimulation device according to
請求項6に係る電気刺激装置は、前記制御部は、前記パルスの周波数をガウス分布に基づいてランダムに変化させ、前記ガウス分布の±2σの範囲が、前記パルスの周波数の平均値の±30%までの範囲であることを特徴とする。この構成によれば、疲労感の軽減や治療効果の向上という効果をより高めることができる。
In the electric stimulation device according to
本発明によれば、限局された運動単位だけを動員するのではなく、より広範囲にわたる運動単位を動員することになり、随意運動に近くなる。その結果、疲労感の軽減につながる。また、痛みや不快感が生じにくくなるため、より強い電気刺激を与えることができ、治療効果の向上や治療効率の向上が期待できる。 According to the present invention, rather than mobilizing localized motor units alone, a wider range of motor units will be mobilized, approaching voluntary exercise. As a result, it leads to the reduction of the feeling of fatigue. In addition, since pain and discomfort are less likely to occur, stronger electrical stimulation can be given, and improvement of the treatment effect and improvement of the treatment efficiency can be expected.
以下、本発明の実施の形態に係る電気刺激装置について図面を参照して説明する。 Hereinafter, an electrical stimulation device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に示すように、本発明の実施の形態による電気刺激装置1は、電気刺激を出力するための電気回路が内部に設けられた装置本体2と、被治療者の麻痺部位の皮膚表面に配されて電気刺激の印加を行う第一電気刺激用電極3及び第二電気刺激用電極4と、第一電気刺激用電極3、第二電気刺激用電極4の各々を装置本体2に接続する第一電極ケーブル5、第二電極ケーブル6とを主たる構成としている。
As shown in FIG. 1, the
第一電気刺激用電極3は2個の電極3a、3bから構成され、電極3a、3bは、その裏面が被治療者の皮膚表面に貼り付ける貼付面とされるホック式のゲル電極によって構成されている。電極3a、3bの各ホックは中途位置で二本に分岐した第一電極ケーブル5の各先端側に係着され、第一電極ケーブル5の基端側の接続プラグ5aは装置本体2の上側面左方に設けられた第一出力コネクタ7に着脱自在に挿嵌される。
The
第二電気刺激用電極4は2個の電極4a、4bから構成され、電極4a、4bは、その裏面が被治療者の皮膚表面に貼り付ける貼付面とされるホック式のゲル電極によって構成されている。電極4a、4bの各ホックは中途位置で二本に分岐した第二電極ケーブル6の各先端側に係着され、第二電極ケーブル6の基端側の接続プラグ6aは装置本体2の上側面右方に設けられた第二出力コネクタ8に着脱自在に挿嵌される。
The
装置本体2の表面には、治療条件の設定や変更などを行う操作スイッチ部9、設定された治療条件などの情報を表示する液晶表示部10、LED表示部11が設けられている。操作スイッチ部9は、主電源の入切を行う電源スイッチ9a、電気刺激の出力を調整する調節摘み9b、液晶表示部10のカーソルの上移動及び治療条件の設定値の増加を行う上スイッチ9c、液晶表示部10のカーソルの下移動及び治療条件の設定値の減少を行う下スイッチ9d、液晶表示部10のカーソルの左移動及び右移動を各々行う左スイッチ9e及び右スイッチ9f、治療条件の設定及び変更を行う決定スイッチ9g、電源スイッチ9aと操作ロックスイッチ9h以外の操作を無効にする操作ロックスイッチ9hの各種スイッチ群より構成されている。
On the surface of the
図2は、電気刺激装置1の電気的構成を示すブロック図である。電気刺激装置1は、パルス出力手段12、電源回路13、電池電圧検出回路14、制御部15、記憶部16及び通信回路17を有しており、これらは装置本体2の内部に設けられている。制御部15は、液晶表示部10、LED表示部11、パルス出力手段12、記憶部16及び通信回路17を制御するもので、マイクロコンピュータ(マイコン)により構成される。記憶部16は、設定された治療条件などを読み出し可能に記憶するもので、例えば不揮発性メモリ(EEPROM)で構成される。通信回路17は、例えば近距離無線通信などによりタブレット端末(外部機器)50との間で情報の送受信を行うための回路である。操作スイッチ部9を操作する代わりに、タブレット端末50によって電気刺激装置1を操作することができる。また、タブレット端末50は、治療状況等の表示が可能であり、刺激パターン等の治療条件の記憶が可能である。
FIG. 2 is a block diagram showing the electrical configuration of the
