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WO2015099090A1 - 血管内皮機能改善装置 - Google Patents

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WO2015099090A1
WO2015099090A1 PCT/JP2014/084413 JP2014084413W WO2015099090A1 WO 2015099090 A1 WO2015099090 A1 WO 2015099090A1 JP 2014084413 W JP2014084413 W JP 2014084413W WO 2015099090 A1 WO2015099090 A1 WO 2015099090A1
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WO
WIPO (PCT)
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pressure
electrical stimulation
pressurization
period
stimulation
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/084413
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English (en)
French (fr)
Inventor
純生 山田
Original Assignee
国立大学法人名古屋大学
Priority date (The priority date 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 date listed.)
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Publication date
Application filed by 国立大学法人名古屋大学 filed Critical 国立大学法人名古屋大学
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    • A61H2230/30—Blood pressure

Definitions

  • the present invention relates to a vascular endothelial function improving apparatus capable of improving the vascular endothelial function of an artery without performing exercise.
  • a vascular endothelial cell is a layered tissue composed of flat and thin cells constituting the inner surface of a blood vessel of a living body.
  • the vascular endothelial cells have functions of regulating the contraction and relaxation of the vascular wall, adhesion of inflammatory cells to the vascular wall, vascular permeability, coagulation / fibrinolysis, and the like.
  • the function of such vascular endothelial cells is easily affected by living conditions such as food and exercise in the living body, and can be significantly reduced by, for example, hypertension, diabetes, lifestyle-related diseases and the like.
  • the state in which the vascular endothelial function is lowered continues, the progression of arteriosclerosis and the instability of plaque (atheroma) may be caused, and the health state of the living body may be impaired. Therefore, in maintaining the healthy state of the living body, it is necessary to grasp the state of the vascular endothelial cells and to improve the function when the vascular endothelial function is lowered, thereby improving the vascular function and thus the health of the living body. It can be said that it is extremely important to improve the state.
  • vascular endothelial cells As a technique for examining the state of such vascular endothelial cells, for example, a blood flow-dependent vascular dilation (FMD) test method is known, and ultrasonic waves output to blood vessels before and after ischemia are known. Based on the reflected signal, various functions of vascular endothelial cells are evaluated from the state of dilation of blood vessels when blood flow is resumed.
  • FMD blood flow-dependent vascular dilation
  • Patent Documents 1 and 2 are known as conventional techniques related to an apparatus for evaluating the vascular endothelial function.
  • Patent Document 1 in the FMD examination method, when creating an ischemic state in a part of a living body, by applying exercise load or heat to the distal side of a part irradiated with ultrasonic waves of the living body, It is disclosed that the transition to an ischemic state can be accelerated. And, as a loading device for applying such exercise load, the current is applied to the living body to make the muscle move (static exercise), and the muscle is exercised by grasping the hand of the living body (dynamic exercise) ) Is disclosed as preferred. However, the above-mentioned device is for evaluating the state of the vascular endothelium and does not enhance the vascular endothelial function itself.
  • the present invention was created to solve the above-described conventional problems, and the object of the present invention is to improve a vascular endothelial function improving device capable of improving the vascular endothelial function of an artery without performing dynamic exercise. Is to provide.
  • a vascular endothelial function improving device includes pressure applying means for applying a pressure that inhibits blood flow to some arteries of a living body, and electrical stimulation that can induce contraction of the muscles to the muscle including the arteries. And an electrical stimulus applying means for applying.
  • the pressure applying means is configured to apply pressure intermittently by a pressurization period in which pressurization is performed on the artery and a rest period in which the pressurization is released. Yes.
  • the electrical stimulation applying means is configured to apply electrical stimulation to the muscle during a period including at least a part of the rest period.
  • the arterial blood flow is inhibited by compressing a part of the living body by the pressure applying means, and blood is accumulated on the central (upstream) side of the compressed site, and more peripheral (downstream) side. Suppresses blood flow.
  • the muscle including the artery is contracted by the electrical stimulus applying means to compress the artery.
  • the outflow of the accumulated blood due to the release of the pressure and the extrusion of the blood due to the contraction of the muscle are simultaneously performed, and a rapid change can be brought about in the blood flow velocity of the artery.
  • Such a blood flow velocity can give a sufficiently strong shear stimulus (shear stress) to the arterial endothelium, so that, for example, the arterial endothelial function can be improved without excessive compression.
  • muscle strength can be increased by static exercise.
  • intermittent pneumatic compression is known as one of the physical methods for preventing known venous thromboembolism and the like.
  • Such a technique increases the blood flow velocity of a vein in the compressed state by compressing a part of the living body, and enhances the antithrombotic action by preventing the blood accumulation in a vein such as a flounder vein that is likely to cause an intravenous thrombus. Is.
  • this method it is possible to prevent blood accumulation in veins circulating in the low-pressure system, but it is difficult to obtain a blood flow velocity that enhances the endothelial function of the artery circulating in the high-pressure system.
  • the electrical stimulation applying means applies the electrical stimulation on a central side with respect to a site to which pressure is applied by the pressure applying means.
  • the artery present in the muscle is compressed by contracting the muscle closer to the center than the compression site. This is preferable because the accumulated blood can be pushed out instantaneously at a large flow rate due to muscle contraction, and the blood flow velocity on the downstream side can be increased more rapidly than the site where electrical stimulation is applied.
  • the pressure applied to the artery is the blood pressure (ie, the blood pressure of the artery) when the systolic blood pressure is SBP (systolic blood pressure) (SBP + 10 ) To (SBP + 50) mmHg.
  • SBP systolic blood pressure
  • SBP + 10 systolic blood pressure
  • SBP + 50 mmHg
  • systolic blood pressure is defined as the maximum pressure during ventricular contraction at rest, unless otherwise specified, and blood pressure of an indirect method (also referred to as noninvasive or noninvasive). It can be measured using a meter.
  • systolic blood pressure is, for example, a blood vessel sound synchronized with a heartbeat that is heard when an artery opens and blood flows when releasing the pressurization after compressing the artery of the upper arm with a cuff provided in a sphygmomanometer ( It can be calculated as the cuff pressure when the Korotkoff sound begins to be heard.
  • the average systolic blood pressure of a normal healthy adult male is, for example, about 120 mmHg and about 110 mmHg for an adult female.
  • the numerical range when the numerical range is indicated as “lower limit value to upper limit value” using the symbol “ ⁇ ” as described above, the numerical range means “lower limit value or higher and lower limit value or lower”.
  • the electrical stimulation applied to the muscle is set to a stimulation intensity that induces exercise of 5 to 30% of the isometric maximum muscle strength. It is said. According to such a configuration, the blood flow can be further pushed out effectively without applying an excessive burden on the muscle. Thus, for example, even when electrical stimulation is intermittently applied repeatedly for 5 minutes or more (exceeding 5 minutes), the arterial endothelial function can be improved without causing fatigue due to excessive static exercise. it can. In addition, it is possible to effectively increase muscular strength by static exercise.
  • the “isometric maximum muscle strength” is the maximum value of the force exerted by the muscle contracting in a state where the joint angle or the muscle length is kept constant. The muscle strength measured by the measurement or the back muscle strength measurement corresponds to this.
  • the pressure applying means applies the pressure so that the pressurization strength in the pressurization period changes with time.
  • the said electrical stimulation provision means makes the pressure when the said pressurization intensity
  • the electrical stimulation is configured to be applied with the start of the rest period. According to this configuration, since the electrical pressure is applied to the muscle at the same time as the pressurization by the pressure applying means is released, the blood accumulated by the pressurization is effectively downstream from the pressurization site while suppressing an increase in blood pressure. Can be extruded.
  • the pressure applying means includes a second electric stimulation applying means capable of applying electric stimulation to a site to which the pressure is applied. It is a feature. This configuration is preferable because the blood flow velocity can be increased by muscle contraction even at the pressure application site.
  • the device when the part of the living body includes any one or more limbs of the living body, the device further includes a fixing tool, and the fixing tool includes the limb of the limb. It is characterized by restraining the reflex movement of the said limb by the said electrical stimulation by fixing at least any one limb. According to this configuration, it is possible to improve the vascular endothelial function without inflicting damage such as bruises on the extremities of the living body.
  • the pressurization period is any time defined between 5 seconds and 15 seconds, and the rest period is 15 seconds to 45 seconds. It is characterized by being any time determined between. According to such a configuration, an appropriate amount of blood can be accumulated and then flowed at a stroke. In addition, even when the pressurization period and the rest period are repeatedly performed, an excessive burden is not imposed on the living body, and thus it is possible to generate a shearing stimulus in the artery for a long time as a whole. The function can be improved sufficiently. Or, by repeating the pressurization period and rest period, it is possible to effectively generate shear stimulation without causing muscle fatigue, so it is possible to generate a certain amount of shear stimulation in a shorter time. It becomes.
  • the part of the living body is at least one selected from the group consisting of left and right upper limbs and left and right lower limbs.
  • the intermittent pressurization by the pressurization period and the rest period is performed for 5 minutes or more. This configuration is preferable because the blood flow in the artery due to compression can be easily and effectively performed.
  • it can effectively improve the arterial endothelial function of the lower limbs for patients and victims with limited upper limb and lower limb movements, especially those who are difficult to walk on their own. This is preferable because it can be enhanced.
  • the technique disclosed here can be grasped as applying pressure and applying electrical stimulation to a predetermined position of a living body at an appropriate timing.
  • the technology disclosed herein can be understood as a stimulus control method of pressure stimulation (compression stimulation) and electrical stimulation for improving the vascular endothelial function of a living body. That is, the technique disclosed herein provides a method for controlling stimulation of pressure stimulation and electrical stimulation that can suitably improve vascular endothelial function.
  • Such a device can be applied to a living body suffering from a lifestyle-related disease such as hypertension, diabetes, and metabolic syndrome, thereby effectively improving or preventing the decreased endothelial function of arteries.
  • a lifestyle-related disease such as hypertension, diabetes, and metabolic syndrome
  • the endothelial function of the artery is effectively improved. Strengthening of the muscles including it can also be achieved. From this viewpoint, the technology disclosed herein can be understood as a method for improving the vascular endothelial function of a living body.
  • FIG. 1 is a mimetic diagram which illustrated signs that arterial endothelial function of a leg is improved using a vascular endothelial function improvement device which is one embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic view illustrating a state in which the arterial endothelial function of the upper limb is improved using a vascular endothelial function improving device according to another embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic view illustrating a state in which the arterial endothelial function of the lower limb is improved using a vascular endothelial function improving device according to another embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic view illustrating a state in which the arterial endothelial function of the upper limb is improved using a vascular endothelial function improving device according to another embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic view illustrating a state in which the arterial endothelial function of the upper limb is improved using a vascular endothelial function improving device according to another embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the vascular endothelial function improving device disclosed herein.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the action of shear stress on the vascular endothelium.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a control mode of compression and electrical stimulation by the vascular endothelial function improving device disclosed herein.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a control mode of compression and electrical stimulation disclosed herein.
  • FIGS. 1 to 4 are schematic diagrams for explaining the configuration of the vascular endothelial function improving device 1 disclosed herein.
  • the vascular endothelial function improving device 1 includes a pressure applying unit 10 that applies a pressure that inhibits blood flow to a part of an artery of a living body, and an electric that can induce contraction of the muscle with respect to a muscle including the artery. And an electrical stimulus applying means 20 for applying a stimulus.
  • the vascular endothelial function improving device 1 may include a control unit 30 that controls the pressure applying unit 10 and the electrical stimulation applying unit 20 in an integrated manner.
  • the control unit 30 as an external device may be configured to be connectable by wire or wireless so that various information can be transmitted and received.
  • the vascular endothelial function improving device 1 is connected to a personal computer as an external device including the control unit 30 so as to enable bidirectional communication.
  • the vascular endothelial function improving device 1 includes a control unit 30 in the device.
  • the pressure applying means 10 typically introduces, for example, a cuff body 12 for compressing a part of the living body and air or the like to the cuff body 12 so that the cuff body 12 can exert a pressurizing action.
  • the pressurizing pump 14 and the cuff pressure control means 16 for controlling the pressure by the cuff can be mainly configured.
  • the cuff body 12 is a bag-like belt called manchette or the like.
  • the cuff body 12 is wound around a limb such as a lower limb 52, 54 or an upper limb 56, 58 of a subject 50 as a living body, and is used in a bag. When air or the like is introduced into the body, it expands and presses the limb.
  • the pressurizing pump 14 has a function of introducing a gas such as air into the cuff body 12 via a tube or the like.
  • the cuff pressure control means 16 includes an exhaust valve (not shown) having a function of opening and closing a path for introducing air or the like into the cuff body 12, and the pressure of a gas such as air introduced into the cuff body 12 (so-called cuff). It may be equipped with a function such as a pressure gauge (not shown) capable of measuring (pressure).
  • the cuff body 12 can be mounted on, for example, the lower limbs 52, 54 of the subject 50 who is lying on a bed or resting in a long sitting position or a semi-sitting position.
  • cuff bodies 12R and 12L are mounted on the calf portions of the right lower limb 52 and the left lower limb 54 (not shown) of the subject 50, respectively.
  • cuff bodies 12R and 12L are attached to the forearms of the upper right limb 56 and the left upper limb 58 (not shown) of the subject 50, respectively.
  • the cuff body 12 can inhibit arterial blood flow in the calf part by pressing the calf part on the left and right of the subject 50, for example.
  • the cuff body 12 can be used without particular limitation as long as it can compress a part of the subject 50 and inhibit the blood flow of the artery included in the compressed region.
  • a latex or non-latex elastic band used for blood collection or the like, or a tourniquet represented by a cuff (compression band) used for a blood pressure monitor or the like is preferably used. be able to.
  • It is more preferable to use a non-latex velcro-type cuff because it is easy to attach and detach and can suppress skin irritation to the subject 50 having a chemical allergy.
  • this cuff can be connected to a sphygmomanometer from the viewpoint of controlling the applied pressure described later.
  • the cuff pressure control means 16 can detect the cuff pressure and control the driving of the pressurizing pump 14 and the opening / closing of the exhaust valve so that the cuff pressure becomes a predetermined value. That is, according to a command from the cuff pressure control means 16, air is introduced from the pressurizing pump 14 into the cuff body 12 to pressurize the limb, or the exhaust valve is opened to discharge air from the cuff body 12. Or release the pressure on the.
  • the cuff pressure control means 16 may be connected to the control unit 30, operates the exhaust valve and the pressurization pump 14 at a predetermined timing based on an instruction from the control unit 30, or measures the cuff pressure measured with a pressure gauge. Data such as pressure can be sent to the control unit 30.
  • FIG. 1 and 2 illustrate a configuration in which a pressurization pump 14 is provided separately from the cuff body 12, and the pressurization pump 14 sends air to the cuff body 12 via a tube or the like.
  • the configuration of the pressure applying means 10 is not limited to this.
  • a pressurizing pump 14 may be provided integrally with the cuff body 12.
