(57)【要約】【課題】疲労感や痛みを低減することのできる電気刺激装置を提供する。【解決手段】電気刺激装置は、生体に装着する電極（第一電気刺激用電極３，第二電気刺激用電極４）と、電極３，４に印加するパルスを供給するパルス出力手段１２と、パルス出力手段１２を制御する制御部１５と、を備えている。制御部１５は、電極３，４に継続して印加される所定の数のパルスについて、パルスの周波数及び／又は強度を、一様分布又はガウス分布に基づいてランダムに変化させる。【選択図】図２
2019072329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体に装着する電極と、前記電極に印加するパルスを供給するパルス出力手段と、前記パルス出力手段を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記電極に継続して印加される所定の数の前記パルスについて、前記パルスの周波数及び／又は強度を一様分布又はガウス分布に基づいてランダムに変化させることを特徴とする電気刺激装置。
【請求項２】
複数の前記パルスが連続して出力される出力期間と前記パルスが出力されない休止期間とが交互に繰り返され、複数の前記出力期間に含まれる前記パルスの周波数及び／又は強度が一様分布又はガウス分布になっていることを特徴とする請求項１に記載の電気刺激装置。
【請求項３】
前記パルスの周波数及び／又は強度がランダムに変化するデータが配列されたテーブルを記憶する記憶手段を備え、前記データの分布は一様分布又はガウス分布になっており、前記制御部は、前記テーブルの前記データを順次参照して前記パルスの周波数及び／又は強度を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の電気刺激装置。
【請求項４】
前記制御部は、所定値以下となるように前記パルスの強度を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電気刺激装置。
【請求項５】
前記パルスを前記生体に印加して確認しながら、前記パルスの強度の最大値を設定可能であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電気刺激装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記パルスの周波数をガウス分布に基づいてランダムに変化させ、前記ガウス分布の±２σの範囲が、前記パルスの周波数の平均値の±３０％までの範囲であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電気刺激装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気刺激装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、麻痺した手足の機能向上を目的とした機能的電気刺激（ＦＥＳ：Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ）、疼痛緩和等を目的とした治療的電気刺激（ＴＥＳ：Ｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ）、筋力低下予防等を目的とした神経筋電気刺激（ＮＭＥＳ：Ｎｅｕｒｏｍｕｓｃｕｌａｒ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ）が知られており、特許文献１には、足関節周囲筋群の複数の各筋を個別に電気刺激を与える機能的電気刺激システムが記載されている。複数の筋を個別に刺激しているが、各筋に与えられる電気刺激のパルスの周波数は一定となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−９４３０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電気刺激のパルスの周波数が一定の場合、筋疲労が生じやすく、治療を受ける患者が疲労感や痛みを感じやすいという課題があった。