パルス出力手段12は、第一電気刺激用電極3及び第二電気刺激用電極4に電気刺激を供給する手段であり、電池電源18、電池電源18の電圧を昇圧し出力用電源として供給するDC−DCコンバータ19、DC−DCコンバータ19から入力された電圧を制御する出力制御回路20、出力制御回路20からの出力電圧を昇圧する第一出力トランス21及び第二出力トランス22、第一出力トランス21からの出力電流を検出する第一電流検出回路23、第二出力トランス22からの出力電流を検出する第二電流検出回路24から構成されている。第一電流検出回路23及び第二電流検出回路24で検出された出力電流信号は制御部15に入力され、制御部15は出力制御回路20を制御することで、例えば過電流の発生を防止している。
The pulse output means 12 is means for supplying an electrical stimulation to the first
電池電源18は、具体的には単三乾電池(例えば、1.5V)4本が直列に接続されて構成され、図示は省略するが装置本体2の裏面に形成される電池収容部に装填することが可能となっている。尚、電池電源18の種類や使用本数は、単三乾電池4本に限定されることなく、アルカリ、ニッケル・カドミウム、ニッケル水素などの他の市販乾電池のほか、リチウムイオン二次電池などの充電式電池を採用しても構わない。また、電池電圧検出回路14によって電池電源18の電圧値を検出し、電池電圧検出回路14により電池電源18の電圧値が第一の閾値にまで低下したことが検出されると、制御部15は電圧値の低下を液晶表示部10に画像表示して治療者等に報知する。また、電池電源18の電圧値が第一の閾値より低い電圧値とされる第二の閾値に到達すると、制御部15は電気刺激装置1の電源を切断する。なお、電源回路13は、電池電源18に接続され制御部15に制御用電源を供給するための回路である。
Specifically, the
電気刺激装置1の治療モードとしては、周波数及び/又は強度がランダムに変化するパルスを出力するランダムモードがある。また、ランダムモードの他に、一定周波数及び一定強度のパルスを出力するノーマルモード、治療対象部位の筋活動電位に比例した強度のパルスを出力するパワーアシストモード、治療対象部位とは異なる部位の筋活動電位に比例した強度のパルスを治療対象部位に出力する外部アシストモード、一定周波数及び一定強度のパルスを一定期間ずつ周期的に出力するバーストモード、外部センサ(圧力センサ、角度センサ、加速度センサ等)からの入力によりパルス出力のオン/オフを制御するセンサトリガモード等のうちの1つ又は複数のモードを、電気刺激装置1の治療モードとして設けるようにしてもよい。
As a treatment mode of the
次に、第一電気刺激用電極3及び第二電気刺激用電極4(以下、単に「電極」という場合がある)に印加する電圧波形又は電流波形について、電圧波形を例にして説明する。図3(a)に示すように、パルスが電極に連続して印加される出力期間Taと、パルスが電極に印加されない休止期間Tbとが交互に繰り返される。出力期間Taでは、図3(b)に示すように矩形波のパルス(パルス幅Tw)が電極に印加され、連続するパルスの周波数fが例えば、f1、f2(<f1)、f3(>f1)のようにランダムに変化する。ここで、周波数fの各値が設定される確率は所定の確率分布になるように設定されており、所定の確率分布とは、一様分布又はガウス分布である。すなわち、電極に継続して印加される所定の数のパルスについて、パルスの周波数fが所定の確率分布に基づいてランダムに変化している。
Next, a voltage waveform or a current waveform applied to the first
図4(a)は一様分布を示しており、パルスの周波数fがとり得る値は、中心周波数(周波数fの平均値)fcを中心とした、(1−a)fc〜(1+a)fcの周波数であり、この範囲内の各周波数fが同じ確率で設定される。この範囲は適宜設定すればよく、例えば中心周波数fcに対する30%の範囲(a=0.15)、すなわち、0.85fc〜1.15fcの範囲に設定すればよい。
図4(b)はガウス分布を示しており、設定されるパルスの周波数fの標準偏差をσとするとき、例えば±2σの範囲が、周波数fの平均値fcの±30%までの範囲になるように設定すればよい。
FIG. 4A shows a uniform distribution, and the value that the pulse frequency f can take is (1-a) fc to (1 + a) fc centered on the center frequency (average value of the frequency f) fc. And each frequency f within this range is set with the same probability. This range may be set as appropriate, for example, in the range of 30% of the center frequency fc (a = 0.15), that is, in the range of 0.85 fc-1.15 fc.
