(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上側及び下側大腿四頭領域を覆うようになっているガーメントと、
前記ガーメント上の少なくとも３つの固着された電気接触子に接続可能であって、パルス列の形態で筋肉刺激電流を発生させるための刺激装置とを備えており、
前記ガーメントは、治療されるべき前記上側及び下側大腿四頭領域に対する当該ガーメントの正確な且つ繰り返し可能な位置決めを確保するために使用者の特定の解剖学的特徴と位置決め手段とともに使用する際一致するように、１つの固着された電気接触子が大腿四頭部の上方線維を覆い、２つの固着された電気接触子が膝蓋に近い大腿四頭部の下方線維を覆うように成形され、
前記刺激装置は、さらに、前記少なくとも３つの固着された電気接触子間に刺激パルスを選択的に差し向ける制御手段を有し、
前記制御手段は、前記少なくとも３つの固着された電気接触子間において異なる経路に差し向けることが可能な刺激パルスを有するパルスシーケンスを生成するために、前記固着された電気接触子から任意のサブセットを選択して１つの電極とし、前記固着された電気接触子から他のサブセットを選択して前記１つの電極とは反対の極性の電極とするソフトウエア制御によって、固着された電気接触子の異なる選択を実行する
ことを特徴とする脚の筋肉に電流を付与する装置。
【請求項２】
前記ガーメントは、大腿四頭部に対する当該ガーメントの正確な且つ繰り返し可能な位置決めを助けるために１つまたはそれ以上の基準線で印されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記刺激装置は、前記ガーメントが左脚用または右脚用ガーメントのいずれであるかを検出することができることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記ガーメントは、膝蓋の頂部と一致するように遠位端部に弧状の縁部を有していることを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つの項に記載の装置。
【請求項５】
少なくとも１つの基準線は、膝蓋の中心から上方に延びる想像上の線と整合可能であることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項６】
前記ガーメントは、下側ガーメントおよび上側ガーメントよりなり、下側ガーメントはその皮膚側表面に少なくとも３つの固着された電気接触子を有しており、この電気接触子は、反対側の表面における対応する固着された電気接触子に導電的に接続されており、これらの接触子は上側ガーメント上の接触子に導電的に接続されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１つの項に記載の装置。
【請求項７】
前記下側ガーメントに固着されて前記下側ガーメントを通って延びているスタッドファスナは、前記下側ガーメントと前記上側ガーメントとの電気接続を提供することを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記下側ガーメント上の固着された各電気接触子は皮膚係合電極に導電的に接続可能であることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項９】
４つの固着された電気接触子が用いられていることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
少なくとも１の皮膚係合電極は他の皮膚係合電極とは異なる表面積を有していることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記皮膚係合電極の総合表面積は少なくとも３００ｃｍ２であることを特徴とする請求項８ないし請求項１０のうちのいずれか１つの項に記載の装置。
【請求項１２】
最も大きい表面積を有する前記皮膚係合電極は上側大腿四頭部を横切って延びることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
残りの前記皮膚係合電極のうちの少なくとも１つは股筋中間部の下側線維の少なくとも一部を覆うことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
残りの前記皮膚係合電極のうちの少なくとも１つは大腿四頭部の横方向線維の少なくとも一部を覆うことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
前記皮膚係合電極のうちの１つは概ね曲がった形状であることを特徴とする請求項９ないし請求項１４のうちのいずれか１つの項に記載の装置。
【請求項１６】
前記皮膚係合電極のうちの少なくとも１つは形状が概ね矩形であることを特徴とする請求項９ないし請求項１５のうちのいずれか１つの項に記載の装置。
【請求項１７】
使用者による前記皮膚係合電極の正確な位置決めを助けるために、前記下側ガーメントの皮膚側表面は各皮膚係合電極の形状に対応する基準線を有することを特徴とする請求項９ないし請求項１６のうちのいずれか１つの項に記載の装置。
【請求項１８】