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、疲労感や痛みを低減することのできる電気刺激装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に係る本発明の電気刺激装置は、生体に装着する電極と、前記電極に印加するパルスを供給するパルス出力手段と、前記パルス出力手段を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記電極に継続して印加される所定の数の前記パルスについて、前記パルスの周波数及び／又は強度を一様分布又はガウス分布に基づいてランダムに変化させることを特徴とする。
【０００６】
この構成によれば、限局された運動単位だけを動員するのではなく、より広範囲にわたる運動単位を動員することになり、随意運動に近くなる。その結果、疲労感の軽減につながる。また、痛みや不快感が生じにくくなるため、より強い電気刺激を与えることができ、治療効果の向上や治療効率の向上が期待できる。
【０００７】
請求項２に係る電気刺激装置は、複数の前記パルスが連続して出力される出力期間と前記パルスが出力されない休止期間とが交互に繰り返され、複数の前記出力期間に含まれる前記パルスの周波数及び／又は強度が一様分布又はガウス分布になっていることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、痛みや不快感が生じにくくなるため、より強い電気刺激を与えることができ、治療効果の向上が期待できる。また、治療頻度を増やすことができ、治療効果と治療効率を向上することができる。また、治療可能な対象者の拡大により治療効果を拡大することができる。
【０００９】
請求項３に係る電気刺激装置は、前記パルスの周波数及び／又は強度がランダムに変化するデータが配列されたテーブルを記憶する記憶手段を備え、前記データの分布は一様分布又はガウス分布になっており、前記制御部は、前記テーブルの前記データを順次参照して前記パルスの周波数及び／又は強度を設定することを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、パルスの周波数及び／又はパルスの強度を設定する際に、計算で求める場合に比べて速く設定することが可能であり、パルスの出力に追従して設定することができる。また、再現性の高い正確なランダム電気刺激が実現可能であり、より効果的な出力パターンを設定することができる。また、テーブルに配列されるパルスの強度のデータを所定値以下となるようにすることができるため、非常に強い電気刺激が出力されることがなく、安全性が高まる。
【００１１】
請求項４に係る電気刺激装置は、前記制御部は、所定値以下となるように前記パルスの強度を制御することを特徴とする。この構成によれば、非常に強い電気刺激が出力されることがなく、安全性が高まる。
【００１２】
請求項５に係る電気刺激装置は、前記パルスを前記生体に印加して確認しながら、前記パルスの強度の最大値を設定可能であることを特徴とする。この構成によれば、被治療者の状態や好みに合わせて、電気刺激の強度を設定することができる。
【００１３】
請求項６に係る電気刺激装置は、前記制御部は、前記パルスの周波数をガウス分布に基づいてランダムに変化させ、前記ガウス分布の±２σの範囲が、前記パルスの周波数の平均値の±３０％までの範囲であることを特徴とする。この構成によれば、疲労感の軽減や治療効果の向上という効果をより高めることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、限局された運動単位だけを動員するのではなく、より広範囲にわたる運動単位を動員することになり、随意運動に近くなる。その結果、疲労感の軽減につながる。また、痛みや不快感が生じにくくなるため、より強い電気刺激を与えることができ、治療効果の向上や治療効率の向上が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る電気刺激装置の平面図である。
【図２】同電気刺激装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】（ａ）は同電気刺激装置の刺激用電極に印加されるパルス波形図であり、（ｂ）は出力期間を拡大して示すパルス波形図である。
【図４】（ａ）は一様分布を表す図であり、（ｂ）はガウス分布を表す図である。
【図５】被験者に電気刺激を行った実験を説明する図である。