FIG. 4 (b) shows a Gaussian distribution, and when the standard deviation of the frequency f of the set pulse is .sigma., For example, the range of. +-. 2 .sigma. Falls within. +-. 30% of the average value fc of the frequency f. It should be set to be
次に、一様分布及びガウス分布において、中心周波数fcと周波数fの変動範囲の設定方法について説明する。ここで、一様分布の場合、±aの値を設定することで周波数fの変動範囲が設定され、ガウス分布の場合、±2σの値を設定することで周波数fの変動範囲が設定される。中心周波数fcと周波数fの変動範囲は、液晶表示部10に表示された候補値の中から操作スイッチ部9を操作して選択する。中心周波数fcの候補値として、例えば1Hz、及び、5〜100Hz(5Hz間隔)の値が表示される。周波数fの変動範囲の候補値として、例えば±5%〜±30%(±5%間隔)の値が表示される。なお、これらの候補値は例示の値に限定されるものではなく、候補値の間隔を小さくして細かく設定できるようにしてもよい。なお、パルスの幅Twは、例えば0.1〜1msの値で設定できる。
Next, a method of setting the fluctuation range of the center frequency fc and the frequency f in the uniform distribution and the Gaussian distribution will be described. Here, in the case of uniform distribution, the variation range of frequency f is set by setting the value of ± a, and in the case of Gaussian distribution, the variation range of frequency f is set by setting the value of ± 2σ . The fluctuation range of the center frequency fc and the frequency f is selected by operating the
次に、パルスの周波数fをランダムに設定する方法について説明する。図4(a)に示す一様分布の場合、マイコン標準の関数である一様分布を作成する関数を用いて周波数fの変動値を決定し、中心周波数fcに変動値を加えた値を周波数fとして設定する。また、図4(b)に示すガウス分布の場合、マイコン標準の関数である一様分布を作成する関数とボックスミュラー法を用いてガウス分布を作成し、周波数fの変動値を決定する。そして、中心周波数fcに変動値を加えた値を周波数fとして設定する。ここで、ボックスミュラー法は、一様分布に従う確率変数から標準ガウス分布に従う確率変数を生成させる方法である。以上のような関数を用いてパルスの1周期毎に変動値を計算して周波数fを設定する。 Next, a method of randomly setting the pulse frequency f will be described. In the case of the uniform distribution shown in FIG. 4A, the fluctuation value of the frequency f is determined using a function that creates a uniform distribution that is a function of the microcomputer standard, and the value obtained by adding the fluctuation value to the center frequency fc is a frequency Set as f. Further, in the case of the Gaussian distribution shown in FIG. 4B, a Gaussian distribution is created using a function for creating a uniform distribution that is a function of a microcomputer standard and the Box Mueller method, and the fluctuation value of the frequency f is determined. Then, a value obtained by adding the fluctuation value to the center frequency fc is set as the frequency f. Here, the Box Muller method is a method of generating a random variable according to a standard Gaussian distribution from random variables according to a uniform distribution. The fluctuation value is calculated for each period of the pulse using the function as described above to set the frequency f.
パルスの周波数fをランダムに設定する場合、図3(a)の1つの期間Taにおける周波数fが一様分布又はガウス分布になるようにしてもよく、2つの期間Taや図3(a)の期間Tg(2つの期間Taと半分の期間Taを含む)などのように複数の期間Taにおける周波数fが一様分布又はガウス分布になるようにしてもよい。マイコン標準の関数を使用して設定される周波数fについて、その周波数fが構成する確率分布は、データ数が限られるため一様分布又はガウス分布に厳密に一致するものではなく、一様分布又はガウス分布の近似分布になるが、本発明における一様分布又はガウス分布は、そのような近似分布を含むものとする。 When the frequency f of the pulse is set at random, the frequency f in one period Ta of FIG. 3A may be a uniform distribution or a Gaussian distribution, and two periods Ta or FIG. The frequency f in a plurality of periods Ta may be made to have a uniform distribution or a Gaussian distribution, such as a period Tg (including two periods Ta and a half period Ta). For the frequency f set using the function of the microcomputer standard, the probability distribution that the frequency f constitutes is not exactly the same as the uniform distribution or the Gaussian distribution because the number of data is limited, and the uniform distribution or Although it becomes an approximate distribution of a Gaussian distribution, the uniform distribution or the Gaussian distribution in the present invention includes such an approximate distribution.