前記固着された電気接触子は脚の筋肉を横切る電流経路を設定するために周方向に変位されていることを特徴とする請求項請求項１ないし請求項１７のうちのいずれか１つの項に記載の装置。
【請求項１９】
各刺激パルスは多数の割当時間に分割可能であり、異なる固着された電極の選択が、各割当時間ごとにソフトウエア制御下で行なわれることができることを特徴とする請求項１ないし請求項１８のうちのいずれか１つの項に記載の装置。
【請求項２０】
前記制御手段は、前記刺激パルスの持続期間と、前記皮膚係合電極間の前記刺激パルスの順序決めとを制御するための使用者によりプログラミング可能なソフトウエアを有していることを特徴とする請求項１ないし請求項１９のうちのいずれか１つの項に記載の装置。
【請求項２１】
前記制御手段は、中間および横方向の大腿四頭筋肉に付与される電流がそれぞれ中間および横方向のつまみボタンにより制御可能であるように、使用者がつまみボタンをガーメントにマッピングすることができる使用者によりプログラミング可能なソフトウエアを有していることを特徴とする請求項１ないし請求項２０のうちのいずれか１つの項に記載の装置。
【請求項２２】
前記刺激装置と前記ガーメント上の前記固着された電気接触子との接続は使用者により予め設定され、変更不可能であることを特徴とする請求項１ないし請求項２１のうちのいずれか１つの項に記載の装置。
【請求項２３】
前記刺激装置と前記ガーメント上の前記固着された電気接触子との接続はガーメント自身内で一体化されていることを特徴とする請求項１ないし請求項２２のうちのいずれか１つの項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、神経筋肉系統に電流を付与する装置に係り、筋肉に、特に、排他的ではないが、大腿四頭筋肉に電流を付与するための神経筋肉系統に電流を付与する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大腿四頭筋肉の電気的刺激は周知である。大腿四頭部は膝の手術後にリハビリすべき最も重要な筋肉である。大腿四頭部は膝の最も強い伸筋であり、外科手術後にその収縮の力を向上させることにより、結果的に、歩行に携われる他の筋肉のリハビリを助けることになる。
【０００３】
大腿四頭部の股筋中間部成分は歩行の早期段階において膝蓋を安定化する。膝の外科手術後、この筋肉の反射抑制が生じるだけではなく、患者の自己受容フィードバックを妨げる関節受容器の活動の一時的な乱れも生じる。従って、大腿四頭筋肉は、安定性を助けるためにこの抑制を解消する追加の助成および早期リハビリを必要とする。
【０００４】
大腿四頭部は大腿部の前方の大きな筋肉であるが、患者のサイズに応じて適切に寸法決めされた電極を正確に位置決めし、かくして効果的な電気的刺激を確保するためには、臨床専門家の知識が必要とされる。専門家は、刺激ユニットからの正確なチャンネルが右足または左足における正確な電極に接続されることを確保しなければならない。身体への電極の付設のためにファイルセーフガーメントを製造する以前の試みは、慣例のリード配線装置と比較してより有利な電極付設方法を提供することに成功したが、未だに、初期の設定段階に専門家の助成が必要とされていた。
【０００５】
ガーメントの使用者の適用における繰返し性に関して、更なる問題が存在している。これは、しばしば不適切である。何故なら、特にガーメントが移動関節に設置される場合、日ごとの電極設置の位置のわずかなずれが刺激の効果性を変えてしまうからである。
【０００６】
多くの筋肉群は冠状平面を横切る身体の他方の側に対称群を有している。これらの筋肉群は互いに鏡像であり、従って、電極の設置はこれを考慮すべきである。これは、以前、鏡像ガーメントを製造することにより、或いは既存のガーメントを裏返すことによって、あるガーメントで達成された。刺激ユニットおよび配線がガーメントにおいて一体化されている場合、このような解決策は実用的ではない。何故なら、使用者が刺激装置電極との必要な接続を変更することを必要とし、かくして間違いの機会を生じるからである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は前述の問題のうちの１つまたはそれ以上を解消することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、使用者の身体の一部を覆うようになっているガーメントと、前記ガーメント上の少なくとも１つの電気接触子に接続可能であって、刺激電流を発生させるための刺激装置とを備えており、ガーメントは、治療されるべき特定の神経筋肉領域に対するガーメントの正確な且つ繰り返し可能な位置決めを確保するために特定の解剖学的特徴（解剖学的構成）と一致するように成形されていることを特徴とする神経筋肉系統に電流を付与する装置が提供される。
【０００９】
本発明の第２の態様によれば、使用者の身体の一部を覆うようになっているガーメントと、前記ガーメント上の少なくとも１つの電気接触子に接続される受信装置とを備えており、ガーメントは、監視されるべき特定の神経筋肉領域に対するガーメントの正確な且つ繰り返し可能な位置決めを確保するために特定の解剖学的特徴と一致するように成形されていることを特徴とする神経筋肉系統からの電気信号を受信する装置が提供される。