  • the cuff body 12 may be provided with a second electrical stimulus applying means 18 different from the electrical stimulus applying means 20.
  • the cuff body 12 may be configured to be attachable from the lower leg to the foot. And it can be set as the structure which can pressurize at least one part of a midfoot part (arch part) among legs. By pressurizing the midfoot part, an effect of effectively improving the plantar peripheral circulation is seen.
  • the front foot part (including the toes) and the rear foot part (the heel part) of the foot part may be configured such that one or both of them can be pressurized by the cuff body 12, and this part is the cuff body 12.
  • the structure exposed from may be sufficient.
  • the electrical stimulation applying means 20 can typically be constituted mainly of, for example, at least one pair of conductor portions 22 and a power supply 24 that supplies current to the conductor portions 22.
  • the conductor portion 22 is formed in a pad shape having adhesiveness, and may be attached to the skin of a living body by adhesive force.
  • the pair of conductor portions 22 are brought into contact with the skin of the living body, and an electric current is applied to the muscles of the living body included in the region where the current flows by supplying a current from the power source 24 to the conductor portion 22. be able to.
  • the electrical stimulation applying unit 20 there is no particular limitation on the other configurations of the electrical stimulation applying unit 20 as long as it can apply electrical stimulation to muscles including an artery to which pressure is applied by the pressure applying unit 10.
  • the mounting position is not particularly limited. Therefore, electrical stimulation may be applied to the muscle including the artery on the central side (also referred to as upstream side, proximal side, etc.) from the pressure application position, or the distal side (downstream side) from the pressure application position. , Also referred to as distal), electrical stimulation may be applied to the muscle including the artery.
  • the conductor portion 22 may be attached to the central side (upstream side) of the portion to which the pressure is applied by the pressure applying means 10, or may be attached to the distal side (downstream side).
  • the central side means the upstream side of the arterial blood flow with respect to the site where pressure is applied by the pressure applying means 10 in the living body.
  • it may be a large muscle group that includes an artery that is a target of pressure load, which is a higher rank of the major joint immediately upstream of the pressure application site.
  • the pressure applying means 10 and the electrical stimulation applying means 20 can be in an appropriate positional relationship, for example, and suitably apply pressure and electrical stimulation to the living body. can do. Therefore, the muscle to which electrical stimulation is applied and the muscle to which pressure is applied need not be the same muscle.
  • the electrical stimulus applying means 20 is attached to the thigh part on the center side.
  • the conductor portions 22R and 22L are attached to the thighs of the right lower limb 52 and the left lower limb 54 (not shown) of the subject 50, respectively.
  • the electrical stimulus applying unit 20 is mounted on the central upper arm. Then, conductor parts 22R and 22L are attached to the upper arms of the upper right limb 56 and the left upper limb 58 (not shown) of the subject 50, respectively. For example, by applying electrical stimulation to the left and right thighs of the subject 50, the muscle including the artery passing through the thighs can be contracted by the electrical stimulation applying unit 20.
  • the electrical stimulation which can contract a muscle effectively can be provided by supplying a pulse-form electric current.
  • the power source 24 can supply a pulsed current between the pair of conductors 22 at a predetermined timing, and can contract or relax muscles in response to electrical stimulation based on the current. Can do.
  • the power source 24 may be connected to the control unit 30 and can supply a current having a predetermined intensity and waveform to the conductor unit 22 at a predetermined timing based on an instruction from the control unit 30.
  • the conductor portion 22 may be provided with two poles as a set.
  • One electrical stimulus imparting means 20 is provided with at least one set of conductor portions 22 and may be provided with two or more sets (for example, four sets) of conductor portions 22. Any number (set) of these may be configured to be detachable from the apparatus 1.
  • the electrical stimulation applying means 20 can be used without particular limitation as long as it can induce contraction of muscles included in the stimulation applying region by applying electrical stimulation to a part of the subject 50. .
  • the thing which can give an electrical stimulus by flowing an electric current is mentioned.
  • the current may be a direct current, an alternating current, or a bipolar current.
  • the power source 24 is not particularly limited.
  • the frequency is preferably a low frequency of 1 Hz to less than 1000 Hz, a medium frequency of 1000 Hz or more, or 10,000 Hz.
  • It may be an oscillator or the like that can generate the above high frequency. More preferably, a low-frequency oscillator or the like that can oscillate a low frequency with a frequency of about 1 to 500 Hz with an arbitrary pulse waveform is preferable.
  • the second electrical stimulus applying means 18 provided in the pressure applying means 10 can also be configured in accordance with the electrical stimulus applying means 20. That is, it may be various electric stimulus applying means capable of applying an electric stimulus capable of inducing muscle contraction to a part of the living body.
  • the electrical stimulation applied to the living body by the second electrical stimulation applying means 18 may have the same strength as the electrical stimulation applied by the electrical stimulation applying means 20 or may be applied by the electrical stimulation applying means 20. It may be more gradual than electrical stimulation.
  • By providing such second electrical stimulation applying means 18 in the cuff body 12 for example, it is possible to apply an electrical stimulation having an arbitrary strength and form to the living body part that has been compressed by the pressure applying means 10. . For example, it is possible to provide a massage effect that relieves fatigue and stiffness of muscles of a living body part that has been compressed by the pressure applying means 10.
  • control unit 30 stores various data received from the pressure applying unit 10 and the electrical stimulus applying unit 20, or performs predetermined computation and processing on the data based on various programs such as a system program ( Execution) or instructing the pressure applying means 10 and the electrical stimulus applying means 20 on the timing and intensity of applying the stimulus based on the data after the calculation and processing.
  • the control unit 30 is not particularly limited.
  • various control units such as a central processing unit (CPU), a digital signal processing unit (DSP), and an ASIC (Application Specific (Integrated (Circuit) Circuit), electrical and electronic elements such as IC memory, etc. can be mainly configured.
  • control unit 30 is an external device of the vascular endothelial function improving device 1, the control unit 30 can be configured by a computer such as a personal computer, for example.
  • the vascular endothelial function improving device 1 includes two sets of pressure applying means 10 and electric stimulus applying means 20, and the pressure applying means 10 and the electric stimulus applying means 20 are connected to the left and right lower limbs of the subject 50.
  • the vascular endothelial function improving device 1 is provided with a pair of pressure applying means 10 and electrical stimulation applying means 20, which are connected to the left and right lower limbs 52 and 54. You may make it mount
  • the vascular endothelial function improving device 1 is provided with two or more sets of pressure applying means 10 and electric stimulation applying means 20, and any one of these is applied to one of the left and right lower limbs 52, 54. You may make it wear only.
  • the pressure applying means 10 is attached to the calf part of the subject 50 and the electrical stimulus applying means 20 is attached to the thigh of the subject 50, but these are attached to another part of the subject 50. May be.
  • the pressure applying means 10 is attached to the forearm of the upper limbs 56 and 58 of the subject 50, and the electrical stimulus applying means 20 is attached to the upper arm of the upper limbs 56 and 58 of the subject 50.
  • the pressure applying means 10 is attached to the upper arm of the upper limbs 56 and 58 of the subject 50
  • the electrical stimulus applying means 20 is attached to the forearm of the upper limbs 56 and 58 of the subject 50.
  • the electrical stimulus applying means 20 is attached to the distal side of the pressure applying means 10.
  • the pressure applying means 10 and the electrical stimulation applying means 20 of the vascular endothelial function improving device 1 as described above may be attached to both the left and right upper limbs 56, 58, or either one of them. You may make it mount
  • the pressure applying means 10 may be attached to the lower abdomen of the subject 50, and the electrical stimulus applying means 20 may be attached to the upper abdomen or chest of the subject 50.
  • a part of the subject 50 is compressed by the pressure applying means 10 to inhibit the blood flow of the artery contained in the site. More preferably, a site on the downstream side of the subject 50 is compressed. As a result, blood can be accumulated more centrally than the site to which pressure is applied. For example, such compression acts as if the arterial blood flow is blocked by the dam 110 as shown by the dotted line in FIG. Then, the pressure applied by the pressure applying means 10 is released (depressurized), and the accumulated blood is flowed at a stroke. As a result, blood can flow through the artery at a high speed.
  • electrical stimulation is applied to the muscle including the artery to which pressure is applied by the electrical stimulation applying means 20 to induce contraction of the muscle.
  • the blood flow that has been obstructed so far is further boosted (accelerated) by the action of the muscle contraction (muscle contraction) force in addition to the blood flow due to the release of the compression.
  • This plays a role (muscle pumping action) as if the blood blocked by the dam 110 is pushed out by the pump 120 as the dam 110 is opened.
  • the accumulated blood can be pushed more distally downstream.
  • the blood flow velocity can be further increased by pushing the blood flow by the muscle pump 120 in conjunction with the opening of the dam 110.
  • the blood flow velocity is further increased in the artery of the subject 50 due to the release of compression and muscle contraction.
  • the blood flow at a high speed can give a frictional stress to the endothelial cells constituting the inner surface of an artery, thereby generating shear stimulation.
  • shear stimulation is a physical stimulation generated between the arterial endothelium and the blood flow, and can suitably stimulate the arterial endothelium.
  • the amount can be sufficient to activate arterial endothelial function. As a result, the function of the arterial endothelium can be improved.
  • arteriosclerosis is likely to occur at a site where shear stimulation due to blood flow is small, but by increasing the shear stimulation in the artery to a predetermined intensity or higher by the technique disclosed herein, the generation of arteriosclerosis Can be suppressed or prevented.
  • the compression by the pressure applying unit 10 may generate a load on the subject 50 when continuously performed for a long time, it is preferably performed intermittently. That is, it is preferable to apply pressure intermittently by a pressurization period in which pressurization is performed on the artery and a rest period in which pressurization is released. More preferably, it is more preferable to repeat this pressurization period and rest period alternately several times.
  • the pressure applied to the subject 50 in order to inhibit arterial blood flow is suitably in the range where the blood pressure is about (SBP + 10) to (SBP + 50) mmHg when the systolic blood pressure is SBP.
  • the pressure applied to the subject 50 is preferably (SBP + 40) mmHg or less, and more preferably (SBP + 30) mmHg or less. Further, if the pressure applied to the subject 50 is too low, the blood flow in the artery cannot be sufficiently inhibited, and blood cannot be accumulated on the central side due to such pressure, which is not preferable. Therefore, the pressure applied to the subject 50 is preferably (SBP + 15) mmHg or more, and more preferably (SBP + 20) mmHg or more.
  • the pressure applying means 10 When applying the pressure, the pressure applying means 10 is connected to a sphygmomanometer, and the blood pressure of the subject 50 is measured on the spot at an arbitrary timing, and the pressure applied to the subject 50 is confirmed while being actually applied. You may make it press.
  • the electrical stimulation applied to the subject 50 to develop the muscle pump action is not strictly limited, but is 5 to 40% of the isometric maximum muscle strength, for example, 5 to 5 of the isometric maximum muscle strength. It is set so as to include an electrical stimulus of intensity that induces 30% exercise (hereinafter, this electrical stimulus may be simply expressed as “5-30% stimulus”). Is appropriate. If the electrical stimulation is too strong, it may cause pain such as pain to the subject 50 or cause muscle fatigue, which makes it difficult to repeatedly apply electrical stimulation. Therefore, it is preferable to set the intensity
  • the maximum intensity of the electrical stimulation is typically set to about 10 to 40% of the isometric maximum muscle strength. Is more preferably about 20 to 30%.
  • the maximum intensity is more preferably 25% or less, and further preferably 20% or less.
  • the electrical stimulation applied to the subject 50 is preferably 10% or more, and more preferably 15% or more.
  • the mode of applying electrical stimulation includes electrical stimulation (5-30% stimulation) with a strength that induces exercise of 5-30% of isometric maximum muscle strength, as a preferred example. It can be varied in various ways as long as the object of the present invention is not impaired. For example, a combination of a plurality of 5 to 30% stimuli may be applied. For example, specifically, a combination of 10% stimulation ⁇ 10% stimulation ⁇ 20% stimulation is exemplified. Further, for example, 5 to 30% stimulation may be applied in combination with other electrical stimulation. For example, specifically, 1% stimulation ⁇ 5% stimulation ⁇ 10% stimulation ⁇ 20% stimulation, etc. Giving as a combination of these is exemplified.
  • Such muscle contraction can be induced, for example, by applying a low frequency of 1 Hz to less than 1000 Hz, a medium frequency of 1000 Hz or more, or a high frequency of 10,000 Hz or more to the muscle. More preferably, as will be described in detail later, it is shown as a preferred example that a high-band signal and a low-band signal at a low frequency of 1 Hz or more and less than 1000 Hz are further combined with an arbitrary pulse waveform to oscillate.
  • the muscle contraction is performed by placing a pair of pad-shaped conductors 22 of the electrical stimulation applying unit 20 in the vicinity of both ends of muscle fibers of the muscle to be contracted. After pasting, it can be suitably induced by supplying a current between the conductor portions 22.
  • the isometric maximum muscle strength is, for example, knee extension muscle strength that can be recognized as a representative value of lower limb muscle strength, in a state where the knee joint is bent at 90 degrees in the sitting position, and the ankle joint is placed on a bed or the like with Velcro tape or the like. It can be obtained by measuring the maximum voluntary muscle tension (MVC) when fixed or the like.
  • MVC maximum voluntary muscle tension
  • Such maximum voluntary muscle tension can be measured, for example, by the following method using an isokinetic muscle strength measuring device. Specifically, first, the subject is seated on a chair (sitting position), and the chest and abdomen are fixed to the chair with a seat belt. Then, the living body part having the muscle to be measured is fixed to the measuring lever of the isokinetic muscle strength measuring device.
  • the right neck joint of the subject's right leg is set to 90 degrees with the arm lever of the isokinetic muscle strength measuring device as the arm lever. Fix in the hold state. In such a state, when the subject is subjected to knee joint flexion and extension exercise at 0 degree / second with the maximum effort, the knee extension is performed several times (for example, about 2 to 5 times). Measure the peak torque when At this time, each bending and extending movement is continuously performed while securing a sufficient time interval. The maximum value of the peak torque thus obtained can be set as the isometric maximum muscular strength.
  • Such isometric maximal muscle strength can be expected to increase with the use of the vascular endothelial function improving device disclosed herein. Therefore, when the device is used over a long period (for example, one month or more).
  • the isometric maximum muscle strength is measured again every time a certain period (for example, about one week to one month) elapses.
  • index can also be employ
  • the vascular endothelial function improving device 1 disclosed herein may include a fixture 40 for preventing the limbs and the like from rising (bounce-up) as shown in FIG. 3, for example.
  • Such a fixture 40 may be disposed, for example, in a chair that can be placed in a sitting position when the living body is in a resting state, a bed that is placed in a horizontal position in a resting state, or the like.
  • the form of the fixture 40 is not particularly limited.
  • it may be a belt-type fixing device 40 disposed on a chair or a bed.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the vascular endothelial function improving device 1 provided with a reclining chair 48 that can change the inclination angle of the backrest and the footrest.
  • the footrest of the reclining chain 48 is provided with a belt-type fixture 40.