パルスの周波数fをランダムに設定する場合、上記のような関数を用いて周波数fの変動値を計算する方法では、パルスの1周期毎に変動値を計算する必要があり、周波数fの設定が時間的に間に合わないことが考えられる。そこで、周波数fのデータが配列されたテーブルを予め作成して記憶部16に記憶させておき、記憶部16のテーブルのデータを順次参照して周波数fを設定する。このようにテーブルのデータを参照することで、パルスの1周期毎に変動値を計算で求める場合に比べて速く周波数fを設定することが可能であり、パルスの出力に追従して周波数fをランダムに設定することができる。なお、操作スイッチ部9を操作して中心周波数fcと周波数fの変動範囲を設定したときに、周波数fのデータが配列されたテーブルを作成すればよい。なお、テーブルは制御部15の内部メモリに記憶させてもよい。
When setting the frequency f of the pulse at random, in the method of calculating the fluctuation value of the frequency f using the above function, it is necessary to calculate the fluctuation value for each cycle of the pulse, and the setting of the frequency f is It is conceivable that the time will not be in time. Therefore, a table in which data of the frequency f is arranged is created in advance and stored in the
ここで、図3(a)の1つの期間Taにおける周波数fが一様分布又はガウス分布になるようにして、パルスの周波数fをランダムに設定する例を説明する。パルスの1周期毎に変動値を計算して周波数fを設定する場合、例えば或る期間Taではf1、f2、f3、・・・と設定され、その次の期間Taではf2、f1、f3、・・・と設定され、周波数fの設定パターンが異なる。これに対し、テーブルのデータを参照して周波数fを設定する場合、或る期間Taとその次の期間Taとで周波数fの設定パターンは同じになるため、再現性の高い正確なランダム電気刺激が実現可能である。また、テーブルのデータの配列を適宜設定することで、より効果的な出力パターンを設定することができる。 Here, an example will be described in which the frequency f of the pulse is randomly set such that the frequency f in one period Ta in FIG. 3A becomes a uniform distribution or a Gaussian distribution. When setting the frequency f by calculating the fluctuation value for each cycle of the pulse, for example, f1, f2, f3,... Are set in a certain period Ta, and in the next period Ta, f2, f1, f3,. The setting pattern of the frequency f is different. On the other hand, when setting the frequency f with reference to data in the table, since the setting pattern of the frequency f is the same in a certain period Ta and the next period Ta, accurate random electrical stimulation with high repeatability Is feasible. Further, by setting the arrangement of data of the table appropriately, it is possible to set a more effective output pattern.
また、調節摘み9bの操作により強度を調整しながらパルスを被治療者に印加し、被治療者に確認しながらパルスの強度の最大値を設定できるように、電気刺激装置1を構成してもよい。この構成によれば、設定された最大値を超える強度のパルスが出力されないので、被治療者の状態や好みに合わせた電気刺激を行うことができる。
Also, even if the pulse is applied to the treatment subject while adjusting the intensity by the operation of the adjustment knob 9b, and the maximum value of the intensity of the pulse can be set while confirming with the treatment subject, the
次に、本実施の形態による電気刺激装置1によって被験者に電気刺激を行ったときの効果検証実験について、図5を参照して説明する。図5では、電気刺激装置1の一部構成を省略して示している。図5に示すように、被験者hを椅子30に座らせた状態で、右足をフォースプレート31上に固定した。電気刺激用の電極である陽極3aを右腓腹筋内側頭起始部に、陰極3bをアキレス腱にそれぞれ貼付した。陽極3a、陰極3bの形状は50mm×50mmの正方形とした。5秒間の安静時ベースライン計測の後、5秒間電極にパルスを印加して電気刺激を行い、その後20秒間の安静状態を保つ30秒間を1試行とし、試行の終了直後に自覚的な痛みと不快感をNRS(Numerical Rating Scale)を用いて評価した。NRSは、直線を「痛みがない(又は不快感がない):0」から「最悪な痛み(又は最悪な不快感):10」までの11段階に区切って、被験者自身に現在の痛み(又は不快感)に相応する数値を示してもらい、痛み(又は不快感)を評価する方法である。また、電気刺激を行っている5秒間において、フォースプレート31に備えられた荷重センサ32により足関節底屈トルクを計測した。すなわち、安静時ベースラインから電気刺激時の底屈トルクの差分を算出することで、電気刺激の強度および次項に示す3条件間の発揮トルクレベルを定量化、比較することがねらいである。
Next, an effect verification experiment when an electric stimulation is performed on a subject by the