【００１０】
好ましくは、ガーメントは、特定の神経筋肉領域に対するガーメントの正確な且つ繰り返し可能な位置決めを助けるために１つまたはそれ以上の基準線で印されている。
【００１１】
好ましくは、神経筋肉領域は大腿四頭筋肉であり、解剖学的特徴は膝蓋である。
【００１２】
好ましくは、刺激装置は、左足または右足ガーメントであるかを定めるためにガーメントと相互作用可能であるようになっている。
【００１３】
好ましくは、刺激装置は、膝蓋の頂部と一致するように遠位端部に弧状の縁部を有している。
【００１４】
好ましくは、基準線は膝蓋の中心から上方に延びる想像上の線と整合可能である。
【００１５】
好ましくは、ガーメントは下側ガーメントおよび上側ガーメントよりなり、下側ガーメントはその皮膚側表面に少なくとも１つの電気接触子を有しており、この電気接触子は、反対側の表面における１つまたはそれ以上の対応する電気接触子に導電的に接続されており、これらの接触子は上側ガーメント上の接触子に導電的に接続されている。
【００１６】
好ましくは、下側ガーメントと上側ガーメントとの電気接続は、下側ガーメントに固定されて下側ガーメントを通って延びているスタッドファスナにより行なわれている。
【００１７】
好ましくは、複数の電気接触子が下側ガーメントに設けられている。
【００１８】
好ましくは、下側ガーメント上の各電気接触子は１つまたはそれ以上の皮膚係合電極に導電的に接続可能である。
【００１９】
好ましくは、各皮膚係合電極は使用者により交換可能である。
【００２０】
好ましくは、４つの皮膚係合電極が用いられている。
【００２１】
好ましくは、少なくとも１の皮膚係合電極は他の皮膚係合電極とは異なる表面積を有している。
【００２２】
好ましくは、電極の総合表面積は少なくとも３００ｃｍ２である。
【００２３】
好ましくは、最も大きい表面積を有する電極は上側大腿四頭部を横切って延びる。
【００２４】
好ましくは、残りの電極のうちの少なくとも１つは股筋中間部の下側線維の少なくとも一部を覆う。
【００２５】
好ましくは、残りの電極のうちの少なくとも１つは大腿四頭部の横方向線維の少なくとも一部を覆う。
【００２６】
好ましくは、皮膚係合電極のうちの１つは概ね曲がった形状である。
【００２７】
好ましくは、皮膚係合電極のうちの少なくとも１つは形状が概ね矩形である。
【００２８】
好ましくは、使用者による電極の正確な位置決めを助けるために、下側ガーメントの皮膚側表面に皮膚係合電極の印刷外郭線が設けられている。
【００２９】
好ましくは、皮膚係合電極は神経筋肉領域を横切る電流経路を設定するために周方向に変位されている。
【００３０】
好ましくは、刺激装置は、皮膚係合電極のうちの１つまたはそれ以上に刺激電流を選択的に差し向けるための制御手段を有している。
【００３１】
好ましくは、制御手段は、刺激パルスの持続期間と、皮膚係合電極間の刺激パルスの順序決めとを制御するための使用者によりプログラミング可能なソフトウエアを有している。
【００３２】
好ましくは、制御手段は、１つの電極を構成すべきガーメントにおける皮膚係合電極の任意のサブセットまたはすべてと、反対の電極としてのガーメントにおける残りの皮膚係合電極の任意の他のサブセットまたはすべてとを選択するための使用者によりプログラミング可能なソフトウエアを有している。
【００３３】
好ましくは、制御手段は、中間および横方向の大腿四頭筋肉に付与される電流がそれぞれ中間および横方向のつまみボタンにより制御可能であるように、使用者がつまみボタンをガーメントにマッピングすることができる使用者によりプログラミング可能なソフトウエアを有している。
【００３４】
好ましくは、上側ガーメント上の各接触子は第１態様の刺激装置に導電的に接続されている。
【００３５】
変更例として、上側ガーメント上の各接触子は第２態様の受信装置に導電的に接続されている。
【００３６】
好ましくは、ガーメントはフック／ループファスナにより使用者の身体に固着可能である。
【００３７】
好ましくは、ガーメントは左足または右足に使用するように構成可能である。
【００３８】
好ましくは、刺激装置と前記ガーメント上の少なくとも１つの電気接触子との接続は使用者により予め設定され、変更不可能である。
【００３９】
好ましくは、刺激装置と前記ガーメント上の少なくとも１つの電気接触子との接続は、それらがガーメント自身内で一体化されていることにより使用者により変更不可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】大腿四頭部に電流を付与するための装置（下側ガーメントおよび上側ガーメント）を示す図である。
【図２】下側ガーメントの内面および外面を示す図である。
【図３】上側ガーメントの内面および外面を示す図である。
【図４】足における交換可能な電極の位置決めを示す図である。
【図５】使用中の装置を示す図である。
【図６】装置の電極順序決めを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
添付図面を参照して本発明の実施形態を単に例として説明する。
【００４２】
図１は、基準線１４、１６を設けた下側ガーメント１２を備えていて、大腿四頭筋肉である神経筋肉系統に電流を付与する装置を示している。下側ガーメントの遠位端部１８には、弧状部分２０が設けられている。