  • the fixture 40 includes, for example, a footrest portion 42, a belt portion 44, a tightening portion 46, and the like. These are configured to be movable to an arbitrary position of the footrest according to the physique of the living body.
  • the pressure applying means 10 and the electrical stimulus applying means 20 are attached to the right lower limb 52 of a living body in a sitting position to try to improve the vascular endothelial function of the right lower limb 52.
  • the living body places the lower limb 52 on the footrest portion 42 and fastens the vicinity of the buttocks of the right lower limb 52 with the belt portion 44 and the tightening portion 46 for tightening the belt portion.
  • the lower limb 52 can be fixed to the reclining chair 48. Thereby, it is possible to prevent the lower limbs 52 from involuntarily jumping up due to the electrical stimulation applied by the electrical stimulation applying means 20, and to improve the vascular endothelial function in a safer and more resting state.
  • FIG. 3 shows the fixture 40 for fixing the right lower limb 52, a fixture having the same configuration may be attached to the left lower limb 54.
  • an upper right limb fixture and a left upper limb fixture having the same configuration may be attached.
  • the fixing device 40 fixes at least one of the four limbs, and in consideration of preventing involuntary jumping due to the applied electrical stimulation, only the electrical stimulation is applied. May be used.
  • the pressure applying means 10 and the electrical stimulus applying means 20 are attached to a plurality of living body parts such as the left and right lower limbs 52 and 54 and the left and right upper limbs 56 and 58, respectively.
  • the above pressure and electrical stimulation are applied.
  • the giving of each of the living body parts may be performed at the same time, or may be performed sequentially from any of the living body parts.
  • pressure and electrical stimulation can be applied to each living body part for a predetermined time (for example, 10 minutes).
  • stimulation can be applied in the order of the left upper limb, the left lower limb, the right lower limb, and the upper right limb.
  • pressure and electrical stimulation can be applied a predetermined number of times (for example, once or twice or more).
  • a pressure stimulus and an electrical stimulus are applied once to one of the left and right lower limbs, and then applied to the other.
  • the pressure stimulation and the electrical stimulation can be repeatedly applied once. More preferably, when the pressure applying means 10 and the electrical stimulus applying means 20 are attached to a plurality of parts, repeatedly applying the pressure and the electrical stimulus to the living body part in order a predetermined number of times (for example, once). A preferred example is to do this.
  • the shear stress generated in the artery can be confirmed as an acute effect by using, for example, a blood flow-dependent vasodilatation reaction (% FMD) as an index by an FMD inspection method or the like.
  • % FMD blood flow-dependent vasodilatation reaction
  • the effect over a longer period can be confirmed in the same manner.
  • the device for improving vascular endothelial function disclosed herein is used for 1 hour per day for 14 days, it can be confirmed by an increase in% FMD.
  • FIGS. 7 and 8 are graphs for simply explaining the relationship between the pressure stimulus applied to the living body, the timing of the electrical stimulus, and the intensity (signal form).
  • (A) shows the waveform of the stimulus signal of the pressurizing stimulus.
  • 7 (B1) to (B3) and (C1) and (C2) in FIG. 8 show the waveforms of stimulation signals of electrical stimulation.
  • pressurization by the pressure applying unit alternately repeats a pressurization period p in which pressurization is performed and a rest period ta in which pressurization is released.
  • the pressure stimulation is preferable because it can be applied intermittently in this way to achieve appropriate blood flow inhibition and release. In other words, it is preferable to apply pressure in a pulsed manner.
  • the pressurization period p and the rest period ta can be any time determined between about 15 seconds and 45 seconds, and preferably any time determined between about 7 seconds and 13 seconds, for example, about 10 seconds. Is shown as a preferred example.
  • the rest period is, for example, any time determined between about 15 seconds to 45 seconds, preferably any time determined between about 15 seconds to 40 seconds, for example, about 20 seconds to 30 seconds. It is shown as a preferable example that it is set to any time determined between them.
  • the electrical stimulation by the electrical stimulation applying means can be applied during a period including at least a part of the rest period ta of the pressurized stimulation.
  • the timings of the electrical stimulation periods e1 to e3 are not particularly limited as long as the periods include the rest period ta.
  • the electrical stimulation periods e1 to e3 are preferably set so as to be included in the rest period ta in which the pressurization is released. According to such timing, the blood flow that has been inhibited by pressurization can be efficiently swept away into the muscle contraction, and the vascular endothelial function can be improved more effectively.
  • the electrical stimulation period e1 may start simultaneously with the rest period ta as in the electrical stimulation period e1 shown in (B1). Further, like the electrical stimulation period e2 shown in (B2), the electrical stimulation period e2 may be included in the middle of the rest period ta. Moreover, like the electrical stimulation period e3 shown in (B3), the electrical stimulation period e3 may end simultaneously with the rest period ta.
  • the electrical stimulation period e for applying electrical stimulation and the rest period t for which pressurization is released are alternately repeated.
  • electrical stimulation periods e1 to e3 for applying electrical stimulation and rest periods t1 to t3 in which pressurization is released are included. Each can be repeated alternately.
  • the electrical stimulation periods e1 to e3 for example, the above 5 to 30% stimulation can be applied.
  • the electrical stimulation period e at a timing such that the electrical stimulation period e is continuously performed after the pressurization in the pressurization period p from the viewpoint of effectively expressing the muscle pump action.
  • the following modes are exemplified as a preferred form of the timing of applying pressure stimulation and electrical stimulation.
  • (1) The electrical stimulation is applied together with the start of the pause period of the pressure stimulation.
  • the above form (1) can be typically realized by, for example, a combination of the pressure stimulus of FIG. 7A and the electric stimulus of (B1). Although it cannot be generally described because it depends on the pressure strength and the electrical stimulus strength, it is not preferable to apply the pressure stimulus and the electrical stimulus simultaneously with a strong strength in consideration of the burden on the living body. Therefore, the electrical stimulation is immediately applied after the pressurization stimulus while shifting the pressurization period p and the electrical stimulus period e. By adopting such a stimulus imparting form, it is possible to eliminate the possibility of excessive stimulus imparting to the living body due to the overlap of the pressure stimulus and the electrical stimulus, and to effectively generate shear stress in the vascular endothelium. it can.
  • (A) pressurization stimulus and (B1) to (B3) electrical stimulus both have a signal wave form (stimulus intensity form) as a square wave.
  • the signal waveforms of the stimulus and the electrical stimulus are not particularly limited.
  • the pressure stimulus and the electrical stimulus may be a sine wave, a triangular wave, a ramp wave, an arbitrary waveform, and the like, independently of each other.
  • the above form (2) can be considered when, for example, the pressurization strength in the pressurization period p changes with time, as shown in FIG.
  • the strength and form of the pressure stimulus as long as a pressure of about (SBP + 10) to (SBP + 50) mmHg can be applied to the living body as described above. Therefore, the timing of applying electrical stimulation can be changed according to the form of pressure stimulation.
  • the pressure stimulus in FIG. 8A has a sine wave-like stimulus form.
  • the electrical stimulation is performed at the same time as the pressurization stimulus if it is after the pressurization by the maximum pressure of the pressurization stimulus of (A). Can be applied.
  • the pressurization period p and the electrical stimulation period e1 or e2 may overlap.
  • it is preferable because it can effectively generate stronger shear stress on the vascular endothelium while suppressing excessive stimulus application to the living body due to the overlap of the pressure stimulus and the electrical stimulus.
  • blood stagnation and congestion at the extremities due to an excessive increase in blood pressure can be suppressed.
  • the electrical stimulation periods e1 to e3 may not be constant.
  • the electrical stimulation period e may be determined by arbitrarily combining the electrical stimulation periods e1 to e3 exemplified in the above (B1) to (B3).
  • two or more electrical stimulation periods may be provided for one pressurization. According to such a configuration, the blood flow velocity can be effectively increased without excessively increasing the blood pressure of the artery.
  • the electrical stimulation period e is preferably constituted by, for example, a low frequency of 1 Hz or more and less than 1000 Hz, a medium frequency of 1000 Hz or more and less than 10,000 Hz, or a high frequency of 10,000 Hz or more. More preferably, a high-band signal of about 50 Hz or more and about 500 Hz or less and a low-band signal of about 1 Hz or more and less than 50 Hz among low frequencies may be further combined in an arbitrary pulse waveform.
  • Various modes can be considered for the form of the combination of the frequency and the number of the high-band signal and the low-band signal to be combined.
  • a plurality of low-band signals for example, 20 Hz
  • a plurality of high-band signals for example, 200 Hz
  • the combination of the high band signal and the low band signal is specifically exemplified as follows, for example. That is, first, a plurality of the high-band signals are output, and then a plurality of the low-band signals are output to obtain a composite pulse signal. And by providing such a composite pulse signal alternately and repeatedly with a composite pulse pause period in which no signal is output, the electrical stimulation period e can be obtained.
  • the high-band signal is preferably about 50 Hz or more and 400 Hz or less, and more preferably about 100 Hz or more and 200 Hz or less.
  • the number of high-band signals is preferably 2 or more and 4 or less, and more preferably 2 or more and 3 or less.
  • the low-band signal is preferably about 1 Hz to 30 Hz, more preferably about 10 Hz to 25 Hz.
  • the number of low-band signals is preferably 2 or more and 20 or less, and more preferably 4 or more and 15 or less.
  • the pulse pause period is preferably not less than 300 milliseconds and not more than 900 milliseconds, and more preferably not less than 400 milliseconds and not more than 800 milliseconds.
  • the electrical stimulation period e can be any time determined between about 5 seconds to 15 seconds, A preferable example is a time that is preferably set between about 7 seconds and 13 seconds, for example, about 10 seconds.
  • the rest period t can be any time determined between about 15 seconds and 60 seconds, preferably any time determined between about 15 seconds and about 45 seconds, and more preferably about 15 seconds. It is exemplified that any time defined between about 40 seconds and about 40 seconds, for example, any time defined between about 20 seconds and about 30 seconds. According to the technology disclosed herein, by adopting the composite pulse signal as described above, it is possible to set the rest period t to be relatively short without causing fatigue to the living body.
  • such electrical stimulation is performed by pasting a pair of pad-shaped conductors 22 of the electrical stimulation applying device in the vicinity of both ends of muscle fibers of a muscle to be contracted. It is preferable to apply between the conductor portions 22.
  • the application of the above pressurization and electrical stimulation is applied to the living body, for example, over a period of 5 minutes or more as a whole, more preferably 10 minutes or more and 100 minutes or less, and more preferably 20 minutes or more and 60 minutes or less. can do. That is, according to the vascular endothelial function improving device disclosed herein, for example, pressurization and electrical stimulation can be applied to a living body without causing pain or muscle fatigue to the living body. And pressurization and electrical stimulation programs. In addition, according to the vascular endothelial function improving device disclosed herein, it is possible to effectively generate shear stimulation to the arterial endothelium, and for example, it is possible to generate a certain amount of shear stimulation in a shorter time. It becomes.
  • the strength of pressurization for example, ⁇ (the magnitude of 0 ⁇ ⁇ ⁇ 50) when the compression strength is (SBP + ⁇ ) mmHg) and frequency (additional)
  • the frequency of pressurization determined by the pressure period p and the rest period ta) is variously changed, and the influence on the generation of shear stimulation is examined. In these processes, no matter how the intensity and frequency of pressurization are adjusted, it is confirmed that, for example, it is not possible to effectively generate shear stimulation only by pressurization, and the vascular endothelial function cannot be significantly increased. ing.
  • muscle activity is effectively induced by electrical stimulation applied in combination after pressurization, and the magnitude (degree) of such muscle activity provides effective stimulation (shear stimulation) for improving vascular endothelial function.
  • effective stimulation to the extent that improves vascular endothelial function is realized for the first time by the synergistic action of pressurization and electrical stimulation.
  • the subjects 50 were 5 healthy male college students who had no regular training experience.
  • the subject 50 first measured the systolic blood pressure using a sphygmomanometer, and then measured the isometric maximum muscle strength of the upper arm (isometric maximum elbow flexion strength).
  • An isometric strength measuring device manufactured by Minato Medical Science Co., Ltd. was used for measuring the isometric maximum muscle strength.
  • the forearm of the subject's right arm was placed on the arm lever with the right elbow joint at 90 degrees.
  • the elbow joint flexion movement was performed with a maximum effort and a sufficient time interval from a state in which the subject was fixed (0 degree / second) at 20 degrees elbow flexion (60 degrees shoulder abduction, maximum forearm rotation). It was carried out 3 times continuously while ensuring.
  • the peak torque value of the flexion movement of the right arm was measured, and the maximum value was defined as the isometric maximum muscle strength (isometric maximum elbow flexion strength).
  • pressurization and electrical stimulation were applied to the upper limbs 56 and 58 of the subject 50 using the vascular endothelial function improving device 1 disclosed herein.
  • the subject 50 was comfortably seated on the bed in the farrer position, and the pressure applying means 10 and the electrical stimulus applying means 20 were respectively attached to the forearm portion and the upper arm portion of the right arm to be rested.
  • pressurization and electrical stimulation were applied to each subject 50 under the following conditions (1) to (5).
  • Application of pressurization and electrical stimulation by the vascular endothelial function improving device 1 was performed on five subjects 50 for each of the conditions (1) to (5).
  • the above-mentioned “stimulation of 20% of the maximum isometric muscle strength” is typically “20 Hz following two 200 Hz high-frequency pulses” although there are slight differences depending on the subject.
  • a pulse group composed of “eight low-frequency pulses” was repeated for 10 seconds with a rest period of about 600 ms.
  • the arterial vascular endothelial function evaluation was performed on the right upper arm of each subject using an arterial vascular endothelial function evaluation apparatus (manufactured by Unex Corporation, MS0000107). Specifically, regarding the presence or absence of compression at systolic blood pressure + 20 mmHg shown in the condition (1), two types of 10% and 20% of the maximum isometric contraction shown in the above conditions (2) and (3) The blood flow-dependent vasodilator response (% FMD) of the brachial artery of the subject after the application of four types of electrical stimulation that can induce muscle strength was measured.
  • % FMD blood flow-dependent vasodilator response
  • vascular endothelial function improving device 1 Using the vascular endothelial function improving device 1, the arterial endothelial function of the upper limbs 56 and 58 of the subject 50 was improved, and the effect was evaluated.
  • the subjects 50 were three healthy male university students A, B, and C who did not perform regular training.
  • the subject 50 measured systolic blood pressure (SBP) and diastolic blood pressure (DBP) with a sphygmomanometer, and the pressure applied by the pressure applying means 10 (compression strength) was determined from these values. .
  • SBP systolic blood pressure
  • DBP diastolic blood pressure
  • the isometric maximum muscle strength of the upper arm was measured in the same manner as in the first embodiment, and the electrical stimulation intensity (20% MVC) by the electrical stimulation applying means 20 was determined from the measurement result. These results are shown in Table 1 below.