【図６】効果検証実験による底屈トルクの測定結果を示す図であり、（ａ）は条件Ａの場合であり、（ｂ）は条件Ｂの場合であり、（ｃ）は条件Ｃの場合である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態に係る電気刺激装置について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１に示すように、本発明の実施の形態による電気刺激装置１は、電気刺激を出力するための電気回路が内部に設けられた装置本体２と、被治療者の麻痺部位の皮膚表面に配されて電気刺激の印加を行う第一電気刺激用電極３及び第二電気刺激用電極４と、第一電気刺激用電極３、第二電気刺激用電極４の各々を装置本体２に接続する第一電極ケーブル５、第二電極ケーブル６とを主たる構成としている。
【００１８】
第一電気刺激用電極３は２個の電極３ａ、３ｂから構成され、電極３ａ、３ｂは、その裏面が被治療者の皮膚表面に貼り付ける貼付面とされるホック式のゲル電極によって構成されている。電極３ａ、３ｂの各ホックは中途位置で二本に分岐した第一電極ケーブル５の各先端側に係着され、第一電極ケーブル５の基端側の接続プラグ５ａは装置本体２の上側面左方に設けられた第一出力コネクタ７に着脱自在に挿嵌される。
【００１９】
第二電気刺激用電極４は２個の電極４ａ、４ｂから構成され、電極４ａ、４ｂは、その裏面が被治療者の皮膚表面に貼り付ける貼付面とされるホック式のゲル電極によって構成されている。電極４ａ、４ｂの各ホックは中途位置で二本に分岐した第二電極ケーブル６の各先端側に係着され、第二電極ケーブル６の基端側の接続プラグ６ａは装置本体２の上側面右方に設けられた第二出力コネクタ８に着脱自在に挿嵌される。
【００２０】
装置本体２の表面には、治療条件の設定や変更などを行う操作スイッチ部９、設定された治療条件などの情報を表示する液晶表示部１０、ＬＥＤ表示部１１が設けられている。操作スイッチ部９は、主電源の入切を行う電源スイッチ９ａ、電気刺激の出力を調整する調節摘み９ｂ、液晶表示部１０のカーソルの上移動及び治療条件の設定値の増加を行う上スイッチ９ｃ、液晶表示部１０のカーソルの下移動及び治療条件の設定値の減少を行う下スイッチ９ｄ、液晶表示部１０のカーソルの左移動及び右移動を各々行う左スイッチ９ｅ及び右スイッチ９ｆ、治療条件の設定及び変更を行う決定スイッチ９ｇ、電源スイッチ９ａと操作ロックスイッチ９ｈ以外の操作を無効にする操作ロックスイッチ９ｈの各種スイッチ群より構成されている。
【００２１】
図２は、電気刺激装置１の電気的構成を示すブロック図である。電気刺激装置１は、パルス出力手段１２、電源回路１３、電池電圧検出回路１４、制御部１５、記憶部１６及び通信回路１７を有しており、これらは装置本体２の内部に設けられている。制御部１５は、液晶表示部１０、ＬＥＤ表示部１１、パルス出力手段１２、記憶部１６及び通信回路１７を制御するもので、マイクロコンピュータ（マイコン）により構成される。記憶部１６は、設定された治療条件などを読み出し可能に記憶するもので、例えば不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）で構成される。通信回路１７は、例えば近距離無線通信などによりタブレット端末（外部機器）５０との間で情報の送受信を行うための回路である。操作スイッチ部９を操作する代わりに、タブレット端末５０によって電気刺激装置１を操作することができる。また、タブレット端末５０は、治療状況等の表示が可能であり、刺激パターン等の治療条件の記憶が可能である。
【００２２】
パルス出力手段１２は、第一電気刺激用電極３及び第二電気刺激用電極４に電気刺激を供給する手段であり、電池電源１８、電池電源１８の電圧を昇圧し出力用電源として供給するＤＣ−ＤＣコンバータ１９、ＤＣ−ＤＣコンバータ１９から入力された電圧を制御する出力制御回路２０、出力制御回路２０からの出力電圧を昇圧する第一出力トランス２１及び第二出力トランス２２、第一出力トランス２１からの出力電流を検出する第一電流検出回路２３、第二出力トランス２２からの出力電流を検出する第二電流検出回路２４から構成されている。第一電流検出回路２３及び第二電流検出回路２４で検出された出力電流信号は制御部１５に入力され、制御部１５は出力制御回路２０を制御することで、例えば過電流の発生を防止している。
【００２３】