【００４３】
用語の「神経筋肉」は、筋肉、筋肉部分、筋肉群、神経またはそれらの組合せを含むものと理解されるべきである。
【００４４】
従って、この装置は適切な解剖学的目標で明白に位置する。解剖学的位置決め手段および対応する解剖学的目標は、解剖学的位置決め手段に対する電極位置の変位の変化が異なるサイズの個人ごとに最小になるように選択されなければならない。これにより、異なる個人が共通の設計を最小の調整で使用し得る。
【００４５】
代表的には、有用な解剖学的基準が、「骨の」基準点により身体に設けられ、このような基準点に対する筋肉位置は個人個人の間で不変である。本発明によれば、筋肉および骨基準点はそれぞれ大腿四頭および膝蓋である。膝蓋は大腿四頭筋肉の種子骨であり、従って、効果的にこの筋肉の一部であることにより、その移動と直接関係がある。患者のサイズにかかわらず、大腿四頭の下方線維は大腿四頭腱を経て膝蓋に入り込んでいる。下方の横方向線維は膝蓋に対してすぐ上で横方向に入り込んでいる。股筋中間部は中間側で僅かに下方に入り込んでいる。
【００４６】
従って、大腿四頭電極で助成するようにガーメントを設計する場合（図１参照）、下記の組合せが２つの軸線における正しい位置を確保することがわかった。（i）膝蓋の上部分に対応する弧状の縁部２０を備えた解剖学的位置決め手段、および（ii）膝蓋曲線の中間点を通り、且つ大腿部の中間線に沿った基準線１６。
【００４７】
当業者には、足への下側ガーメント１２の取付けと、基準線１６および弧状部分２０の助成による下側ガーメントの位置決めとを、専門家のいずれの助けなしに使用者により行なうことができることはわかるであろう。
【００４８】
図２は、右足に使用するようになっている下側ガーメントの内面（皮膚側面）３０および外面３２の両方を示している。（図４を参照して後で論述する）皮膚に接触するための交換可能な電極Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの形状に対応して、基準線３４が内面３０に設けられている。また、別の基準線３６が内面３０に設けられている。これらの基準線３４は、外面３２に見えるようになっていないが、明確のために鎖線３４として図２に示されている。
【００４９】
下側ガーメントの内面３０には、電気接触子３８が設けられており、これらの電気接触子３８は外面３２上の対応する電気接触子４０に導電的に接続されている。
【００５０】
下側ガーメントのいずれの側にも、ベルクロ（登録商標）ストラップ（すなわち、フック／ループファスナ）４２が設けられており、その下端部には、（図１における参照数字２０に対応する）弧状部分４４が設けられている。
【００５１】
使用の際、使用者の皮膚に接触するための交換可能な電極を、基準線３４の助成により下側ガーメントの皮膚側表面に位置決めする。或る使用者では（すなわち、他の特定の要件の使用者のサイズのため）、交換可能な電極Ａ、Ｄは別の基準線３６と一致するように位置決めされる。
【００５２】
次いで、ベルクロ（登録商標）ストラップ４２を大腿部のまわりに巻き付けて固着し、弧状の部分４４を膝蓋の頂部と整合させることによって下側ガーメントを使用者の足に取付ける。従って、内面３０上の電気接触子３８は大腿四頭筋肉にわたって使用者の皮膚に接触している交換可能な電極と電気接触する。交換可能な電極は相手の接触子または導電性接着剤層により接触子３８に電気的に接続する。
【００５３】
接触子３８は下側ガーメントの外面３２の接触子に電気的に接続される。電気接触子３８、４０は、好ましくは、下側ガーメントの布に固定されてこの布を通って延びている導電性スタッドファスナよりなる。スタッドファスナの平らな表面は内面３０に現われており、スタッドファスナの雄または雌部分は外面３２に現われている。
【００５４】
基準線３４、３６および電気接触子３８は、ガーメントを肢に付けて整合させると、適切なサイズ、形状、配向および電気接続の電極が肢に位置決めされるように、解剖医学的特徴と一致するように位置決めされる。
【００５５】
図３は、図１および図２の下側ガーメントに着用される上側ガーメントの内面５０および外面５２の両方を示している。内面５０には、刺激装置５６に電気的に接続されるスタッドファスナ５４が設けられている。刺激装置を制御するための制御手段５８が、上側ガーメントの外面５２に設けられている。
【００５６】
使用の際、上側ガーメントを下側ガーメントにそれらの夫々のスタッドファスナ５４、４０を介して取付ける。それにより、刺激装置５６と使用者の皮膚上の交換可能な電極との間に導電経路が形成される。
【００５７】
上側ガーメントは刺激装置の電子機器およびバッテリを収容している可撓性の布囲い体である。制御手段５８は、上側ガーメントの外面５２に位置決めされている一体の液晶ディスプレー（ＬＣＤ）およびボタン制御パネルを有している。使用者用つまみは、中間および横方向の筋肉のための２つの上方および下方つまみを含む。刺激装置は、左または右の下側ガーメントに作用しているかに応じてこれらのつまみを内部で再マッピングする。例えば、左の下側ガーメントにおいては、最も右側の振幅つまみが中間筋肉の強さを設定し、右の下側ガーメントにおいては、中間筋肉の強さを設定するのは最も左側の振幅つまみである。これは、横方向の筋肉の前に中間筋肉を回復するのに筋肉活動の順序決めが必要とされる場合に特に重要である。