  • the confirmation of the vascular endothelial function improving effect was performed according to the following procedure. That is, first, (1) the subject was rested for 20 minutes, and then FMD measurement before treatment was performed. (2) After 20 minutes of rest, the arterial endothelial function improving treatment by the vascular endothelial function improving device 1 was performed for 30 minutes. (3) Then, the improved FMD measurement was performed as quickly as possible. The time from the start of the treatment for improving arterial endothelial function to the start of FMD measurement is shown in Table 1 above.
  • FMD measurement is performed using an FMD inspection apparatus based on high-resolution ultrasound (manufactured by UNESCO Corporation, MS0000107), and the improvement effect of arterial endothelial function is evaluated using% FMD,% L-FMC, and% FMTD as indices. It was.
  • % FMD is a value indicating a dilation ratio in which a blood vessel is dilated by the blood flow after the release of blood transfusion compared to the rest before the blood transfusion, and is calculated based on the following equation.
  • % L-FMC low-flow-mediated constriction
  • % FMTD is a value indicating the rate at which the blood vessels are dilated by the blood flow after the release of the blood transfusion, based on the blood vessel diameter immediately after the blood transfusion is released and not the blood vessel diameter at rest before the blood transduction. And calculated based on the following formula.
  • “the blood vessel diameter at rest before blood transduction”, “the blood vessel diameter immediately after the blood transfusion is released”, and “the maximum blood vessel diameter after the blood transfusion is opened” in the formula can be obtained by observation with a high-resolution ultrasonic method using an FMD inspection device, respectively.
  • the diameter of the arterial blood vessel to be improved in function before resting the diameter of the blood vessel immediately after the blood is released, and the maximum diameter of the blood vessel after the blood is released.
  • the results of FMD measurement are shown in Table 2 below.
  • Table 3 shows detailed data on blood vessel diameter and measurement results of blood flow velocity in FMD measurement.
  • the vascular endothelial function improving apparatus 1 was used to apply pressure and electrical stimulation to the upper limbs 56 and 58 of the subject 50.
  • the subject 50 was easily seated on the bed in a farer position, and the pressure applying means 10 and the electrical stimulus applying means 20 were attached to the forearm and upper arm of the right arm, respectively.
  • the cuff body 12 of the pressure applying means 10 was attached to the forearms of the upper right limbs 56 and 58 of the subject 50.
  • the conductor portion 22 of the electrical stimulus applying means 20 is mounted in the vicinity of the muscle head and muscle tail so as to sandwich the muscle abdomen of the right upper biceps of the subject 50. Then, compression stimulation and electrical stimulation were applied to the subject 50 in a resting state under the following conditions.
  • the% FMD value increased by 1% or more after the treatment with the vascular endothelial function improving apparatus for two of the three subjects.
  • subject A increased by 3% or more.
  • the% FMTD value considering L-FMC increased by about 1-2% in all subjects.
  • the vascular endothelial function is improved by the treatment for only 30 minutes. It can be expected that a further improvement effect can be permanently obtained by continuously performing the improvement treatment of the vascular endothelial function.
  • Such a technique is considered to be useful for, for example, prevention and treatment of arteriosclerosis and heart disease.
  • this invention was demonstrated by suitable embodiment, such description is not a limitation matter and of course various modifications are possible.
  • this invention can also include the following structures as evident from the above description.
  • Pressure applying means for applying a pressure that inhibits blood flow to a part of an artery of the living body, and inducing contraction of the muscle to the muscle including the artery on the central side of the site to which the pressure is applied.
  • An apparatus for improving vascular endothelial function comprising: electrical stimulation applying means for applying electrical stimulation to be obtained. 2.
  • the pressure applying means intermittently applies pressure by a pressurization period in which pressurization is performed on the artery and a rest period in which the pressurization is released, and the electrical stimulus imparting means has the rest
  • the above-mentioned vascular endothelial function improving device configured to apply electrical stimulation to the muscle during at least a part of the period.

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Abstract

動的運動を行うことなく動脈の血管内皮機能を改善することのできる、血管内皮機能改善装置を提供する。ここに開示される血管内皮機能改善装置は、生体の一部の動脈に対して血流を阻害する圧力を付与する圧力付与手段と、動脈を含む筋肉に対して当該筋肉の収縮を誘発し得る電気刺激を付与する電気刺激付与手段と、を備えている。圧力付与手段は、動脈に対して加圧を行う加圧期間と、加圧が解放されている休止期間と、により間欠的に圧力を印加し、電気刺激付与手段は、上記休止期間の少なくとも一部を含む期間に、筋肉に対して電気刺激を印加するよう構成されている。

Description

血管内皮機能改善装置
　本発明は、運動を行うことなく動脈の血管内皮機能を改善することのできる、血管内皮機能改善装置に関する。
　本出願は、２０１３年１２月２６日に出願された日本国特許出願２０１３－２７０３４８号に基づく優先権を主張しており、その出願の全内容は本明細書中に参照として組み入れられている。
　血管内皮細胞は、生体の血管の内表面を構成する扁平で薄い細胞から構成される層状の組織である。そして血管内皮細胞は、血管壁の収縮および弛緩や、血管壁への炎症細胞の接着、血管透過性、凝固・線溶系等を調節する機能を有している。かかる血管内皮細胞の機能は、生体の食物や運動等の生活条件等により影響を受けやすく、例えば、高血圧や糖尿病、生活習慣病等により著しく低下し得る。血管内皮機能が低下した状態が続けば、動脈硬化の進展、さらにはプラーク（粥腫）の不安定化が引き起こされ、当該生体の健康状態が損なわれ得る。したがって、生体の健康状態を維持するにおいて、かかる血管内皮細胞の状態を把握し、血管内皮機能が低下している場合にはその機能を高めることが、血管機能の改善、延いては生体の健康状態を高めるのにきわめて重要であるといえる。
　かかる血管内皮細胞の状態を調べる手法としては、例えば、血流依存性血管拡張反応（Flow-Mediated Dilation：ＦＭＤ）検査法が知られており、阻血前後の血管に対して出力される超音波の反射信号に基づいて、血流再開時の血管の拡張の様子から、血管内皮細胞の様々な機能を評価することが行われている。かかる血管内皮機能の評価を行う装置に関する従来技術としては、例えば、特許文献１および２が挙げられる。
日本国特許出願公開２００４－０４１２４４号公報 日本国特許出願公開２００９－２１９７１６号公報
　例えば、特許文献１には、上記ＦＭＤ検査法において、生体の一部に虚血状態を作り出すに際し、当該生体の超音波が照射される部位よりも末梢側に運動負荷や熱を加えることで、虚血状態への移行を早め得ることが開示されている。そして、かかる運動負荷を加えるための加負荷装置として、生体に電流を通電させて筋肉を運動（静的運動）させる電流発生装置および生体の手部に把握させることで筋肉を運動（動的運動）させるグリップ装置が好ましいものとして開示されている。しかしながら、上記の装置は血管内皮の状態を評価するものであって、血管内皮機能そのものを高めるものではなかった。
　本発明は上記の従来の問題を解決すべく創出されたものであり、その目的とするところは、動的運動を行うことなく動脈の血管内皮機能を改善することのできる、血管内皮機能改善装置を提供することである。
　ここに開示される技術によると、血管内皮機能改善装置が提供される。かかる血管内皮機能改善装置は、生体の一部の動脈に対して血流を阻害する圧力を付与する圧力付与手段と、上記動脈を含む筋肉に対して当該筋肉の収縮を誘発し得る電気刺激を付与する電気刺激付与手段と、を備えている。そして上記圧力付与手段は、上記動脈に対して加圧を行う加圧期間と、上記加圧が解放されている休止期間と、により間欠的に圧力を印加するよう構成されていることを特徴としている。また、上記電気刺激付与手段は、上記休止期間の少なくとも一部を含む期間に上記筋肉に対して電気刺激を印加するよう構成されていることを特徴としている。
　かかる構成によると、まず、圧力付与手段により生体の一部を圧迫することにより動脈血流を阻害し、当該圧迫部位よりも中枢（上流）側に血液を蓄積するとともに、より末梢（下流）側の血流を抑制する。そして、かかる圧迫状態の解放（除圧）に合わせて、電気刺激付与手段により上記動脈を含む筋肉を収縮させることにより、当該動脈を圧迫する。これにより、圧迫の解放による蓄積された血液の流出と、筋肉の収縮による血液の押出しとが同時に行われ、動脈の血流速度に急激な変化をもたらすことができる。かかる血流速度は、動脈内皮に十分な強度のずり刺激（ずり応力：shear stress）を与え得るため、例えば、過度な圧迫を行うことなく、動脈内皮機能を改善することができる。加えて、静的運動による筋力の増強も行うことができる。