電池電源１８は、具体的には単三乾電池（例えば、１．５Ｖ）４本が直列に接続されて構成され、図示は省略するが装置本体２の裏面に形成される電池収容部に装填することが可能となっている。尚、電池電源１８の種類や使用本数は、単三乾電池４本に限定されることなく、アルカリ、ニッケル・カドミウム、ニッケル水素などの他の市販乾電池のほか、リチウムイオン二次電池などの充電式電池を採用しても構わない。また、電池電圧検出回路１４によって電池電源１８の電圧値を検出し、電池電圧検出回路１４により電池電源１８の電圧値が第一の閾値にまで低下したことが検出されると、制御部１５は電圧値の低下を液晶表示部１０に画像表示して治療者等に報知する。また、電池電源１８の電圧値が第一の閾値より低い電圧値とされる第二の閾値に到達すると、制御部１５は電気刺激装置１の電源を切断する。なお、電源回路１３は、電池電源１８に接続され制御部１５に制御用電源を供給するための回路である。
【００２４】
電気刺激装置１の治療モードとしては、周波数及び／又は強度がランダムに変化するパルスを出力するランダムモードがある。また、ランダムモードの他に、一定周波数及び一定強度のパルスを出力するノーマルモード、治療対象部位の筋活動電位に比例した強度のパルスを出力するパワーアシストモード、治療対象部位とは異なる部位の筋活動電位に比例した強度のパルスを治療対象部位に出力する外部アシストモード、一定周波数及び一定強度のパルスを一定期間ずつ周期的に出力するバーストモード、外部センサ（圧力センサ、角度センサ、加速度センサ等）からの入力によりパルス出力のオン／オフを制御するセンサトリガモード等のうちの１つ又は複数のモードを、電気刺激装置１の治療モードとして設けるようにしてもよい。
【００２５】
次に、第一電気刺激用電極３及び第二電気刺激用電極４（以下、単に「電極」という場合がある）に印加する電圧波形又は電流波形について、電圧波形を例にして説明する。図３（ａ）に示すように、パルスが電極に連続して印加される出力期間Ｔａと、パルスが電極に印加されない休止期間Ｔｂとが交互に繰り返される。出力期間Ｔａでは、図３（ｂ）に示すように矩形波のパルス（パルス幅Ｔｗ）が電極に印加され、連続するパルスの周波数ｆが例えば、ｆ１、ｆ２（＜ｆ１）、ｆ３（＞ｆ１）のようにランダムに変化する。ここで、周波数ｆの各値が設定される確率は所定の確率分布になるように設定されており、所定の確率分布とは、一様分布又はガウス分布である。すなわち、電極に継続して印加される所定の数のパルスについて、パルスの周波数ｆが所定の確率分布に基づいてランダムに変化している。
【００２６】
図４（ａ）は一様分布を示しており、パルスの周波数ｆがとり得る値は、中心周波数（周波数ｆの平均値）ｆｃを中心とした、（１−ａ）ｆｃ〜（１＋ａ）ｆｃの周波数であり、この範囲内の各周波数ｆが同じ確率で設定される。この範囲は適宜設定すればよく、例えば中心周波数ｆｃに対する３０％の範囲（ａ＝０．１５）、すなわち、０．８５ｆｃ〜１．１５ｆｃの範囲に設定すればよい。
図４（ｂ）はガウス分布を示しており、設定されるパルスの周波数ｆの標準偏差をσとするとき、例えば±２σの範囲が、周波数ｆの平均値ｆｃの±３０％までの範囲になるように設定すればよい。
【００２７】
次に、一様分布及びガウス分布において、中心周波数ｆｃと周波数ｆの変動範囲の設定方法について説明する。ここで、一様分布の場合、±ａの値を設定することで周波数ｆの変動範囲が設定され、ガウス分布の場合、±２σの値を設定することで周波数ｆの変動範囲が設定される。中心周波数ｆｃと周波数ｆの変動範囲は、液晶表示部１０に表示された候補値の中から操作スイッチ部９を操作して選択する。中心周波数ｆｃの候補値として、例えば１Ｈｚ、及び、５〜１００Ｈｚ（５Ｈｚ間隔）の値が表示される。周波数ｆの変動範囲の候補値として、例えば±５％〜±３０％（±５％間隔）の値が表示される。なお、これらの候補値は例示の値に限定されるものではなく、候補値の間隔を小さくして細かく設定できるようにしてもよい。なお、パルスの幅Ｔｗは、例えば０．１〜１ｍｓの値で設定できる。
【００２８】
次に、パルスの周波数ｆをランダムに設定する方法について説明する。図４（ａ）に示す一様分布の場合、マイコン標準の関数である一様分布を作成する関数を用いて周波数ｆの変動値を決定し、中心周波数ｆｃに変動値を加えた値を周波数ｆとして設定する。また、図４（ｂ）に示すガウス分布の場合、マイコン標準の関数である一様分布を作成する関数とボックスミュラー法を用いてガウス分布を作成し、周波数ｆの変動値を決定する。そして、中心周波数ｆｃに変動値を加えた値を周波数ｆとして設定する。ここで、ボックスミュラー法は、一様分布に従う確率変数から標準ガウス分布に従う確率変数を生成させる方法である。以上のような関数を用いてパルスの１周期毎に変動値を計算して周波数ｆを設定する。