【００５８】
図４は、下側ガーメント内に位置決め可能であり、使用の際、使用者の皮膚に接触する４つの交換可能な電極Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを示している。この図は、使用者の指示に従って下側ガーメントを付けるときに、各電極が代表的には右足に位置する場合を示している。電極Ａは上側大腿四頭領域を覆い、電極Ｂ、Ｃはともに下側大腿四頭領域を覆う。電極Ｃは中間に位置し、電極Ｂはもっと中央に位置し、横方向に延びる。電極Ｄは曲がった形状を有しており、大腿四頭のより横方向の線維を回復するように位置決めされる。
【００５９】
電極Ａ：これは図示のように上側大腿四頭を横切って延びるように位置決めされる（丸い角部を有する）２０ｃｍ×１０ｃｍの矩形の形状の大きい電極である。この電極は、中間大腿部位置マークの両側に等距離延び、その下縁部は先に述べた膝蓋位置決め弧状部分の中間点から２０ｃｍずらされている。背の高い使用者に対処するために、膝蓋マークから２２ｃｍのところである電極Ａのための別の位置も設けられている。この電極はほぼ１９６ｃｍ２の表面積を有している。
【００６０】
電極Ｂ：この電極は、膝蓋に近い大腿四頭筋肉の横方向部分を横切って延びるように位置決めされる（丸い角部を有する）１０ｃｍ×７．５ｃｍの矩形の形状である。この電極の大きい方の中間線は、膝蓋マークから７ｃｍであり、小さい方の中間線はガーメント上の中間線位置決めマークから横方向に４ｃｍずらされている。この電極はほぼ７４ｃｍ２の表面積を有している。
【００６１】
電極Ｃ：この電極は、膝蓋に近い大腿四頭筋肉の中間部分に沿って延びる（丸い角部を有する）１４ｃｍ×６．５ｃｍの矩形の形状である。電極の大きい方の中間線はガーメント上の中間線位置決めマークから６ｃｍずらされており、電極の小さい方の中間線は大腿四頭位置決め縁部から７ｃｍずらされている。この電極はほぼ８２ｃｍ２の表面積を有している。
【００６２】
電極Ｄ：これは、上肢に横方向に位置する小さい電極である。この電極は、好ましくは形状が曲がっており、右足または左足に使用されることができる。この電極はほぼ５７ｃｍ２の表面積を有している。より大きい周囲寸法の大腿部に対処するために、電極用の別のもっと横方向の位置がガーメントに設けられている。
【００６３】
この非限定的な例では、４つすべての電極の合計面積はほぼ４１０ｃｍ２である。しかしながら、電極の寸法が変えられることができ、代表的には、３００ｃｍ２より大きいことはわかるであろう。これらの電極は皮膚のところの最小電流で目標の筋肉を回復するほどの大きさである。大腿部の前面のほとんどが電極のうちの１つまたは他の電極により覆われることは明らかであり、これは、より正確な設置を必要とする非常に小さい電極を好む確立された実施とは非常に異なる。これらの非常に大きい表面積の電極の使用は、皮膚のところの電流密度を最小にしながら、最大数の筋肉線維を回復するのに好首尾であるとわかった。
【００６４】
身体の適所にあるときの電極の相対サイズおよび位置が生じられることができる電流経路を定める。電極が平らな身体表面に設置されると、電場の侵入は、電極が湾曲表面に設置されるときほど良好ではない。身体構造を横断する電流経路を確立する電極位置を選択することにより、より深い組織の刺激を達成することができる。大腿部は、簡単に言えば、長さに沿った僅かな曲率を有するが、周囲のまわりに高い曲率を有する円筒形の形態である。従って、１つの電極を、前方大腿部中間線のところに位置決めされる他の電極から周方向にずらして位置決めすることにより、より深い侵入を達成する。関連した解剖学的マーカーに対するこのずれの適切な寸法決めにより、選択された神経が刺激されることが確保される。
【００６５】
交換可能な電極の好適な位置決めは下記の如くである。１つの大きい電極が、大腿四頭部の上方線維および大腿部神経（およびその枝部）覆う。２つの下方の電極は、遠位の大腿四頭線維を覆う。内側の下方電極は、股筋中間部の下方線維を覆うように寸法決めされ且つ成形されている。これにより、リハビリの一部のためにこの筋肉において別々に区分するオプションが得られる。第４の電極は外側の横方向の電極であり、大腿四頭部の末端の横方向線維に位置し、その主な機能は電極の組合せからのインパルスを異なる方向に向けることである。この電極は前方大腿部中間線から周方向にずらされており、他の電極のうちの幾つか或いはすべてと共に使用される場合、大腿部を横断する電流経路を生じ、それにより、より深い組織を刺激する。これにより、筋肉内の非常に様々な線維のリハビリを行なうことができる。
【００６６】
これらの電極の大きい表面積は、皮膚の電流密度が減少されるので、より快適な収縮を見込んでいる。更に、これにより、個人個人の間の電極の位置決めの正確な調整の必要性を減じている。
【００６７】
図５は、使用者が大腿四頭筋肉の刺激を制御することができる使用中の装置を示している。
【００６８】