　なお、公知の静脈血栓塞栓症等を予防する物理的方法の１つとして、間欠的空気圧迫法が知られている。かかる手法は、生体の一部を圧迫することにより、当該圧迫状態にある静脈の血流速度を高め、ヒラメ静脈など静脈内血栓が生じやすい静脈の血液貯留を予防することで抗血栓作用を高めるものである。この方法によると、低圧系で循環する静脈の血液貯留を予防することは可能であるものの、高圧系で循環する動脈の内皮機能を高めるほどの血流速度を得ることは困難である。すなわち、血管抵抗を司る動脈の内皮に対して効果的なずり刺激を与えるには、より強い圧迫力が必要となる。しかしながら、動脈内皮機能の向上に効果的なずり刺激を実現し得るほどの強い圧迫は、心臓への後負荷を増大させるものとなり得る。したがって、強い圧迫を伴う間欠的空気圧迫法等を、例えば、健康状態に不安のある生体に適用するのは問題となり得る。これに対し、ここに開示される技術は、心臓への後負荷を抑えて動脈内皮にずり刺激を効果的に付与することが可能であるために、極めて有益であるといえる。
　ここに開示される血管内皮機能改善装置の好ましい一態様において、上記電気刺激付与手段は、前記圧力付与手段により圧力が付与される部位よりも中枢側において前記電気刺激を付与することを特徴としている。
　かかる構成によると、上記圧迫部位よりも中枢側の筋肉を収縮させることにより、当該筋中に存在する動脈を圧迫する。これにより、蓄積された血液を筋収縮により瞬時に大流量で押出すことができ、電気刺激を加えた部位よりも下流側における血流速度をより急激に増大させることができるために好ましい。
　ここに開示される血管内皮機能改善装置の好ましい一態様において、上記動脈に印加される圧力は、収縮期血圧をＳＢＰ（systolic blood pressure）とするとき、血圧（すなわち、動脈の血圧）が（ＳＢＰ＋１０）～（ＳＢＰ＋５０）ｍｍＨｇの範囲となるように設定されることを特徴としている。
　かかる構成によると、圧迫により動脈血流を止血することなく血流を阻害することができるため、心臓や頭蓋に運搬される血液量を確保することができ、動悸やめまいの発生等といった生体への負担を抑制し、また、血管に過度な負担を加えることなく、動脈にずり刺激を与えることができる。
　なお、本明細書において「収縮期血圧」とは、特にことわりのない限り、安静時の心室収縮時の最大圧力と定義され、間接法（非侵襲式または非観血式等ともいう）の血圧計を用いて測定することができる。かかる収縮期血圧は、例えば、血圧計に備えられるカフで上腕部の動脈を圧迫した後にかかる加圧を解放していくとき、動脈が開いて血液が流れる際に聞こえる心拍に同期した血管音（コロトコフ音）が聞え始めたときのカフの圧力として求めることができる。一般の健康的な成人男性の平均的な収縮期血圧は、例えば、１２０ｍｍＨｇ程度、成人女性で１１０ｍｍＨｇ程度であることが例示される。
　また、本明細書において上記のとおり数値範囲を記号“～”を用いて「下限値～上限値」のように示した場合、かかる数値範囲は「下限値以上上限値以下」を意味する。
　ここに開示される血管内皮機能改善装置の好ましい一態様において、上記筋肉に付与される電気刺激は、等尺性最大筋力の５～３０％の運動を誘発する刺激強度に設定されることを特徴としている。
　かかる構成によると、筋肉に過度な負担を加えることなく、効果的に血流の更なる押し出しを行うことができる。これにより、例えば、電気刺激を間欠的に５分間以上（５分間を超過して）繰り返し加える場合であっても、過度な静的運動による疲労を生じることなく動脈内皮機能の改善を行うことができる。加えて、静的運動による筋力の増大をも効果的に行うことができる。
　なお、「等尺性最大筋力」とは関節角度あるいは筋の長さを一定に保った状態で筋肉が収縮することにより発揮される力の最大値であって、例えば、一般的に行われる握力測定や背筋力測定等で測定される筋力がこれに相当する。
　ここに開示される血管内皮機能改善装置の好ましい一態様において、上記圧力付与手段は、上記加圧期間における加圧強度が経時変化するように上記圧力を付与する。そして、上記電気刺激付与手段は、上記加圧強度が最大となるときの圧力を最大圧力としたとき、上記最大圧力による加圧が行われたときよりも後で上記加圧期間が終了するまでの間に付与するよう構成されていることを特徴としている。かかる構成によると、血流速度をより効果的に増大させることができるために好ましい。
　ここに開示される血管内皮機能改善装置の好ましい一態様において、上記電気刺激は、上記休止期間の開始とともに付与するよう構成されていることを特徴としている。
　かかる構成によると、圧力付与手段による加圧が解放されると同時に筋肉に電気刺激が加えられるため、血圧上昇を抑制しながら加圧により蓄積された血液を当該加圧部位より下流側に効果的に押し出すことができる。
　ここに開示される血管内皮機能改善装置の好ましい一態様において、上記圧力付与手段は、上記圧力が付与される部位に電気刺激を付与することができる第２電気刺激付与手段を備えていることを特徴としている。かかる構成によると、圧力付与部位においても筋収縮による血流速度の増大を図ることができるために好ましい。
　ここに開示される血管内皮機能改善装置の好ましい一態様において、上記生体の一部が生体の四肢のいずれか１肢以上を含むとき、さらに、固定具を備え、上記固定具は、上記四肢の少なくともいずれか一肢を固定することで上記電気刺激による上記四肢の反射運動を抑制するよう構成されていることを特徴としている。かかる構成によると、生体の四肢に打ち身等の損傷を負わせることなく、血管内皮機能の改善を図ることができる。
　ここに開示される血管内皮機能改善装置の好ましい一態様において、上記加圧期間は、５秒乃至１５秒の間で定められるいずれかの時間であって、上記休止期間は、１５秒乃至４５秒の間で定められるいずれかの時間であることを特徴としている。
　かかる構成によると、適度な量の血液を蓄積した後にこれを一気に流すことができる。また、かかる加圧期間と休止期間とは繰り返し行った場合であっても、生体に過度な負担をかけることがないため、全体として長時間にわたって動脈にずり刺激を発生させることができ、動脈内皮機能の改善を十分に行うことができる。あるいは、かかる加圧期間と休止期間との繰り返しによると、筋肉疲労をきたすことなく、ずり刺激を効果的に発生させることができるため、より短い時間で一定量のずり刺激を発生させることが可能となる。
　ここに開示される血管内皮機能改善装置の好ましい一態様において、上記生体の一部は、左右の上肢および左右の下肢からなる群から選択される少なくとも一つであることを特徴としている。また、上記加圧期間と上記休止期間とによる間欠的な加圧は、５分間以上行われるように構成されているのが好ましい。
　かかる構成によると、圧迫による動脈の血流の抑制を簡便かつ効果的に行うことができるために好ましい。また、上肢や下肢の運動が制限されている患者や傷病者、特に、自立しての歩行が困難な患者や傷病者に対し、下肢の動脈内皮機能を効果的に改善し得るとともに、筋力の増強をも図ることができるために好ましい。
　以上の血管内皮機能改善装置によると、生体の一部への圧迫と、当該部位よりも中枢側への電気刺激とにより、動脈内皮に対して効果的にずり刺激を発生させることができる。また、ここに開示される技術は、生体の所定の位置に、適切なタイミングで、圧力の付与と電気刺激の付与とを行うものとして把握することができる。このことから、他の側面において、ここに開示される技術は、生体の血管内皮機能を改善するための圧力刺激（圧迫刺激）と電気刺激との刺激制御方法として理解することができる。すなわち、ここに開示される技術により、血管内皮機能の改善を好適にはかることができる圧力刺激および電気刺激の刺激制御方法が提供される。
　これにより、例えば、間接運動を伴うことなく動脈の血管内皮機能を改善することが可能となる。したがって、かかる装置は、高血圧症や糖尿病、メタボリックシンドロームなどの生活習慣病等を患う生体に対し適用することで、低下している動脈の内皮機能を効果的に改善したり、その予防に利用したりすることができる。また、例えば、心臓疾患等の疾病や、骨折等の外傷などで運動を十分に行えない状態の生体に対して適用することで、動脈の内皮機能を効果的に改善するとともに、例えば当該動脈を含む筋の増強をも図ることができる。かかる観点において、ここに開示される技術は、生体の血管内皮機能を改善する方法としても理解することができる。
図１は、一実施形態である血管内皮機能改善装置を用いて下肢の動脈内皮機能を改善する様子を例示した模式図である。 図２は、他の実施形態である血管内皮機能改善装置を用いて上肢の動脈内皮機能を改善する様子を例示した模式図である。 図３は、他の実施形態である血管内皮機能改善装置を用いて下肢の動脈内皮機能を改善する様子を例示した模式図である。 図４は、他の実施形態である血管内皮機能改善装置を用いて上肢の動脈内皮機能を改善する様子を例示した模式図である。 図５は、ここに開示される血管内皮機能改善装置の作用を説明する図である。 図６は、血管内皮へのずり応力の作用を説明する図である。 図７は、ここに開示される血管内皮機能改善装置による圧迫と電気刺激との制御形態を説明する図である。 図８は、ここに開示される圧迫と電気刺激との制御形態を説明する図である。
　以下、図面を適宜参照しつつ、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって、本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。なお、以下の図面において、同様の作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明し、重複する説明は省略または簡略化することがある。また、図面に記載の実施形態は、本発明を明瞭に説明するために必要に応じて模式化されており、実際の寸法関係（長さ、幅、厚さ等）を必ずしも正確に反映したものではない。
　図１～図４は、ここに開示される血管内皮機能改善装置１の構成を説明する模式図である。かかる血管内皮機能改善装置１は、生体の一部の動脈に対して血流を阻害する圧力を付与する圧力付与手段１０と、この動脈を含む筋肉に対して当該筋肉の収縮を誘発し得る電気刺激を付与する電気刺激付与手段２０と、を備えている。また、この血管内皮機能改善装置１は、圧力付与手段１０および電気刺激付与手段２０を統括的に制御する制御部３０を備えていても良い。あるいは、外部装置としての制御部３０と各種の情報の送受信が行えるように有線または無線で接続可能に構成されていても良い。図１の例では、血管内皮機能改善装置１は、制御部３０を備える外部装置としてのパーソナルコンピュータに双方向通信が可能なように接続されている。図２の例では、血管内皮機能改善装置１は、その装置内に制御部３０を備えている。
　圧力付与手段１０は、典型的には、例えば、生体の一部を圧迫するためのカフ本体１２と、かかるカフ本体１２が加圧作用を発現し得るようにカフ本体１２に空気等を導入する加圧ポンプ１４と、かかるカフによる圧力を制御するためのカフ圧制御手段１６とを主体として構成することができる。
　カフ本体１２は、マンシェット等とも呼ばれる袋状のベルトである。このカフ本体１２は、例えば、典型的には、図１に示されるように、生体としての被験者５０の下肢５２，５４や上肢５６，５８等の肢部に巻回されて使用され、袋内に空気等が導入されることにより膨張して当該肢部を圧迫することができる。加圧ポンプ１４は、カフ本体１２にチューブ等を介して空気等の気体を導入する機能を有している。また、カフ圧制御手段１６は、カフ本体１２に空気等を導入する経路の開閉機能を備えた排気弁（図示せず）と、カフ本体１２に導入された空気等のガスの圧力（いわゆるカフ圧）を測定し得る圧力計（図示せず）等の機能を備えたものであり得る。
　カフ本体１２は、例えば、寝台上に仰臥するか、長座位あるいは半坐位等で安静状態にある被験者５０の下肢５２，５４等に装着することができる。図１の例では、被験者５０の右下肢５２と左下肢５４（図示せず）との脹脛部に、それぞれカフ本体１２Ｒ，１２Ｌ（図示せず）が装着されている。図２の例では、被験者５０の右上肢５６と左上肢５８（図示せず）との前腕に、それぞれカフ本体１２Ｒ，１２Ｌ（図示せず）が装着されている。カフ本体１２により、例えば、被験者５０の左右の脹脛部を圧迫することで、当該脹脛部において動脈血流を阻害することができる。
　カフ本体１２としては、被験者５０の一部を圧迫して当該圧迫領域に含まれる動脈の血流を阻害し得るものであれば、特に制限されることなく用いることができる。例えば、具体的には、採血等に使用されるラテックス製または非ラテックス製の弾性バンドや弾性チューブ、血圧計等に使用されるカフ（圧迫帯）等に代表される駆血帯を好適に用いることができる。着脱が容易で、化学アレルギーを有する被験者５０に対する皮膚刺激を抑え得る点で、非ラテックス製のベルクロタイプのカフを用いることがより好ましい。また、かかるカフは、後述の付与圧力の制御の観点から、血圧計に連結可能なものであるのが更に好適であり得る。
　カフ圧制御手段１６は、カフ圧を検出するとともに、かかるカフ圧が所定の値となるように加圧ポンプ１４の駆動や、排気弁の開閉を制御することができる。すなわち、カフ圧制御手段１６からの命令により、加圧ポンプ１４から空気をカフ本体１２に導入して肢部を加圧したり、排気弁を開放してカフ本体１２から空気を排出して肢部への加圧を解放したりすることができる。なお、カフ圧制御手段１６は、制御部３０と接続されていてもよく、制御部３０からの指示に基づき所定のタイミングで排気弁および加圧ポンプ１４を操作したり、圧力計で測定したカフ圧等のデータを制御部３０に送ったりすることができる。
　なお、図１および図２では、カフ本体１２とは別に加圧ポンプ１４が設けられ、加圧ポンプ１４はチューブ等を介してカフ本体１２に空気を送り込む構成が例示されている。しかしながら、圧力付与手段１０の構成はこれに限定されない。例えば図３に示すように、カフ本体１２に加圧ポンプ１４が一体的に設けられていても良い。また、後述するが、カフ本体１２に、電気刺激付与手段２０とは異なる、第２の電気刺激付与手段１８を備えていても良い。
　また、特に具体的には図示しないが、カフ本体１２は、下腿部から足部にかけて装着可能に構成してもよい。そして足部のうち、中足部（土踏まず部）の少なくとも一部に加圧可能な構成とすることができる。この中足部を加圧することで、足底末梢循環が効果的に改善される効果が見られる。なお、足部の前足部（足趾を含む）および後足部（踵部）については、カフ本体１２によりいずれか一方あるいは両方を加圧可能な構成としてもよいし、該部位がカフ本体１２から露出される構成であってもよい。
　電気刺激付与手段２０は、典型的には、例えば、少なくとも一組の導子部２２と、かかる導子部２２に電流を供給する電源２４とを主体として構成することができる。この導子部２２は、例えば、粘着性を有するパッド状に形成されており、生体の皮膚に粘着力により貼り付け可能とされていてもよい。かかる一組の導子部２２を生体の皮膚に当接させ、電源２４から導子部２２間に電流を供給することで、かかる電流が流れる領域に含まれる生体の筋肉に電気刺激を付与することができる。
　電気刺激付与手段２０は、圧力付与手段１０による圧力付与の対象となる動脈を含む筋肉に対して電気刺激を付与することができればその他の構成に特に制限はない。また、その装着位置は特に制限されない。したがって、圧力付与位置よりも中枢側（上流側，近位などともいう）で当該動脈を含む筋肉に対して電気刺激を付与するようにしても良いし、圧力付与位置よりも末梢側（下流側，遠位などともいう）で当該動脈を含む筋肉に対して電気刺激を付与するようにしても良い。
　したがって、導子部２２は、例えば、圧力付与手段１０による圧力が付与される部位よりも中枢側（上流側）に装着されてもよいし、末梢側（下流側）に装着されてもよい。後述するが、より効果的にずり応力を発生し得るとの観点からは、中枢側に装着することが好ましい。