実験で用いた電気刺激の条件は次に示す3通りである。条件Aの電気刺激として、図4(a)の一様分布になっている周波数fで中心周波数fcを40Hzとし、変動範囲をfcの±15%として、周波数fがランダムに変化するパルスを電極に印加した。条件Bの電気刺激として、図4(b)のガウス分布になっている周波数fで中心周波数fcを40Hzとし、±2σをfcの±15%として、周波数fがランダムに変化するパルスを電極に印加した。条件Cの電気刺激として、周波数fが一定のパルスを電極に印加し、周波数fを40Hzとした。電気刺激の刺激強度は180%運動閾値強度とし、各条件A,B,Cについて10試行ずつ行った。各条件A,B,Cにおける1試行での刺激自体の強度と総パルス数を同一とした。また、被験者として、健常若年者9名(年齢25.4±2.8,身長171.3±7.3cm,体重60.3±9.3kg)を対象とした。 The conditions of the electrical stimulation used in the experiment are as follows. As the electrical stimulation of the condition A, the central frequency fc is 40 Hz at the frequency f which is uniformly distributed in FIG. 4A, and the fluctuation range is ± 15% of fc, and the pulse whose frequency f changes randomly is Applied to the As the electrical stimulation of the condition B, with the center frequency fc of 40 Hz at the frequency f of the Gaussian distribution in FIG. 4B and ± 2σ as ± 15% of fc, a pulse whose frequency f changes randomly is used as an electrode Applied. As the electrical stimulation under the condition C, a pulse with a constant frequency f was applied to the electrode, and the frequency f was 40 Hz. The stimulation intensity of the electrical stimulation was 180% exercise threshold intensity, and 10 trials were performed for each of the conditions A, B, and C. The intensity of the stimulation itself and the total number of pulses in one trial under each of the conditions A, B, and C were the same. In addition, nine healthy young people (age 25.4 ± 2.8, height 171.3 ± 7.3 cm, weight 60.3 ± 9.3 kg) were included as subjects.
痛みのNRS評価値について、条件の違いによる効果を繰り返しあり一元配置分散分析によって検討し、多重比較検定を用いて条件間の差異を解析した。その結果、痛みのNRS評価値は、条件Aの場合3.3±1.26であり、条件Bの場合3.2±0.87であり、条件Cの場合4.5±1.91であり、p値はp<0.05である。この結果により、痛みのNRSは条件Cの場合と比較して条件A及び条件Bの場合に有意に低い値を示していることがわかる。 With regard to the NRS evaluation value of pain, the effects of different conditions were examined repeatedly by one-way analysis of variance, and differences between conditions were analyzed using a multiple comparison test. As a result, the NRS evaluation value of pain is 3.3 ± 1.26 for condition A, 3.2 ± 0.87 for condition B, and 4.5 ± 1.91 for condition C. Yes, p value is p <0.05. From this result, it can be seen that the pain NRS shows significantly lower values in the conditions A and B as compared to the condition C.
不快感のNRS評価値について、条件の違いによる効果を繰り返しあり一元配置分散分析によって検討し、多重比較検定を用いて条件間の差異を解析した。その結果、不快感のNRS評価値は、条件Aの場合3.3±1.89であり、条件Bの場合3.4±1.83であり、条件Cの場合4.3±2.1であり、p値はp<0.08である。この結果により、不快感のNRSは条件Cの場合と比較して条件A及び条件Bの場合に統計学的有意差はないものの不快感が低い傾向を示している。 With regard to the NRS evaluation value of discomfort, the effects of differences in conditions were examined repeatedly by one-way analysis of variance, and differences between conditions were analyzed using a multiple comparison test. As a result, the NRS evaluation value of discomfort is 3.3 ± 1.89 for condition A, 3.4 ± 1.83 for condition B, and 4.3 ± 2.1 for condition C. And p value is p <0.08. As a result, compared with the condition C, the unpleasant NRS tends to have a low discomfort although there is no statistically significant difference in the conditions A and B.