【００２９】
パルスの周波数ｆをランダムに設定する場合、図３（ａ）の１つの期間Ｔａにおける周波数ｆが一様分布又はガウス分布になるようにしてもよく、２つの期間Ｔａや図３（ａ）の期間Ｔｇ（２つの期間Ｔａと半分の期間Ｔａを含む）などのように複数の期間Ｔａにおける周波数ｆが一様分布又はガウス分布になるようにしてもよい。マイコン標準の関数を使用して設定される周波数ｆについて、その周波数ｆが構成する確率分布は、データ数が限られるため一様分布又はガウス分布に厳密に一致するものではなく、一様分布又はガウス分布の近似分布になるが、本発明における一様分布又はガウス分布は、そのような近似分布を含むものとする。
【００３０】
パルスの周波数ｆをランダムに設定する場合、上記のような関数を用いて周波数ｆの変動値を計算する方法では、パルスの１周期毎に変動値を計算する必要があり、周波数ｆの設定が時間的に間に合わないことが考えられる。そこで、周波数ｆのデータが配列されたテーブルを予め作成して記憶部１６に記憶させておき、記憶部１６のテーブルのデータを順次参照して周波数ｆを設定する。このようにテーブルのデータを参照することで、パルスの１周期毎に変動値を計算で求める場合に比べて速く周波数ｆを設定することが可能であり、パルスの出力に追従して周波数ｆをランダムに設定することができる。なお、操作スイッチ部９を操作して中心周波数ｆｃと周波数ｆの変動範囲を設定したときに、周波数ｆのデータが配列されたテーブルを作成すればよい。なお、テーブルは制御部１５の内部メモリに記憶させてもよい。
【００３１】
ここで、図３（ａ）の１つの期間Ｔａにおける周波数ｆが一様分布又はガウス分布になるようにして、パルスの周波数ｆをランダムに設定する例を説明する。パルスの１周期毎に変動値を計算して周波数ｆを設定する場合、例えば或る期間Ｔａではｆ１、ｆ２、ｆ３、・・・と設定され、その次の期間Ｔａではｆ２、ｆ１、ｆ３、・・・と設定され、周波数ｆの設定パターンが異なる。これに対し、テーブルのデータを参照して周波数ｆを設定する場合、或る期間Ｔａとその次の期間Ｔａとで周波数ｆの設定パターンは同じになるため、再現性の高い正確なランダム電気刺激が実現可能である。また、テーブルのデータの配列を適宜設定することで、より効果的な出力パターンを設定することができる。
【００３２】
また、調節摘み９ｂの操作により強度を調整しながらパルスを被治療者に印加し、被治療者に確認しながらパルスの強度の最大値を設定できるように、電気刺激装置１を構成してもよい。この構成によれば、設定された最大値を超える強度のパルスが出力されないので、被治療者の状態や好みに合わせた電気刺激を行うことができる。
【００３３】
次に、本実施の形態による電気刺激装置１によって被験者に電気刺激を行ったときの効果検証実験について、図５を参照して説明する。図５では、電気刺激装置１の一部構成を省略して示している。図５に示すように、被験者ｈを椅子３０に座らせた状態で、右足をフォースプレート３１上に固定した。電気刺激用の電極である陽極３ａを右腓腹筋内側頭起始部に、陰極３ｂをアキレス腱にそれぞれ貼付した。陽極３ａ、陰極３ｂの形状は５０ｍｍ×５０ｍｍの正方形とした。５秒間の安静時ベースライン計測の後、５秒間電極にパルスを印加して電気刺激を行い、その後２０秒間の安静状態を保つ３０秒間を１試行とし、試行の終了直後に自覚的な痛みと不快感をＮＲＳ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ｒａｔｉｎｇ  Ｓｃａｌｅ）を用いて評価した。ＮＲＳは、直線を「痛みがない（又は不快感がない）：０」から「最悪な痛み（又は最悪な不快感）：１０」までの１１段階に区切って、被験者自身に現在の痛み（又は不快感）に相応する数値を示してもらい、痛み（又は不快感）を評価する方法である。また、電気刺激を行っている５秒間において、フォースプレート３１に備えられた荷重センサ３２により足関節底屈トルクを計測した。すなわち、安静時ベースラインから電気刺激時の底屈トルクの差分を算出することで、電気刺激の強度および次項に示す３条件間の発揮トルクレベルを定量化、比較することがねらいである。
【００３４】