　なお、ここでいう中枢側とは、生体において圧力付与手段１０により圧力が付与される部位よりも動脈血流の上流側を意味する。より具体的な例としては、当該圧力付与部位の上流側直近の大関節の上位であって、圧力負荷の対象である動脈を含む大筋群であり得る。かかる大筋群に電気刺激付与手段２０を装着することで、圧力付与手段１０と電気刺激付与手段２０とが、例えば、適度な位置関係となり得て、生体に対し圧力と電気刺激とを好適に付与することができる。したがって、電気刺激が付与される筋肉と、圧力が付与される筋肉とが同一の筋肉でなくてもよい。例えば、図１の例では、圧力付与手段１０が被験者５０の下肢５２，５４のうち、脹脛部に装着されているため、電気刺激付与手段２０はその中枢側の太腿部に装着されている。図では示されていないが、被験者５０の右下肢５２と左下肢５４（図示せず）との大腿部に、それぞれ導子部２２Ｒ、２２Ｌが装着されている。また、図２の例では、圧力付与手段１０が被験者５０の上肢５６，５８のうち、前腕に装着されているため、電気刺激付与手段２０はその中枢側の上腕に装着されている。そして、被験者５０の右上肢５６と左上肢５８（図示せず）との上腕に、それぞれ導子部２２Ｒ，２２Ｌが装着されている。かかる電気刺激付与手段２０により、例えば、被験者５０の左右の大腿部に電気刺激を付与することで、当該大腿部を通る動脈を含む筋肉を収縮させることができる。
　なお、導子部２２間に供給する電流の形態等の詳細については後述するが、パルス状の電流を供給することで、筋肉を効果的に収縮し得る電気刺激を付与することができる。なお、かかる電源２４は、一組の導子部２２間にパルス状の電流を所定のタイミングで供給することができ、かかる電流に基づく電気刺激に応じて筋肉を収縮させたり弛緩させたりすることができる。また、電源２４は制御部３０と接続されていてもよく、制御部３０からの指示に基づき所定の強度および波形の電流を、所定のタイミングで導子部２２に供給したりすることができる。
　なお、導子部２２は２極が一組として備えられ得る。一つの電気刺激付与手段２０には、少なくとも一組の導子部２２が備えられており、二組以上（例えば、四組）の導子部２２が備えられていても良い。これらは任意の数（組）が装置１に着脱可能に構成されていても良い。
　電気刺激付与手段２０としては、被験者５０の一部に電気刺激を付与することで当該刺激付与領域に含まれる筋肉の収縮を誘発し得るものであれば、特に制限されることなく用いることができる。典型的には、電流を流すことで電気刺激を付与し得るものが挙げられる。また電流を流す場合、かかる電流は直流電流であっても良いし、交流電流であっても良いし、さらにはバイポーラ電流であってもよい。ここで、電源２４についても特に制限はないが、電源２４が交流電源またはバイポーラ電源である場合、例えば、好適には、周波数が１Ｈｚ以上１０００Ｈｚ未満の低周波、１０００Ｈｚ以上の中周波ないしは１０，０００Ｈｚ以上の高周波を発生し得る発振器等であってよい。より好ましくは、周波数が１～５００Ｈｚ程度の低周波を任意のパルス波形で発振し得る低周波発振器等が好適なものとして示される。
　なお、上記の圧力付与手段１０に備えられる第２の電気刺激付与手段１８についても、上記の電気刺激付与手段２０に準じた構成とすることができる。すなわち、生体の一部に対し筋肉の収縮を誘発し得る電気刺激を付与することができる各種の電気刺激付与手段であってよい。この第２の電気刺激付与手段１８により生体に付与される電気刺激は、電気刺激付与手段２０により付与される電気刺激と同程度の強度であっても良いし、電気刺激付与手段２０により付与される電気刺激よりも緩やかなものであっても良い。このような第２の電気刺激付与手段１８が、例えば、カフ本体１２に備えられることで、圧力付与手段１０により圧迫を受けた生体部位に任意の強度および形態の電気刺激を付与することができる。例えば、圧力付与手段１０により圧迫を受けた生体部位の筋の疲労やこりをほぐすマッサージ効果を付与することもできる。
　制御部３０は、典型的には、圧力付与手段１０および電気刺激付与手段２０から受け取った各種データを格納したり、システムプログラム等の各種プログラムに基づいてかかるデータに対して所定の演算および処理（実行）をしたり、演算および処理後のデータに基づき圧力付与手段１０および電気刺激付与手段２０に対して刺激付与のタイミングや強度等の指示をすることができる。かかる制御部３０は、特に制限されるものではないが、例えば、中央演算処理装置（Central Processing Unit：ＣＰＵ）、デジタル信号処理装置（Digital Signal Processor：ＤＳＰ）等の各種マイクロプロセッサーや、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＩＣメモリーなどの電気電子素子等を主体として構成することができる。その他、ＵＳＢメモリー等の外部記憶装置や、外部処理装置等を装着（接続）するＩＦ（インターフェース）を備えていてもよい。かかる制御部３０が血管内皮機能改善装置１の外部装置である場合、かかる制御部３０は、例えば、パーソナルコンピュータ等のコンピュータにより構成することができる。
　なお、図１の例では、血管内皮機能改善装置１が２組の圧力付与手段１０と電気刺激付与手段２０とを備え、圧力付与手段１０と電気刺激付与手段２０とを被験者５０の左右の下肢５２，５４の両方に装着している例を示したが、血管内皮機能改善装置１に１組の圧力付与手段１０と電気刺激付与手段２０とが備えられ、これらを左右の下肢５２，５４のうちのいずれか一方にのみ装着するようにしても良い。または、例えば、血管内皮機能改善装置１に２組以上の圧力付与手段１０と電気刺激付与手段２０とが備えられ、これらのうちのいずれか１組を左右の下肢５２，５４のいずれか一方にのみ装着するようにしても良い。
　さらに、図１の例では、圧力付与手段１０が被験者５０の脹脛部に、電気刺激付与手段２０が被験者５０の大腿部に装着されているが、これらは被験者５０の別の部位に装着されていても良い。例えば、図２に示されるように、圧力付与手段１０が被験者５０の上肢５６，５８のうちの前腕に、電気刺激付与手段２０が被験者５０の上肢５６，５８のうちの上腕に装着されていても良い。また例えば、図４に示されるように、圧力付与手段１０が被験者５０の上肢５６，５８のうちの上腕に、電気刺激付与手段２０が被験者５０の上肢５６，５８のうちの前腕に装着されていても良い。この図４の例では、電気刺激付与手段２０が圧力付与手段１０よりも末梢側に装着されている。これらはいずれの場合も、上記のとおりの血管内皮機能改善装置１の圧力付与手段１０と電気刺激付与手段２０とを、左右の上肢５６，５８の両方に装着しても良いし、いずれか一方にのみ装着するようにしても良い。
　あるいは、例えば、圧力付与手段１０が被験者５０の下腹部に、電気刺激付与手段２０が被験者５０の上腹部ないしは胸部に装着される等しても良い。
　そして、ここに開示される血管内皮機能改善装置１においては、まず、被験者５０の一部を圧力付与手段１０により圧迫し、かかる部位に含まれる動脈の血流を阻害する。より好ましくは、被験者５０のより下流側の部位を圧迫する。これにより、圧力が付与される部位よりも中枢側に血液を蓄積することができる。かかる圧迫は、例えば、図５の点線にて示されるように、あたかも動脈血流をダム１１０により堰き止めているかのような役割を果たしている。そして次に、かかる圧力付与手段１０による圧迫を開放（除圧）し、蓄積しておいた血液を一気に流す。これにより、速い速度で動脈内を血液が流れるようにすることができる。
　なおここで、圧力が付与された動脈を含む筋肉に対して電気刺激付与手段２０により電気刺激を付与し、かかる筋肉の収縮を誘発する。すると、これまで阻害されていた血流が、圧迫の開放による血流に加え、筋肉の収縮（筋収縮）力による作用でこの血流をさらに後押し（加速）される。これは、例えば、ダム１１０によりせき止められていた血液を、ダム１１０の開放とともに、あたかもポンプ１２０により押し出すかのような役割（筋ポンプ作用）を果たす。これにより、蓄積していた血液を下流側のより遠位に押し出すことができる。また、ダム１１０の開放に併せて、かかる筋ポンプ１２０による血流の押出しを行うことにより、血流速度をより一層速めることができる。
　ここに開示される技術によると、被験者５０の動脈では、圧迫の開放と筋収縮とにより血流速度がより一層速められている。そのため、速い速度の血流は、例えば図６に示すように、動脈であってもその内表面を構成する内皮細胞に摩擦応力を与え、ずり刺激を発生し得る。かかるずり刺激は、動脈の内皮と血流との間に発生する物理的な刺激であり、動脈内皮を好適に刺激し得る。例えば、動脈内皮機能を活性化するに十分な量となり得る。これにより、動脈内皮の機能を改善することが可能とされる。例えば、動脈硬化は血流によるずり刺激の小さい部位に起こりやすいことが知られているが、ここに開示される技術により動脈内のずり刺激を所定の強度以上に高めることで、動脈硬化の発生を抑制または予防すること等が可能となる。
　かかる圧力付与手段１０による圧迫は、長時間連続して行うと被験者５０に対して負荷が発生し得るため、間欠的に行うことが好ましい。すなわち、動脈に対して加圧を行う加圧期間と、加圧が解放されている休止期間と、により間欠的に圧力を印加するのが好ましい。より好適には、この加圧期間と休止期間とを、交互に複数回繰り返して行うことがより好ましい。
　動脈血流を阻害するために被験者５０に対して付与される圧力は、収縮期血圧をＳＢＰとするとき、血圧が（ＳＢＰ＋１０）～（ＳＢＰ＋５０）ｍｍＨｇ程度となる範囲が適当である。かかる圧力が強すぎると、被験者５０の動脈や皮膚等を傷つけたり、心臓への後負荷を増大させたりする可能性があるために好ましくない。したがって、被験者５０に対して付与される圧力は（ＳＢＰ＋４０）ｍｍＨｇ以下であるのが好ましく、（ＳＢＰ＋３０）ｍｍＨｇ以下であるのがより好ましい。また、被験者５０に対して付与される圧力は、低すぎると動脈の血流を十分に阻害することができず、血液をかかる圧迫により中枢側に蓄積できなくなるために好ましくない。そのため、被験者５０に対して付与される圧力は、（ＳＢＰ＋１５）ｍｍＨｇ以上であるのが好ましく、（ＳＢＰ＋２０）ｍｍＨｇ以上であるのがより好ましい。なお、圧力の付与に際しては、圧力付与手段１０を血圧計に接続しておき、任意のタイミングで被験者５０の血圧をその場測定し、実際に被験者５０に付与されている圧力を確認しながら加圧するようにしてもよい。
　筋ポンプ作用を発現させるために被験者５０に対して付与される電気刺激は、厳密に制限されるものではないが、等尺性最大筋力の５～４０％、例えば等尺性最大筋力の５～３０％の運動を誘発する程度の強度の電気刺激（以下、かかる電気刺激を単に、「５～３０％刺激」のように省略して表現する場合がある。）を含むように設定されるのが適当である。かかる電気刺激が強すぎると、被験者５０に痛み等の苦痛を与えたり、筋疲労をきたしたりし得るため、繰り返しの電気刺激の付与が困難となるために好ましくない。したがって、電気刺激の強度やその付与態様は、例えば、被験者５０の健康状態や、電気刺激を付与する総時間等を考慮して設定することが好ましい。
　被験者５０に対して、痛み等の苦痛を抑えつつ電気刺激を付与するには、典型的には、電気刺激の最大強度を等尺性最大筋力の１０～４０％程度とするのが好ましく、さらには２０～３０％程度とするのがより好ましい。一方で、電気刺激を長時間（例えば、電気刺激の総付与時間で３０～６０分間程度）適用する場合においては筋疲労をきたすおそれが高まり得る。そのため、比較的長時間に亘って電気刺激を付与する場合は、その最大強度を２５％以下、さらには２０％以下とするのがより好ましい。また、被験者５０に対して付与される電気刺激は、低すぎると筋収縮を十分に誘起することができず、筋ポンプ作用を十分に発現し得なくなるために好ましくない。そのため、被験者５０に対して付与される電気刺激は、１０％以上であるのが好ましく、１５％以上であるのがより好ましい。
　なお、電気刺激の付与の態様は、上記のとおり、例えば好適な一例として、等尺性最大筋力の５～３０％の運動を誘発する程度の強度の電気刺激（５～３０％刺激）を含んでいればよく、本願発明の目的を損ねない範囲において様々に変化させることができる。例えば、５～３０％刺激を複数組み合わせて付与するようにしても良く、例えば、具体的には、１０％刺激－１０％刺激－２０％刺激等の組み合わせとして付与することが例示される。また、例えば、５～３０％刺激とそれ以外の電気刺激とを組み合わせて付与するようにしても良く、例えば、具体的には、１％刺激－５％刺激－１０％刺激－２０％刺激等の組み合わせとして付与することが例示される。
　以上のような筋収縮は、例えば、１Ｈｚ以上１０００Ｈｚ未満の低周波、１０００Ｈｚ以上の中周波ないしは１０，０００Ｈｚ以上の高周波を当該筋肉に印加することで誘発することができる。より好ましくは、後で詳しく説明するが、１Ｈｚ以上１０００Ｈｚ未満の低周波における高帯域信号と低帯域信号とを、さらに任意のパルス波形で組み合わせて発振することが好適な例として示される。かかる筋収縮は、例えば図１および図２に例示したように、電気刺激付与手段２０の一組のパッド状の導子部２２を、収縮の対象である筋肉の筋繊維の両端部近傍にそれぞれ貼り付けた後、かかる導子部２２間に電流を供給することで好適に誘発され得る。
　なお、等尺性最大筋力は、例えば、下肢筋力の代表値として認識され得る膝関節伸展筋力については、座位で膝関節を９０度で屈曲した状態において、足関節をベルクロテープ等でベッド等に固定する等した場合の、最大随意的筋張力（maximal voluntary contraction：ＭＶＣ）を測定することにより得ることができる。かかる最大随意的筋張力は、例えば、等速性筋力測定装置を用いた以下の手法で測定することができる。すなわち、具体的には、まず、被験者を椅子に座らせ（座位姿勢）、シートベルトにより胸部および腹部を椅子に固定する。そして測定対象である筋肉を有する生体部位を、等速性筋力測定装置の測定レバーに固定する。例えば、生体としての被験者の下肢伸展筋の等尺性最大筋力を測定する場合には、被験者の右脚の足頸部を、等速性筋力測定装置のアームレバーに右膝関節を９０度に保持した状態で固定する。そして、かかる状態で、被験者に対して、０度／秒の膝関節屈曲伸展運動を、最大努力で試行回数を数回（例えば、２回から５回程度）実施させたときの、膝を伸展する際のピークトルクを測定する。このとき、各屈曲伸展運動は十分な時間間隔を確保しながらも連続して行うようにする。このようにして得られたピークトルクの最大値を、等尺性最大筋力とすることができる。
　かかる等尺性最大筋力は、ここに開示される血管内皮機能改善装置の使用により増大することが予想され得るため、長期（例えば、１か月以上）に亘って本装置を使用する場合には、一定期間（例えば、１週間から１か月程度）の経過ごとに等尺性最大筋力を測定しなおすのが好ましい。
　また、等尺性最大筋力に応じた刺激強度を設定する臨床的な簡便法として、下記の指標を採用することもできる。すなわち、１０％ＭＶＣは「踵がベッドから持ち上がる筋力」、２０％ＭＶＣは「脹脛がベッドから持ち上がる筋力」、３０％ＭＶＣは「膝関節がほぼ完全伸展する筋力」として把握することができる。
　なお、このように、生体の筋肉への電気刺激の付与は瞬間的な筋収縮を誘発するため、刺激付与部位が四肢等であれば当該四肢を不随意に浮き上がらせ得る。そして筋弛緩に伴い浮き上がった四肢は落下することとなる。したがって、長時間あるいは長期間に亘る電気的刺激の付与は、当該四肢に落下に伴う衝撃又は損傷を与え得る。そこで、ここに開示される血管内皮機能改善装置１は、例えば図３に示されるように、四肢等の浮き上がり（跳ね上がり）を防止するための固定具４０を備えていても良い。このような固定具４０は、例えば、生体が安静状態で座位となれる椅子や、安静状態で水平位となれるベッド等に配設するようにしても良い。固定具４０の形態は特に制限されない。例えば、椅子またはベッドに配設されたベルト型の固定具４０とすることができる。