この装置は一体化刺激装置を有する上側ガーメントを備えており、一体化刺激装置は、一体化電子機器と、ＬＣＤディスプレーと、使用者用つまみと、バッテリとを有している。電気接続の一体化性質は、使用者が刺激装置の端子と各交換可能な電極との個々の接続を行なう必要がないことを意味している。電気接続を選択するための要件を除去することは別として、このような装置は、接続を入れ換え、そして使用者用つまみおよびディスプレー要素をマッピングすることにより左足と右足との間で自動的に変更することができる。
【００６９】
装置は簡単な単一または２チャンネル式刺激装置で作用してもよいが、後でより十分に説明するように、装置が進歩された刺激装置に接続されることが好ましい。これにより、１つの電極として（すなわち、陰極として）の電極の任意のサブセットおよび他の電極として（すなわち、陽極として）の任意の他のサブセットを選択し得、従って、大腿部を通る電流経路の選択を生じる。
【００７０】
慣例の電気筋肉刺激（ＥＭＳ）装置の成果は、身体における配列電極の相対位置と、刺激装置における信号源への正しい接続とにより決まる。いずれかの間違いがあると、身体における電流経路が意図したものと完全に異なってしまう。この理由で、これらの技術は人の間違いを起こしがちな慣例の露出リード線系統での一般使用には適していない。
【００７１】
本装置は、電気位置決め手段と、一体化したいたずら防止ガーメント内の電極接続手段とを設けることによってこの問題を解決している。電極の選択およびそのタイミングは下記の如くである。
【００７２】
好適な装置は４つの交換可能な刺激電極で作動する一体化２チャンネル式電子筋肉刺激ガーメントを有している。好ましくは、刺激信号は、一定電流制御下で作動する相間間隔を有する対称２相パルスを利用している変調パルス列の形態をとっている。各刺激パルスは割当時間と呼ばれる多数の時間部分に分割されてもよく、異なる電極の選択は各割当時間ごとにソフトウエア制御下で行なわれることができる。
【００７３】
この解決手段の一般的効果は、個々の電極の面積を組合わせることにより大きい効果的な電極面積を達成することである。これにより、一定の刺激電流レベルのために皮膚の電流密度を低減する。異なる電極の選択でパルスを割当時間に分割する効果は、各電極で見られる相電荷を変化させ、従って、各電極と関連された刺激の強さを変化させることである。
【００７４】
電極が組合されて陽極または陰極を形成する場合、皮膚における電流密度が低減され、それにより電極のうちのたった１つを使用する状況と比較して、皮膚の感覚を減じる。
【００７５】
陽極および陰極は等しくない面積を有する陽極セットおよび陰極セットを備えている回路が作成されることができる。従って、下側の面積群についての電流密度は高い方の面積群についてのものより高い。
【００７６】
電極が組合されて陽極または陰極を形成する場合、大腿四頭領域における電流の空間分布は、より大きい電極面積にわたる電流の分布のために変化される。
【００７７】
この装置は規定された設計面積および形状を有する所定の電極で作動する。従って、電極間の電流密度および電流分布は制御されるが、使用者により変更されることができない。最も悪い場合、使用者は悪いサイズまたは形状の電極を下側ガーメントにおける悪い位置に適用してしまう。この最も悪い場合、最大の電流密度はやはり設計限度を超えることができないが、刺激の効果性はどうしても低減される。使用者は、電極に出力される刺激信号の順序決めの後、電極への接続を変更することができない。従って、間違いの機会は大いに減じられる。
【００７８】
図６における表１および表２は電極の順序決めの例を示している。「Ｈ」は期間の間の電極源の電流を示しており、「Ｌ」は電極シンクを示しており、「Ｘ」は電極が期間の間に使用されていないことを示している。
【００７９】
装置の作動の一例では（表１を参照）、チャンネル１（ＣＨ１）は１００μＳの刺激パルス相持続時間（Ｄｕｒｅｔｉｏｎ）を有しており、一貫した電極パターンが全体にわたって維持される。電極Ａ、Ｂ、Ｄが電子的に組合されて単一の電極を構成しており、反対の極として電極Ｃが選択されている。これは、Ｃと比較して、Ａ、Ｂ、Ｄにおける電流密度を低減し、それにより中間大腿四頭部の相対刺激を筋肉群の残部と比較して増大する効果がある。
【００８０】
一方、チャンネル２（ＣＨ２）は、それぞれ３００μＳおよび１００μＳの２つの割当時間（ＴＳ、Ｔｉｍｅｓｌｏｔ）に分割されている４００μＳのパルス相持続時間を有している。初めの割当時間のための電極選択パターンは、電極Ｂ、Ｃを単一の電極として分類しており、電極Ａを反対極の電極としている。電極Ｄは初めの割当時間では接続されていない。この選択は、上側大腿四頭部のところの単一の大きい電極とともに作動する単一の大きい電極を下側大腿四頭部に生じている。第２の割当時間のみに、電極Ａ、Ｄが選択される。これにより、刺激信号を横方向の電極Ｄに向けて筋肉収縮に対する横方向の要件を増大する。従って、チャンネル２は、一般に、筋肉の横方向成分に向かうバイアスで大腿四頭部を刺激する。
【００８１】
チャンネル１およびチャンネル２のための電極駆動パターンは、右足上側ガーメントに取付けられたとき、左手振幅つまみにより、左足下側ガーメントに取付けられたとき、右手振幅つまみによりチャンネル１が作動可能であるように、ソフトウエアにより自動的に変更される。このように、筋肉の中間部分は常に中間振幅つまみにより治療可能であり、横方向筋肉群は常に横方向振幅つまみにより治療可能である。