底屈トルク値について条件の違いによる効果を繰り返しあり一元配置分散分析によって検討したところ、統計的有意性は認められなかった。しかし、ランダム化したパルス形態である条件A及び条件Bの場合に初期のトルク増加の効率が良い傾向を示す被験者や、図6に示すように、条件Cにて典型的に生じる刺激強度を増加させた際の過度なトルク増加(テタヌス収縮)が条件A及び条件Bの場合に減弱する被験者を複数認めた。図6は、電気刺激の刺激強度を148%運動閾値強度(図6中に破線bで示す)、152%運動閾値強度(図6中に実線aで示す)とした場合の底屈トルクの測定結果を示しており、図6(a)は条件Aの場合であり、同図(b)は条件Bの場合であり、同図(c)は条件Cの場合である。図6において、破線で示した直線は148%運動閾値強度の底屈トルクの平均値を示す。以上の結果から、条件Cの電気刺激によって生じる同一運動単位の動員によるpotentiationや高強度の電気刺激によって生じる筋の強収縮感や痛みが、パルスの周波数fをランダム化することで軽減されると考えられる。 When the effects of different conditions were repeated on the plantar flexion torque value and examined by one-way analysis of variance, no statistical significance was found. However, in the case of condition A and condition B which are in the form of randomized pulse, the subject showing a tendency for the initial torque increase to have a good efficiency, and as shown in FIG. There were multiple subjects in which excessive torque increase (Tetanus contraction) was attenuated under Condition A and Condition B. FIG. 6 shows measurement of the plantar flexion torque when the stimulation intensity of the electrical stimulation is 148% exercise threshold intensity (indicated by a broken line b in FIG. 6) and 152% exercise threshold intensity (indicated by a solid line a in FIG. 6). FIG. 6 (a) shows the case of condition A, FIG. 6 (b) shows the case of condition B, and FIG. 6 (c) shows the case of condition C. In FIG. 6, a straight line indicated by a broken line shows the average value of the plantarflexion torque of 148% exercise threshold strength. From the above results, it is supposed that potentiation due to mobilization of the same motor unit caused by the electrical stimulation under condition C and strong contraction and pain in the muscle caused by high-intensity electrical stimulation are alleviated by randomizing the pulse frequency f. Conceivable.
この実施の形態による電気刺激装置1によれば、限局された運動単位だけを動員するのではなく、より広範囲にわたる運動単位を動員することになり、随意運動に近くなる。その結果、疲労感の軽減につながる。また、痛みや不快感が生じにくくなるため、より強い電気刺激を与えることができ、治療効果の向上が期待できる。また、出力期間Taと休止期間Tbとが交互に繰り返され、複数の出力期間Taに含まれるパルスの周波数が一様分布又はガウス分布になっていることにより、適度に休止期間Tbを挟みながら印加されるパルスの周波数の確率分布を、厳密な意味での一様分布又はガウス分布に近づけることができる。このため、痛みや不快感が生じにくくなり、より強い電気刺激を与えることができ、治療効果の向上が期待できる。また、治療頻度を増やすことができ、治療効果と治療効率を向上することができる。また、治療可能な対象者の拡大により治療効果を拡大することができる。なお、休止期間Tbを設けず、パルスを継続して出力するようにした場合でも本発明を適用することができる。
According to the
上記実施の形態では、パルスの周波数fをランダムに変化させた電気刺激について説明したが、パルスの周波数fを一定としパルスの強度、例えば、パルス幅、電流、電圧をランダムに変化させ、そのときのパルスの強度の確率分布が一様分布又はガウス分布になるようにしてもよい。例えば、パルスの幅とパルスの高さの少なくとも一方をランダムに変化させることで、パルスの強度をランダムに変化させることができる。パルスの周波数fを一定としパルスの強度をランダムに変化させた電気刺激を被験者に行った場合でも、上記実施形態のようにパルスの周波数fをランダムに変化させた電気刺激を被験者に行った場合と同様に、疲労感の軽減や痛みや不快感が生じにくくなるという効果を得ることができる。 In the above embodiment, the electrical stimulation in which the frequency f of the pulse is randomly changed has been described, but the frequency f of the pulse is fixed and the intensity of the pulse, for example, the pulse width, the current, and the voltage are randomly changed. The probability distribution of the intensity of the pulse may be uniform or Gaussian. For example, by changing at least one of the pulse width and the pulse height at random, the pulse intensity can be changed randomly. Even when the subject performs electrical stimulation in which the pulse frequency f is fixed and the pulse intensity is randomly changed, the subject performs electrical stimulation in which the pulse frequency f is randomly changed as in the above embodiment. Similarly to the above, it is possible to obtain the effects of reducing the feeling of fatigue and making it difficult to cause pain or discomfort.