　図３は、背もたれやフットレストの傾斜角度等を変えられるリクライニングチェア４８が併設された血管内皮機能改善装置１の構成を例示した図である。リクライニングチェ４８のフットレストには、ベルト型の固定具４０が備えられている。この固定具４０は、例えば、足置部４２、ベルト部４４および締付部４６等を備えている。これらは、生体の体格等に応じてフットレストの任意の位置に移動可能に構成されている。そしてこの実施形態では、座位にある生体の右下肢５２に圧力付与手段１０および電気刺激付与手段２０を装着して、右下肢５２の血管内皮機能の改善を試みている。このとき、生体は、足置部４２に下肢５２を載置し、ベルト部４４とこのベルト部を締付するための締付部４６とで右下肢５２の踝部近傍を締結することで、下肢５２をリクライニングチェア４８に固定することができる。これにより、電気刺激付与手段２０により印加される電気刺激により下肢５２が不随意に跳ね上がるのを防止することができ、より安全且つ安静な状態で、血管内皮機能を改善することができる。
　なお、図３には、右下肢５２を固定するための固定具４０を示しているが、同様な構成からなる固定具を左下肢５４に装着してもよい。更には、右上肢５２及び左上肢５４をそれぞれ固定するため、同様な構成からなる右上肢用固定具及び左上肢用固定具を取り付けてもよい。なお、固定具４０は、四肢のうちのいずれか一肢を少なくとも固定するものであり、印加される電気刺激による不随意な跳ね上がりを防止することを考慮すると、電気刺激付与のみを付与する態様で使用してもよい。
　以上の圧力付与手段１０および電気刺激付与手段２０が、例えば左右の下肢５２，５４や、左右の上肢５６，５８等の複数の生体部位にそれぞれ装着される場合には、上記の圧力および電気刺激の付与は、例えば、各生体部位について同時に行うようにしてもよいし、いずれかの生体部位から順に実施するようにしてもよい。後者の場合、例えば、各生体部位について、所定の時間（例えば、１０分間）ずつ圧力および電気刺激の付与を行うことができる。例えば、一例として、左上肢，左下肢，右下肢，右上肢の順番に刺激を付与することができる。
　また例えば、所定の回数（例えば、１回または２回以上）ずつ圧力および電気刺激の付与を行うことができる。例えば、一例として、左右の下肢に圧力付与手段１０および電気刺激付与手段２０が装着されている場合、左右の下肢の一方に加圧刺激と電気刺激とを１回ずつ付与した後に、他方に加圧刺激と電気刺激とを１回ずつ付与すること、を繰り返し行うことができる。より好ましくは、圧力付与手段１０および電気刺激付与手段２０を複数の部位に装着したときは、当該生体部位に圧力および電気刺激を所定の回数（例えば、１回）ずつ順に付与することを、繰り返し行うことが好ましい例として挙げられる。
　また、生体内で動脈に発生するずり応力を定量的に測定するのは困難である。そのため動脈に発生するずり応力は、例えば、ＦＭＤ検査法等により、血流依存性血管拡張反応（％ＦＭＤ）を指標として、その増加分を急性効果として確認することができる。また、急性効果の他に、より長期にわたる効果も同様にして確認することができる。例えば、ここに開示される血管内皮機能改善装置を１日に１時間ずつ、１４日間にわたって使用したときに、％ＦＭＤが増大することで確認することができる。
　以下に、ここに開示される血管内皮機能改善装置において特徴的な、圧力付与手段による加圧刺激と電気刺激付与手段による電気刺激との印加の好ましい形態；すなわち加圧刺激と電気刺激の制御方法について説明する。図７および図８は、生体に付与する加圧刺激と電気刺激のタイミングと強度（信号形態）との関係を簡略的に説明するグラフである。例えば、図７および図８において、（Ａ）は加圧刺激の刺激信号の波形を示している。そして図７の（Ｂ１）～（Ｂ３）および図８の（Ｃ１）および（Ｃ２）は電気刺激の刺激信号の波形を示している。
　圧力付与手段による加圧は、例えば、図７（Ａ）に例示されるように、加圧を行う加圧期間ｐと、加圧が解放されている休止期間ｔａとを交互に繰り返す。加圧刺激は、このように間欠的に印加することで、適度な血流の阻害と開放とを実現し得るために好ましい。換言すると、パルス状に圧力を印加するのが好ましい。かかる加圧期間ｐと休止期間ｔａとに厳密な制限はない。例えば、加圧期間ｐは１５秒乃至４５秒程度の間で定められるいずれかの時間とすることができ、好ましくは７秒乃至１３秒程度の間で定められるいずれかの時間、例えば１０秒間程度とするのが好ましい例として示される。また、休止期間は、例えば、１５秒乃至４５秒程度の間で定められるいずれかの時間、好ましくは１５秒乃至４０秒程度の間で定められるいずれかの時間、例えば２０秒乃至３０秒程度の間で定められるいずれかの時間とするのが好ましい例として示される。かかるパルス状の波形で生体に圧力を加えることで、生体に過度な負担を加えることなく長時間に亘って圧力を印加することができる。
　また、電気刺激付与手段による電気刺激は、加圧刺激の休止期間ｔａの少なくとも一部を含む期間に印加することができる。なお、加圧刺激の休止期間ｔａの全部に電気刺激を付与すると、繰り返しの刺激により筋疲労がきたされる虞があるために好ましくない。電気刺激期間ｅ１～ｅ３は、休止期間ｔａを含む期間であれば、そのタイミングに特に制限はない。電気刺激期間ｅ１～ｅ３は、例えば、上記の加圧が解放されている休止期間ｔａの間に含まれるように設定することが好ましい。かかるタイミングによると、加圧により阻害されていた血流を筋収縮に効率的に押し流すことができ、血管内皮機能をより効果的に改善することができる。例えば、図７（Ａ）の休止期間ｔａに電気刺激期間ｔを組み合わせる場合、（Ｂ１）に示す電気刺激期間ｅ１のように、休止期間ｔａと同時に電気刺激期間ｅ１が始まっても良い。また（Ｂ２）に示す電気刺激期間ｅ２のように、休止期間ｔａの真ん中に電気刺激期間ｅ２が含まれていても良い。また（Ｂ３）に示す電気刺激期間ｅ３のように、休止期間ｔａと同時に電気刺激期間ｅ３が終了しても良い。
　このように、典型的には、電気刺激についても、電気刺激を付与する電気刺激期間ｅと、加圧が解放されている休止期間ｔとをそれぞれ交互に繰り返されることとなる。例えば、具体的には、図７（Ｂ１）～（Ｂ３）に例示されるように、電気刺激を付与する電気刺激期間ｅ１～ｅ３と、加圧が解放されている休止期間ｔ１～ｔ３とをそれぞれ交互に繰り返すことができる。そしてこの電気刺激期間ｅ１～ｅ３において、例えば上記の５～３０％刺激を加えることができる。
　ここで、電気刺激期間ｅは、筋ポンプ作用を効果的に発現させるとの観点から、加圧期間ｐにおける加圧にひき続き行われるようなタイミングに設定することが好ましい。加圧刺激および電気刺激の付与のタイミングの好ましい一形態として、以下の態様が例示される。
　（１）電気刺激は、加圧刺激の休止期間の開始とともに付与する。
　（２）加圧期間ｐにおける加圧強度が経時変化するように圧力を付与したとき、加圧強度が最大となるときの圧力を最大圧力とする。そして電気刺激を、この最大圧力による加圧が行われたときよりも後で加圧期間ｐが終了するまでの間に付与する。
　上記形態（１）は、典型的には、例えば、図７（Ａ）の加圧刺激と（Ｂ１）の電気刺激との組み合わせにより実現され得る。加圧強度や電気刺激強度にもよるため一概には言えないものの、生体への負担を考慮すると、加圧刺激と電気刺激とを強い強度で同時に付与することは好ましくない。そこで、加圧期間ｐと電気刺激期間ｅとをずらしつつ、加圧刺激のあとに電気刺激が直ちに付与されるようにする。このような刺激付与形態とすることで、加圧刺激と電気刺激との重複による生体への過度な刺激付与の可能性を排除し、かつ、血管内皮に効果的にずり応力を発生させることができる。なお、図７において、（Ａ）加圧刺激と（Ｂ１）～（Ｂ３）の電気刺激は、いずれも信号形態（刺激強度の形態）を方形波としているが、かかる形態（１）において加圧刺激と電気刺激との信号波形等は特に制限されない。例えば、加圧刺激と電気刺激とは、相互に独立して、正弦波，三角波，ランプ波および任意波形等であってよい。
　上記形態（２）は、例えば、図８（Ａ）に示されるように、加圧期間ｐにおける加圧強度が経時変化するような場合に考慮することができる。加圧は、例えば、上記のとおり生体に（ＳＢＰ＋１０）～（ＳＢＰ＋５０）ｍｍＨｇ程度の圧力を加え得るのであれば、その加圧刺激の強度や形態に特に制限はない。そこで、加圧刺激の形態に応じて電気刺激の付与のタイミングを変化させることができる。例えば図８（Ａ）の加圧刺激は、サイン波状の刺激形態を有している。この場合、電気刺激は、（Ｃ１）（Ｃ２）等として示したように、（Ａ）の加圧刺激の最大圧力による加圧が行われたときよりも後であれば、加圧刺激と同時に印加することができる。すなわち、最大圧力時よりも後であれば、加圧期間ｐと、電気刺激期間ｅ１またはｅ２が重複しても良い。このような刺激付与形態とすることで、加圧刺激と電気刺激との重複による生体への過度な刺激付与を抑制しつつ、血管内皮に効果的により強いずり応力を発生させ得るために好ましい。また、過度な血圧の上昇による四肢の末端での血液のよどみやうっ血を抑制することができる。
　なお、電気刺激期間ｅ１～ｅ３は、一定でなくても良い。例えば、上記（Ｂ１）～（Ｂ３）に例示した電気刺激期間ｅ１～ｅ３を任意に組み合わせて電気刺激期間ｅを決定しても良い。また、図８（Ｃ２）に示したように、１回の加圧に対して２回以上の電気刺激期間を設けるようにしてもよい。かかる構成によると、動脈の血圧を過度に上昇させることなく、効果的に血流速度を増大させることができる。
　さらに、電気刺激期間ｅは、上記の通り、例えば、周波数が１Ｈｚ以上１０００Ｈｚ未満の低周波、１０００Ｈｚ以上１０，０００Ｈｚ未満の中周波、ないしは１０，０００Ｈｚ以上の高周波により構成されているのが好ましい。より好ましくは、低周波のうち、５０Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下程度の高帯域信号と、１Ｈｚ以上５０Ｈｚ未満程度の低帯域信号とを、さらに任意のパルス波形で組み合わせることであり得る。組み合わせる高帯域信号および低帯域信号の周波数や、数等の組み合わせの形態は、様々な態様を考慮することができる。例えば、１ショット～５ショット程度の複数の高帯域信号（例えば、２００Ｈｚ）に引き続き、４ショット～１５ショット程度の複数の低帯域信号（例えば、２０Ｈｚ）を実施することが好適な例として挙げられる。かかる構成によると、例えば、５０Ｈｚ未満程度の低帯域信号のみを繰り返し加える場合に比べて、より少ない電流量でより強い筋収縮を誘発することが可能とされる。すなわち、痛みや疲労をより一層低減させて、かつ大きな筋収縮を引き起こすことができる。
　かかる高帯域信号と低帯域信号の組み合わせは、例えば、具体的には、以下の通りとすることが例示される。すなわち、まず、上記の高帯域信号を複数個出力した後、上記の低帯域信号を複数個出力することで、複合パルス信号とする。そして、かかる複合パルス信号を、信号を出力しない複合パルス休止期間と交互に繰り返し設けることで、上記の電気刺激期間ｅとすることができる。
　ここで、高帯域信号は、５０Ｈｚ以上４００Ｈｚ以下程度であるのが好ましく、さらには、１００Ｈｚ以上２００Ｈｚ以下程度であるのがより好ましい。また、高帯域信号の数は、２以上４以下であるのが好ましく、２以上３以下であるのがより好ましい。
　また、低帯域信号は、１Ｈｚ以上３０Ｈｚ以下程度であるのが好ましく、さらには、１０Ｈｚ以上２５Ｈｚ以下程度であるのがより好ましい。また、低帯域信号の数は、２以上２０以下であるのが好ましく、４以上１５以下であるのがより好ましい。
　そして、パルス休止期間は、３００ミリ秒以上９００ミリ秒以下であるのが好ましく、４００ミリ秒以上８００ミリ秒以下であるのがより好ましい。
　なお、電気刺激期間ｅと休止期間ｔとに厳密な制限はないものの、上記の構成から、電気刺激期間ｅは５秒乃至１５秒程度の間で定められるいずれかの時間とすることができ、好ましくは７秒乃至１３秒程度の間で定められるいずれかの時間、例えば１０秒間程度とするのが好ましい例として示される。また、休止期間ｔは１５秒乃至６０秒程度の間で定められるいずれかの時間とすることができ、好ましくは１５秒乃至４５秒程度の間で定められるいずれかの時間、さらに好ましくは１５秒乃至４０秒程度の間で定められるいずれかの時間、例えば２０秒乃至３０秒程度の間で定められるいずれかの時間とすることが例示される。ここに開示される技術によると、上記の通りの複合パルス信号を採用することで、生体に疲労をもたらすことなくかかる休止期間ｔを比較的短く設定することが可能となる。
　このような電気刺激は、例えば図１に例示したように、電気刺激付与装置の一組のパッド状の導子部２２を、収縮の対象である筋肉の筋繊維の両端部近傍にそれぞれ貼り付け、かかる導子部２２間に印加するのが好適である。
　以上の加圧と電気刺激との印加は、例えば、全体として５分間以上、より好ましくは１０分間以上１００分間以下、より好適には２０分間以上６０分間以下の時間に亘って生体に対して付与することができる。すなわち、ここに開示される血管内皮機能改善装置によると、例えば、生体に痛みや筋肉疲労をきたすことなく加圧と電気刺激とを生体に付与することができるため、例えば、全体として５分間以上の加圧および電気刺激プログラムとすることができる。また、ここに開示される血管内皮機能改善装置によると、動脈内皮に対して効果的にずり刺激を発生させることができるため、例えば、より短い時間で一定量のずり刺激を発生させることが可能となる。
　なお、加圧と電気刺激との印加は、両者を上記の記載の組み合わせで行うことが肝要である。本発明者らの検討によると、加圧と電気刺激との印加は、いずれか一方のみでは効果的なずり刺激を発生し得ないことが確認されている。例えば、具体的には、本発明者らは、これまでに電気刺激の付与の形態（電気刺激機関ｅ１～ｅ３と休止期間ｔａの様々な組み合わせパターン）とそれが筋肉（例えば、筋力）にもたらす効果について検討してきている。そしてさらに、加圧と電気刺激との組み合わせの形態について、加圧の強さ（例えば、圧迫強度を（ＳＢＰ＋α）ｍｍＨｇとしたときのα（０≦α≦５０）の大きさ）と頻度（加圧期間ｐと休止期間ｔａとで決定される加圧の頻度）とを様々に変更して、ずり刺激の発生に与える影響を検討している。これらの過程において、加圧の強さと頻度を如何に調整しようとも、例えば、加圧のみではずり刺激を効果的に発生させることができず、血管内皮機能を有意に高め得ないことを確認している。つまり、加圧の後に組み合わせて施される電気刺激により筋活動を効果的に誘発すること、そしてかかる筋活動の大きさ（程度）が、血管内皮機能を改善する有効刺激（ずり刺激）を与える上で重要であることを見出した。すなわち、血管内皮機能を改善する程度の有効刺激は、加圧と電気刺激との相乗作用によって初めて実現されるものである。
　以下、本発明に関する実施例を図面に基づいて説明するが、本発明を以下の実施例に示すものに限定することを意図したものではない。
（実施形態１）
　本実施形態では、図２に示されるように、血管内皮機能改善装置１を用いて、生体としての被験者５０の上肢５６，５８の動脈内皮機能の改善を試みた。したがって、圧力付与手段１０におけるカフ本体１２は、被験者５０の右上肢５６，５８の前腕に装着するようにした。また、電気刺激付与手段２０における導子部２２は、被験者５０の右上肢５６，５８の上腕二頭筋の筋頭および筋尾の近傍にそれぞれ装着するようにした。
　被験者５０としては、規則的なトレーニング経験のない健康な男子大学生５名を対象とした。被験者５０には、まず、血圧計を用いて収縮期血圧を測定した後、上腕の等尺性最大筋力（等尺性最大肘屈曲筋力）の測定を行った。等尺性最大筋力の測定には、等尺性筋力測定装置（ミナト医科学（株）製）を用いた。測定に際しては、まず、被験者の右腕の前腕をアームレバーに右肘関節が９０度となる状態で載置した。次いで、被験者に肘関節屈曲２０度（肩関節外転６０度、前腕最大回外位）で固定（０度／秒）した状態から、肘関節屈曲運動を、最大努力で、十分な時間間隔を確保しながら連続して３回実施させた。そして、かかる右腕の屈曲運動のピークトルク値を測定し、その最大値を等尺性最大筋力（等尺性最大肘屈曲筋力）とした。