【００８２】
各電極における電流パターンとともに電極を順序決めする更なる例が、下側に示される各電極のための対応する電流パターンとともに図６における第２の表に設けられている。（電流パターンは時間または電流振幅のいずれにおいても一定の比率ではない）
【００８３】
本発明の範囲を逸脱することなしに種々の変更例および改良例を行なうことができる。
【００８４】
例えば、膝蓋の形状と一致する弧状部分の変更例は下側ガーメントの遠位端部のところのドーナツ形のロケータであることができる。しかしながら、この設計は、膝添え木付きに任意の大腿部ガーメントに関しては、膝関節が曲がるときに下側ガーメントを近位方向に引張る傾向がある。
【００８５】
一方が右足用、他方が左足用の下側ガーメントの２つの形態を設けることができる。いずれの種類にも、同じ列のスタッドファスナが設けられるが、異なるサブセットの接触子が左および右用形態に使用される。下側ガーメントは、２つの別な位置のうちの一方に１つのスタッドファスナを電気的に繋ぐことにより左用または右用に工場構成されている。これにより、刺激装置の電子機器が、どちらの下側ガーメントが接続されているかを検出し、それにより適切な信号をスタッドファスナの各要素に差向けることができる。変更例として、未使用のスタッドファスナは絶縁カバーで絶縁されることができる。
【００８６】
好適な装置は、一体化刺激装置を有する上側ガーメントを備えているが、種々の従来の電気刺激ユニットとともに使用するようにすることもできる。例えば、スタッドファスナ接触子で終わっているリード線を使用して、簡単な単一または２チャンネル式刺激装置を適切な電極に接続することができる。一般的な大腿四頭部のリハビリのためには、両チャンネルが使用される。
【００８７】
医者が股筋中間部の特別のリハビリにおいて区分することが必要である場合、中間チャンネルが単独で使用される。両方のチャンネルを使用する場合、大腿四頭部の大部分の残部の前に股筋中間部の収縮をもたらす不履行特徴がある。これは、不安定な膝蓋を持つ人には特に有用である。膝蓋が位置ずれしがちであるなら、これは不変的に横方向である。この実施の形態では、膝蓋は内方、次いで外方に僅かに引張られて膝蓋の安定性を確保する。
【００８８】
前記の電極構成は幾つかの利点を有するが、従来の丸いおよび／または矩形の形状の小さい電極を使用することも可能である。それでも、前記の解剖学的基準手段（すなわち、膝蓋位置弧状部分）を有する適当なガーメントにより、かかる電極の正確な位置が達成されることができる。この装置は、少なくとも１つの電極を有してもよく、また位置決め手段に基準を合わせればすべて正確に位置する電極の列を有してもよい。
【００８９】
ＴＥＮＳ、ＥＭＧなどのような電気治療または生物学的信号検出の任意の形態をこのガーメントに適用されることができる。実際、組合せ二重機能の刺激／受信装置（すなわち、本発明の第１および第２の態様）をガーメントに組み入れることができる。
【００９０】
位置決め表面の解剖学的特徴と、意図された筋肉、筋肉群またはこの群に対する神経との間に一定の関係があるならば、身体における他の筋肉群のためのガーメントもまた包含されることができる。これの例は、腓骨頭部のすぐ下の一般人の神経または上腕の中間顆の背後の尺骨神経の確実な位置を含む。また、筋肉が移動に伴って変位したり或いは等長収縮で単に短縮したりするかどうかいずれにしても、解剖学的特徴と筋肉の動きとの間に特定の関係があることができる。
更に、本願発明の請求項となり得る内容は、請求項との関係において記載すると下記の通りとなる。
＜請求項６＞
刺激装置は、膝蓋の頂部と一致するように遠位端部に弧状の縁部を有していることを特徴とする請求項４に記載の装置。
＜請求項７＞
基準線は、膝蓋の中心から上方に延びる想像上の線と整合可能であることを特徴とする請求項４ないし請求項６のうちのいずれか１つの項に記載の装置。
＜請求項８＞
ガーメントは、下側ガーメントおよび上側ガーメントよりなり、下側ガーメントはその皮膚側表面に少なくとも１つの電気接触子を有しており、この電気接触子は、反対側の表面における１つまたはそれ以上の対応する電気接触子に導電的に接続されており、これらの接触子は上側ガーメント上の接触子に導電的に接続されていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のうちのいずれか１つの項に記載の装置。
＜請求項９＞
下側ガーメントと上側ガーメントとの電気接続は、下側ガーメントに固定されて下側ガーメントを通って延びているスタッドファスナにより行なわれていることを特徴とする請求項８に記載の装置。
＜請求項１０＞
複数の電気接触子が下側ガーメントに設けられていることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の装置。
＜請求項１１＞
下側ガーメント上の各電気接触子は１つまたはそれ以上の皮膚係合電極に導電的に接続可能であることを特徴とする請求項８ないし請求項１０のうちのいずれか１つの項に記載の装置。
＜請求項１２＞