ここで、パルスの強度をガウス分布に基づいてランダムに変化させる場合、発生確率は低いが非常に高い強度に設定される可能性がある。そこで、電気刺激装置1の制御部15は、パルスの強度が被治療者に印加しても問題ない程度である所定値以下になるように制御する。この構成によれば、非常に強い電気刺激が出力されることがなく、安全性が高まる。また、パルスの強度のデータをテーブルに配列する際、非常に高い強度のデータを取り除くことで、テーブルに配列されるパルスの強度のデータを所定値以下となるようにすることができる。このため、テーブルを参照してパルスの強度を設定する場合、非常に強い電気刺激が出力されることがなく、安全性が高まる。
Here, when the pulse intensity is randomly changed based on the Gaussian distribution, the occurrence probability may be set to a low but very high intensity. Therefore, the
また、パルスの周波数f及びパルスの強度を、一様分布又はガウス分布に基づいてランダムに変化させた電気刺激を被験者に行った場合でも、上記実施形態のように電気刺激によって動員される運動単位に一定のばらつきを持たせることが可能となり、かつ、同一の運動単位を同じ感覚で強制的に動員させることを避けられることから、パルスの周波数fをランダムに変化させた電気刺激を被験者に行った場合と同様に、疲労感の軽減や痛みや不快感が生じにくくなるという効果を得ることができる。 In addition, even when the subject performs electrical stimulation in which the frequency f of the pulse and the intensity of the pulse are randomly changed based on uniform distribution or Gaussian distribution, a motor unit mobilized by the electrical stimulation as in the above embodiment. To the subject, and to avoid forced mobilization of the same motor unit with the same sense, the subject performs electrical stimulation with the pulse frequency f varied randomly. In the same manner as in the case of the present invention, it is possible to obtain the effects of reducing the feeling of fatigue and making it difficult to cause pain and discomfort.
本発明は、上述の実施形態で説明した電気刺激装置に限定されることなく、種々の電気刺激装置全般に適用することができる。例えば、前述のパワーアシストモードや外部アシストモードを有する電気刺激装置において、パルスの周波数fをランダムに変化させることができる。また、前述のセンサトリガモードを有する電気刺激装置において、パルスの周波数f及び/又は強度をランダムに変化させることができる。また、上述の実施形態では低周波の場合を説明したが、中周波や干渉波を用いた電気刺激装置についても本発明を適用することができる。 The present invention is not limited to the electrical stimulation devices described in the above embodiments, and can be applied to various electrical stimulation devices in general. For example, in the electric stimulation apparatus having the above-described power assist mode and external assist mode, the frequency f of the pulse can be randomly changed. Also, in an electrical stimulation device having the aforementioned sensor trigger mode, the frequency f and / or the intensity of the pulse can be randomly changed. Moreover, although the case of the low frequency was demonstrated in the above-mentioned embodiment, this invention is applicable also to the electrical stimulation apparatus using a medium frequency and an interference wave.
なお、電気刺激出力に対して本発明に関する所定の変動を与えるものであれば、電気刺激装置の電気的構成は図2で説明したブロック図に限定されない。 Note that the electrical configuration of the electrical stimulation device is not limited to the block diagram described in FIG. 2 as long as the electrical stimulation output is subjected to a predetermined fluctuation related to the present invention.
上肢又は下肢に麻痺がある被治療者が、麻痺部位の運動機能訓練を行う場合などに用いられる電気刺激装置に適用することができる。 The subject having paralysis in the upper or lower limbs can be applied to an electrical stimulation apparatus used when performing exercise function training of a paralysis site.
1 電気刺激装置
2 装置本体
3 第一電気刺激用電極
3a、3b 電極
4 第二電気刺激用電極
4a、4b 電極
5 第一電極ケーブル
6 第二電極ケーブル
7 第一出力コネクタ
8 第二出力コネクタ
9 操作スイッチ部
10 液晶表示部
11 LED表示部
12 パルス出力手段
13 電源回路
14 電池電圧検出回路
15 制御部
16 記憶部
17 通信回路
18 電池電源
19 DC−DCコンバータ
20 出力制御回路
21 第一出力トランス
22 第二出力トランス
23 第一電流検出回路
24 第二電流検出回路
50 タブレット端末
DESCRIPTION OF
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017201760A JP2019072329A (en) | 2017-10-18 | 2017-10-18 | Electrostimulator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017201760A JP2019072329A (en) | 2017-10-18 | 2017-10-18 | Electrostimulator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019072329A true JP2019072329A (en) | 2019-05-16 |
Family
ID=66542776
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017201760A Pending JP2019072329A (en) | 2017-10-18 | 2017-10-18 | Electrostimulator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2019072329A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2024509350A (en) * | 2021-08-29 | 2024-03-01 | ヴェニタス リサーチ センター インク | Electrical and magnetic nerve stimulation |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08503649A (en) * | 1993-09-23 | 1996-04-23 | ペースセツター、インコーポレイテツド | Implantable stimulation system and cardiac arrhythmia arrest method |
JP2007524459A (en) * | 2003-06-24 | 2007-08-30 | ヒールソニックス,インコーポレイテッド | Devices and methods for bioelectrical stimulation, healing promotion, pain relief, or pathogen inactivation |
US20120197336A1 (en) * | 2011-01-28 | 2012-08-02 | Medtronic, Inc. | Intra-burst pulse variation for stimulation therapy |