　次いで、ここに開示される血管内皮機能改善装置１を用いて、被験者５０の上肢５６，５８に対して加圧および電気刺激を付与した。まず、被験者５０を寝台上にファーラー位で楽に座らせ、右腕の前腕部および上腕部にそれぞれ圧力付与手段１０および電気刺激付与手段２０を上記の通り装着して安静にさせた。次いで、各被験者５０に対し、以下に示す（１）～（５）の条件で加圧および電気刺激を付与した。血管内皮機能改善装置１による加圧および電気刺激の付与は、条件（１）～（５）毎に、５人の被験者５０に対して行うようにした。
　（１）「１０秒間の加圧－３０秒間の解放（除圧）」を１サイクルとして繰り返す加圧のみ。ただし、加圧の圧力は、（収縮期血圧＋２０）ｍｍＨｇとする。
　（２）「１０秒間の電気刺激－３０秒間の休止期間」を１サイクルとして繰り返す電気刺激のみ。ただし、電気刺激は、最大等尺性筋力の１０％を誘発する強度とする。
　（３）「１０秒間の電気刺激－３０秒間の休止期間」を１サイクルとして繰り返す電気刺激のみ。ただし、電気刺激は、最大等尺性筋力の２０％を誘発する強度とする。
　（４）上記（１）と（２）とを１サイクルずつ行うことを繰り返す、組み合わせ刺激。
　（５）上記（１）と（３）とを１サイクルずつ行うことを繰り返す、組み合わせ刺激。
なお、本実施形態において、上記の「最大等尺性筋力の２０％を誘発する」電気刺激は、被験者により若干の違いがあるものの、典型的には、「２００Ｈｚの高周波パルス２つに続く２０Ｈｚの低周波パルス８つ」から構成されるパルス群を、約６００ｍｓの休止期間を挟んで、１０秒間繰り返すことにより実施した。
　上記の条件での加圧および電気刺激の付与の後、各被験者の右上腕について、動脈血管内皮機能の評価を、動脈血管内皮機能評価装置（株式会社ユネクス製、ＭＳ００００１０７）を用いて行った。具体的には、条件（１）に示した収縮期血圧＋２０ｍｍＨｇでの圧迫の有無について、上記条件（２）および（３）に示した最大等尺性収縮の１０％および２０％の２種類の筋力が誘発できる電気刺激の４種類の刺激を付与した後の、被験者の上腕動脈の血流依存性血管拡張反応（％ＦＭＤ）について測定した。その結果、条件(１)の圧迫の単独刺激ならびに条件(２)および（３）の電気刺激の単独刺激では、％ＦＭＤに変化は見られなかった。一方で、条件（４）の圧迫と１０％電気刺激との組み合わせ刺激において％ＦＭＤは増加する傾向を示し、条件（５）の圧迫と２０％電気刺激との組み合わせ刺激では有意に％ＦＭＤは増加した。すなわち、上記条件（４）による加圧および電気刺激により少量の、上記条件（５）による加圧および電気刺激により軽量な、急性効果を確認することができた。
（実施形態２）
　血管内皮機能改善装置１を用いて被験者５０の上肢５６，５８の動脈内皮機能の改善処置を行い、その効果を評価した。
　被験者５０としては、規則的なトレーニングを行っていない健康な男子大学生Ａ，Ｂ，Ｃの３名を対象とした。被験者５０には、まず、血圧計により収縮期血圧（ＳＢＰ）と拡張期血圧（diastolic blood pressure：ＤＢＰ）とを測定し、この値から圧力付与手段１０により付与する圧力（圧迫強度）を決定した。また、血圧測定の後、上腕の等尺性最大筋力の測定を実施形態１と同様に行い、この測定結果から電気刺激付与手段２０による電気刺激強度（２０％ＭＶＣ）を決定した。これらの結果は、下記の表１に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　血管内皮機能改善効果の確認は、以下の手順で行った。すなわち、まず、（１）被験者を２０分間安静にした後、処置前のＦＭＤ測定を行った。そして、（２）２０分間の安静を経た後、血管内皮機能改善装置１による動脈内皮機能の改善処置を３０分間に亘って行った。（３）その後、なるべく速やかに改善後のＦＭＤ測定を行った。なお、動脈内皮機能の改善処置後、ＦＭＤ測定を開始するまでの時間を、上記の表１に示した。
［ＦＭＤ測定］
　ＦＭＤ測定は、高解像度超音波法に基づくＦＭＤ検査装置（株式会社ユネクス製、ＭＳ００００１０７）を用いて行い、％ＦＭＤ，％Ｌ-ＦＭＣ，％ＦＭＴＤを指標として動脈内皮機能の改善効果を評価することとした。ここで、％ＦＭＤは、駆血前の安静時と比較して駆血解放後の血流により血管が拡張される拡張割合を示す値であって、下式に基づき算出される。また、％Ｌ－ＦＭＣ（low-flow-mediated constriction）は、カフ圧迫中に血管径が駆血前安静時に比べて低値となる血管収縮割合を示す値であって、下記式に基づき算出される値である。％ＦＭＴＤは、駆血前安静時血管径ではなく、上記血管収縮が認められる駆血開放直後の血管径を基準として、駆血解放後の血流により血管が拡張される割合を示す値であって、下式に基づき算出される。
　　％ＦＭＤ＝（駆血開放後最大血管径－駆血前安静時血管径）／駆血前安静時血管径×１００
　　％Ｌ－ＦＭＣ＝（駆血開放直後血管径－駆血前安静時血管径）／駆血前安静時血管径×１００
　　％ＦＭＴＤ＝（駆血開放後最大血管径－駆血開放直後血管径）／駆血開放直後血管径×１００
　なお、式中の「駆血前安静時血管径」「駆血開放直後血管径」「駆血開放後最大血管径」は、それぞれＦＭＤ検査装置を用いた高解像度超音波法による観察で得られる、機能改善対象である動脈血管の駆血前安静時の直径、駆血開放直後の血管直径、および、駆血解放後の最大血管直径である。
　ＦＭＤ測定の結果を、下記表２に示した。また、ＦＭＤ測定における血管径の詳細なデータおよび血流速度の測定結果を表３に示した。
［動脈内皮機能の改善処置］
　動脈内皮機能の改善には、血管内皮機能改善装置１を用い、被験者５０の上肢５６，５８に対して加圧および電気刺激を付与した。具体的には、被験者５０を寝台上にファーラー位で楽に座らせ、右腕の前腕部および上腕部にそれぞれ圧力付与手段１０および電気刺激付与手段２０を装着した。圧力付与手段１０のカフ本体１２は、被験者５０の右上肢５６，５８の前腕に装着した。また、電気刺激付与手段２０の導子部２２は、被験者５０の右上腕二頭筋の筋腹を挟むよう、筋頭および筋尾の近傍にそれぞれ装着するようにした。そして、安静状態にある被験者５０に対し、下記の条件で圧迫刺激および電気刺激を付与した。
　なお、血管内皮機能改善装置１による圧迫刺激および電気刺激は、下記ａ～ｃを繰り返し、全体で３０分間付与するものとした。なお、（ｂ）カフによる圧迫刺激は、加圧解除後に加圧力がゼロとなるまで若干の時間を要する形態であったため、（ｃ）電気刺激の付与当初は、除圧中の加圧力と電気刺激とが同時に付与された状態であった。
　ａ）休止（２０秒間）
　ｂ）圧迫刺激（圧迫強度：２０％ＭＶＣ，１０秒間）
　ｃ）電気刺激（刺激強度：ＳＢＰ＋２０ｍｍＨｇ，１０秒間）
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表２に示したように、３名の被験者のうち２名について、血管内皮機能改善装置による処置後に％ＦＭＤ値が１％以上増加したことが確認された。特に被験者Ａについては、３％以上増加したことが確認された。また、Ｌ－ＦＭＣを考慮した％ＦＭＴＤ値については、全ての被験者で値が１～２％程度増加したことが確認された。
　以上の結果から明らかなように、ここに開示される血管内皮機能改善装置およびその技術によると、動脈血管内皮機能を急性的に改善し得ることがわかった。また、このような動脈血管内皮機能の改善処置は、随意運動を行うことなく、安静にしている生体へ、その個体に応じて過度な負担なく施すことができる。したがって、当業者であれば、例えば、上肢や下肢の運動が制限されている患者や傷病者、特に、自立しての歩行が困難な患者や傷病者に対して、動脈血管内皮機能を効果的に改善し得ることがわかる。
　また、上記実施形態では、僅か３０分間の処置により血管内皮機能が改善されている。この血管内皮機能の改善処置を継続的に施すことで、更なる改善効果が恒久的に得られることが予想できる。かかる技術は、例えば、動脈硬化や心臓疾患の予防および治療等に有用に活用できるものと考えられる。
　以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。
　また、本発明は、以上の記載から明らかなとおり、以下の構成も含み得る。
１．生体の一部の動脈に対して血流を阻害する圧力を付与する圧力付与手段と、前記圧力が付与される部位よりも中枢側において前記動脈を含む筋肉に対して当該筋肉の収縮を誘発し得る電気刺激を付与する電気刺激付与手段と、を備える血管内皮機能改善装置。
２．前記圧力付与手段は、前記動脈に対して加圧を行う加圧期間と、前記加圧が解放されている休止期間と、により間欠的に圧力を印加し、前記電気刺激付与手段は、前記休止期間の少なくとも一部の期間に前記筋肉に対して電気刺激を印加するよう構成されている、上記の血管内皮機能改善装置。
１　血管内皮機能改善装置
１０　圧力付与手段
１２，１２Ｒ，１２Ｌ　カフ本体
１４　加圧ポンプ
１６　カフ圧制御手段
１８　第２電気刺激付与手段
２０　電気刺激付与手段
２２，２２Ｒ，２２Ｌ　導子部
２４　電源
３０　制御部
４０　固定具
４２　足置部
４４　ベルト部
４６　締付部
５０　被験者
５２，５４　下肢
５６，５８　上肢
１１０　ダム
１２０　ポンプ

Claims (25)

  1. 　生体の一部の動脈に対して血流を阻害する圧力を付与する圧力付与手段と、
    　前記動脈を含む筋肉に対して当該筋肉の収縮を誘発し得る電気刺激を付与する電気刺激付与手段と、
    を備え、
    　前記圧力付与手段は、前記動脈に対して加圧を行う加圧期間と、前記加圧が解放されている休止期間と、により間欠的に圧力を印加し、
    　前記電気刺激付与手段は、前記休止期間の少なくとも一部を含む期間に前記筋肉に対して電気刺激を印加するよう構成されている、血管内皮機能改善装置。
  2. 　前記電気刺激付与手段は、前記圧力付与手段により圧力が付与される部位よりも中枢側において前記電気刺激を付与する、請求項１に記載の血管内皮機能改善装置。
  3. 　前記動脈に印加される圧力は、収縮期血圧をＳＢＰとするとき、血圧が（ＳＢＰ＋１０）～（ＳＢＰ＋５０）ｍｍＨｇの範囲となるように設定される、請求項１または２に記載の血管内皮機能改善装置。
  4. 　前記筋肉に付与される電気刺激は、等尺性最大筋力の５～３０％の運動を誘発する刺激強度に設定される、請求項１～３のいずれか１項に記載の血管内皮機能改善装置。
  5. 　前記圧力付与手段は、前記加圧期間における加圧強度が経時変化するように前記圧力を付与し、
    　前記電気刺激付与手段は、前記加圧強度が最大となるときの圧力を最大圧力としたとき、前記最大圧力による加圧が行われたときよりも後で前記加圧期間が終了するまでの間に前記電気刺激を付与するよう構成されている、請求項１～４のいずれか１項に記載の血管内皮機能改善装置。
  6. 　前記電気刺激は、前記休止期間の開始とともに付与するよう構成されている、請求項１～５のいずれか１項に記載の血管内皮機能改善装置。
  7. 　前記電気刺激付与手段は、動脈を含む大筋群の周縁に装着可能であって、前記大筋群に前記電気刺激を付与するように構成されている、請求項１～６のいずれか１項に記載の血管内皮機能改善装置。
  8. 　前記圧力付与手段は、前記圧力が付与される部位に電気刺激を付与することができる第２電気刺激付与手段を備えている、請求項１～７のいずれか１項に記載の血管内皮機能改善装置。
  9. 　前記生体の一部が生体の四肢のいずれか１肢以上を含むとき、
    　さらに、固定具を備え、
    　前記固定具は、前記四肢の少なくともいずれか一肢を固定することで前記電気刺激による前記四肢の反射運動を抑制するよう構成されている、請求項１～８のいずれか１項に記載の血管内皮機能改善装置。
  10. 　前記加圧期間は、５秒乃至１５秒の間で定められるいずれかの時間であって、
    　前記休止期間は、１５秒乃至４５秒の間で定められるいずれかの時間である、請求項１～９のいずれか１項に記載の血管内皮機能改善装置。
  11. 　前記加圧期間と前記休止期間とによる間欠的な加圧は、５分間以上行われるように構成されている、請求項１～１０のいずれか１項に記載の血管内皮機能改善装置。
  12. 　前記生体の一部は、左右の上肢および左右の下肢からなる群から選択される少なくとも一つである、請求項１～１１のいずれか１項に記載の血管内皮機能改善装置。
  13. 　生体の血管内皮機能を改善するための刺激制御方法であって：
    　前記生体の一部の動脈に対して血流を阻害する圧力を付与すること；
    　前記動脈を含む筋肉に対して当該筋肉の収縮を誘発し得る電気刺激を付与すること；
    を包含し、
    　前記圧力は、前記動脈に対して加圧を行う加圧期間と、前記加圧が解放されている休止期間と、により間欠的に付与し、
    　前記電気刺激は、前記休止期間の少なくとも一部を含む期間に付与する、刺激制御方法。
  14. 　前記電気刺激は、前記圧力が付与される部位よりも中枢側に付与する、請求項１３に記載の刺激制御方法。
  15. 　前記圧力は、収縮期血圧をＳＢＰとするとき、血圧が（ＳＢＰ＋１０）～（ＳＢＰ＋５０）ｍｍＨｇの範囲となるように付与する、請求項１３または１４に記載の刺激制御方法。
  16. 　前記電気刺激は、等尺性最大筋力の５～３０％の運動を誘発する刺激強度となるよう付与する、請求項１３～１５のいずれか１項に記載の刺激制御方法。
  17. 　前記圧力は、前記加圧期間における加圧強度が経時変化するように付与し、
    　前記電気刺激は、前記加圧強度が最大となるときの圧力を最大圧力としたとき、前記最大圧力による加圧が行われたときよりも後で前記加圧期間が終了するまでの間に付与する、請求項１３～１６のいずれか１項に記載の刺激制御方法。
  18. 　前記電気刺激は、前記休止期間の開始とともに付与する、請求項１３～１６のいずれか１項に記載の刺激制御方法。
  19. 　前記電気刺激は、動脈を含む大筋群に付与する、請求項１３～１８のいずれか１項に記載の刺激制御方法。
  20. 　前記圧力が付与される部位に、第２の電気刺激を付与する、請求項１３～１９のいずれか１項に記載の刺激制御方法。
  21. 　前記生体の一部が四肢のいずれか１肢以上を含むとき、
    　固定具により前記四肢の少なくともいずれか一肢を固定することで前記電気刺激による前記四肢の反射運動を抑制する、請求項１３～２０のいずれか１項に記載の刺激制御方法。
  22. 　前記加圧期間は、５秒乃至１５秒の間で定められるいずれかの時間であって、
    　前記休止期間は、１５秒乃至４５秒の間で定められるいずれかの時間である、請求項１３～２１のいずれか１項に記載の刺激制御方法。
  23. 　前記加圧期間と前記休止期間とによる間欠的な加圧を５分間以上行う、請求項１３～２２のいずれか１項に記載の刺激制御方法。
  24. 　左右の上肢および左右の下肢からなる群から選択される少なくとも一つの部位に、前記圧力の付与と前記電気刺激の付与を行う、請求項１３～２３のいずれか１項に記載の刺激制御方法。
  25. 　生体の血管内皮機能を改善する方法であって：
    　前記生体の一部の動脈に対して血流を阻害する圧力を付与すること；
    　前記動脈を含む筋肉に対して当該筋肉の収縮を誘発し得る電気刺激を付与すること；
    を包含し、
    　前記圧力は、前記動脈に対して加圧を行う加圧期間と、前記加圧が解放されている休止期間と、により間欠的に付与し、
    　前記電気刺激は、前記加圧期間における最大圧力による加圧が行われたときよりも後で、かつ、当該加圧期間に続く前記休止期間が終了するまでの少なくとも一部の期間に付与する、血管内皮機能の改善方法。
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