各皮膚係合電極は使用者により交換可能であることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
＜請求項１３＞
４つの皮膚係合電極が用いられていることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の装置。
＜請求項１４＞
少なくとも１の皮膚係合電極は他の皮膚係合電極とは異なる表面積を有していることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
＜請求項１５＞
電極の総合表面積は少なくとも３００ｃｍ２であることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の装置。
＜請求項１６＞
最も大きい表面積を有する電極は上側大腿四頭部を横切って延びることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
＜請求項１７＞
残りの電極のうちの少なくとも１つは股筋中間部の下側線維の少なくとも一部を覆うことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
＜請求項１８＞
残りの電極のうちの少なくとも１つは大腿四頭部の横方向線維の少なくとも一部を覆うことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
＜請求項１９＞
皮膚係合電極のうちの１つは概ね曲がった形状であることを特徴とする請求項１１ないし請求項１８のうちのいずれか１つの項に記載の装置。
＜請求項２０＞
皮膚係合電極のうちの少なくとも１つは形状が概ね矩形であることを特徴とする請求項１１ないし請求項１９のうちのいずれか１つの項に記載の装置。
＜請求項２１＞
使用者による電極の正確な位置決めを助けるために、下側ガーメントの皮膚側表面に皮膚係合電極の印刷外郭線が設けられていることを特徴とする請求項１１ないし請求項２０のうちのいずれか１つの項に記載の装置。
＜請求項２２＞
皮膚係合電極は神経筋肉領域を横切る電流経路を設定するために周方向に変位されていることを特徴とする請求項１１ないし請求項２１のうちのいずれか１つの項に記載の装置。
＜請求項２３＞
請求項１に従属する場合、刺激装置は、皮膚係合電極のうちの１つまたはそれ以上に刺激電流を選択的に差し向けるための制御手段を有していることを特徴とする請求項１１ないし請求項２２のうちのいずれか１つの項に記載の装置。
＜請求項２４＞
刺激信号は多数の割当時間で構成された変調パルス列の形態をとっており、異なる電極の選択が、各割当時間ごとにソフトウエア制御下で行なわれることができることを特徴とする請求項２３に記載の装置。
＜請求項２５＞
制御手段は、刺激パルスの持続期間と、皮膚係合電極間の刺激パルスの順序決めとを制御するための使用者によりプログラミング可能なソフトウエアを有していることを特徴とする請求項２４に記載の装置。
＜請求項２６＞
制御手段は、１つの電極を構成すべきガーメントにおける皮膚係合電極の任意のサブセットまたはすべてと、反対の電極としてのガーメントにおける残りの皮膚係合電極の任意の他のサブセットまたはすべてとを選択するための使用者によりプログラミング可能なソフトウエアを有していることを特徴とする請求項２３ないし請求項２５のうちのいずれか１つの項に記載の装置。
＜請求項２７＞
制御手段は、各電極で見られる相電荷を変化させて、各電極と関連された刺激の強さを変化させることができることを特徴とする請求項２４または請求項２５に記載の装置。
＜請求項２８＞
制御手段は、中間および横方向の大腿四頭筋肉に付与される電流がそれぞれ中間および横方向のつまみボタンにより制御可能であるように、使用者がつまみボタンをガーメントにマッピングすることができる使用者によりプログラミング可能なソフトウエアを有していることを特徴とする請求項２３ないし請求項２７のうちのいずれか１つの項に記載の装置。
＜請求項２９＞
請求項１に従属する場合、上側ガーメント上の各接触子は刺激装置に導電的に接続されていることを特徴とする請求項８ないし請求項２８のうちのいずれか１つの項に記載の装置。
＜請求項３０＞
請求項２に従属する場合、上側ガーメント上の各接触子は受信装置に導電的に接続されていることを特徴とする請求項８ないし請求項２７のうちのいずれか１つの項に記載の装置。
＜請求項３１＞
ガーメントはフック／ループファスナにより使用者の身体に固着可能であることを特徴とするいずれか１つの先行請求項に記載の装置。
＜請求項３２＞
ガーメントは左足または右足に使用するように構成可能であることを特徴とするいずれか１つの先行請求項に記載の装置。
＜請求項３３＞
刺激装置と前記ガーメント上の少なくとも１つの電気接触子との接続は使用者により予め設定され、変更不可能であることを特徴とするいずれか１つの先行請求項に記載の装置。
＜請求項３４＞
刺激装置と前記ガーメント上の少なくとも１つの電気接触子との接続はガーメント自身内で一体化されていることを特徴とする請求項３３に記載の装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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