US20160346546A1 (en) * | 2015-05-28 | 2016-12-01 | Boston Scientific Neuromodulation Corporation | Neuromodulation using stochastically-modulated stimulation parameters |
US20170021172A1 (en) * | 2015-02-24 | 2017-01-26 | Elira Therapeutics Llc | Systems and Methods for Enabling Appetite Modulation and/or Improving Dietary Compliance Using an Electro-Dermal Patch |
WO2017142948A1 (en) * | 2016-02-19 | 2017-08-24 | Nalu Medical, Inc. | Apparatus with enhanced stimulation waveforms |
-
2017
- 2017-10-18 JP JP2017201760A patent/JP2019072329A/en active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08503649A (en) * | 1993-09-23 | 1996-04-23 | ペースセツター、インコーポレイテツド | Implantable stimulation system and cardiac arrhythmia arrest method |
JP2007524459A (en) * | 2003-06-24 | 2007-08-30 | ヒールソニックス,インコーポレイテッド | Devices and methods for bioelectrical stimulation, healing promotion, pain relief, or pathogen inactivation |
US20120197336A1 (en) * | 2011-01-28 | 2012-08-02 | Medtronic, Inc. | Intra-burst pulse variation for stimulation therapy |
US20170021172A1 (en) * | 2015-02-24 | 2017-01-26 | Elira Therapeutics Llc | Systems and Methods for Enabling Appetite Modulation and/or Improving Dietary Compliance Using an Electro-Dermal Patch |
US20160346546A1 (en) * | 2015-05-28 | 2016-12-01 | Boston Scientific Neuromodulation Corporation | Neuromodulation using stochastically-modulated stimulation parameters |
WO2017142948A1 (en) * | 2016-02-19 | 2017-08-24 | Nalu Medical, Inc. | Apparatus with enhanced stimulation waveforms |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2024509350A (en) * | 2021-08-29 | 2024-03-01 | ヴェニタス リサーチ センター インク | Electrical and magnetic nerve stimulation |
JP7654800B2 (en) | 2021-08-29 | 2025-04-01 | ヴェニタス リサーチ センター インク | Electrical and Magnetic Nerve Stimulation |
EP4395885A4 (en) * | 2021-08-29 | 2025-06-25 | Venitas Research Center, Inc. | Electric and magnetic neuromodulation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106604760B (en) | Electrical stimulation equipment | |
US8983621B2 (en) | Functional electrical stimulation system | |
KR102143819B1 (en) | A skin care device and control method of the skin care device | |
JP2002113115A (en) | Electrotherapeutical device utilizing variant system | |
TWI747054B (en) | Living body stimulation device | |
JP7048121B2 (en) | Electrical stimulator | |
JP6531246B1 (en) | Electrical stimulation treatment device | |
US10675463B2 (en) | Dysuria treatment device | |
Ward et al. | Optimal frequencies for electric stimulation using medium-frequency alternating current | |
KR102053546B1 (en) | System for dystonia mitigation and monitring of muscle activation information | |
JP2019072329A (en) | Electrostimulator | |
AU2022260830A1 (en) | Method, system and electronic wearable unit for controlling electrical stimulation to pelvic region of subject | |
JP2024023729A (en) | electrical stimulation device | |
TWI807980B (en) | Method for determining the quality of electrical stimulation signals, electrical stimulation device and computer-readable medium | |
JP4592344B2 (en) | Low frequency treatment device | |
JP6188300B2 (en) | Electrical muscle stimulator | |
JP2021027990A (en) | Muscle stimulation method and central nervous system stimulation method | |
TWI888748B (en) | Electrical stimulation method, electrical stimulation apparatus and computer-readable medium | |
JP7412960B2 (en) | Muscle relaxation monitoring device and calibration processing method | |
KR101397172B1 (en) | Biofeedback device using a magnetic stimulator and control method of the biofeedback device | |
JP2025029423A (en) | Electrical Stimulation Device | |
JP2023103673A (en) | electric stimulator | |
TW202325229A (en) | Electrical stimulation method, electrical stimulation apparatus and computer-readable medium | |
JP2024010702A (en) | electrical stimulation device | |
JP2006026138A (en) | Low-frequency therapeutic device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A80 | Written request to apply exceptions to lack of novelty of invention |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A80 Effective date: 20171030 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200908 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210810 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20211008 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220111 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220309 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20220719 |