実験で用いた電気刺激の条件は次に示す３通りである。条件Ａの電気刺激として、図４（ａ）の一様分布になっている周波数ｆで中心周波数ｆｃを４０Ｈｚとし、変動範囲をｆｃの±１５％として、周波数ｆがランダムに変化するパルスを電極に印加した。条件Ｂの電気刺激として、図４（ｂ）のガウス分布になっている周波数ｆで中心周波数ｆｃを４０Ｈｚとし、±２σをｆｃの±１５％として、周波数ｆがランダムに変化するパルスを電極に印加した。条件Ｃの電気刺激として、周波数ｆが一定のパルスを電極に印加し、周波数ｆを４０Ｈｚとした。電気刺激の刺激強度は１８０％運動閾値強度とし、各条件Ａ，Ｂ，Ｃについて１０試行ずつ行った。各条件Ａ，Ｂ，Ｃにおける１試行での刺激自体の強度と総パルス数を同一とした。また、被験者として、健常若年者９名（年齢２５．４±２．８，身長１７１．３±７．３ｃｍ，体重６０．３±９．３ｋｇ）を対象とした。
【００３５】
痛みのＮＲＳ評価値について、条件の違いによる効果を繰り返しあり一元配置分散分析によって検討し、多重比較検定を用いて条件間の差異を解析した。その結果、痛みのＮＲＳ評価値は、条件Ａの場合３．３±１．２６であり、条件Ｂの場合３．２±０．８７であり、条件Ｃの場合４．５±１．９１であり、ｐ値はｐ＜０．０５である。この結果により、痛みのＮＲＳは条件Ｃの場合と比較して条件Ａ及び条件Ｂの場合に有意に低い値を示していることがわかる。
【００３６】
不快感のＮＲＳ評価値について、条件の違いによる効果を繰り返しあり一元配置分散分析によって検討し、多重比較検定を用いて条件間の差異を解析した。その結果、不快感のＮＲＳ評価値は、条件Ａの場合３．３±１．８９であり、条件Ｂの場合３．４±１．８３であり、条件Ｃの場合４．３±２．１であり、ｐ値はｐ＜０．０８である。この結果により、不快感のＮＲＳは条件Ｃの場合と比較して条件Ａ及び条件Ｂの場合に統計学的有意差はないものの不快感が低い傾向を示している。
【００３７】
底屈トルク値について条件の違いによる効果を繰り返しあり一元配置分散分析によって検討したところ、統計的有意性は認められなかった。しかし、ランダム化したパルス形態である条件Ａ及び条件Ｂの場合に初期のトルク増加の効率が良い傾向を示す被験者や、図６に示すように、条件Ｃにて典型的に生じる刺激強度を増加させた際の過度なトルク増加（テタヌス収縮）が条件Ａ及び条件Ｂの場合に減弱する被験者を複数認めた。図６は、電気刺激の刺激強度を１４８％運動閾値強度（図６中に破線ｂで示す）、１５２％運動閾値強度（図６中に実線ａで示す）とした場合の底屈トルクの測定結果を示しており、図６（ａ）は条件Ａの場合であり、同図（ｂ）は条件Ｂの場合であり、同図（ｃ）は条件Ｃの場合である。図６において、破線で示した直線は１４８％運動閾値強度の底屈トルクの平均値を示す。以上の結果から、条件Ｃの電気刺激によって生じる同一運動単位の動員によるｐｏｔｅｎｔｉａｔｉｏｎや高強度の電気刺激によって生じる筋の強収縮感や痛みが、パルスの周波数ｆをランダム化することで軽減されると考えられる。
【００３８】
この実施の形態による電気刺激装置１によれば、限局された運動単位だけを動員するのではなく、より広範囲にわたる運動単位を動員することになり、随意運動に近くなる。その結果、疲労感の軽減につながる。また、痛みや不快感が生じにくくなるため、より強い電気刺激を与えることができ、治療効果の向上が期待できる。また、出力期間Ｔａと休止期間Ｔｂとが交互に繰り返され、複数の出力期間Ｔａに含まれるパルスの周波数が一様分布又はガウス分布になっていることにより、適度に休止期間Ｔｂを挟みながら印加されるパルスの周波数の確率分布を、厳密な意味での一様分布又はガウス分布に近づけることができる。このため、痛みや不快感が生じにくくなり、より強い電気刺激を与えることができ、治療効果の向上が期待できる。また、治療頻度を増やすことができ、治療効果と治療効率を向上することができる。また、治療可能な対象者の拡大により治療効果を拡大することができる。なお、休止期間Ｔｂを設けず、パルスを継続して出力するようにした場合でも本発明を適用することができる。
【００３９】
上記実施の形態では、パルスの周波数ｆをランダムに変化させた電気刺激について説明したが、パルスの周波数ｆを一定としパルスの強度、例えば、パルス幅、電流、電圧をランダムに変化させ、そのときのパルスの強度の確率分布が一様分布又はガウス分布になるようにしてもよい。例えば、パルスの幅とパルスの高さの少なくとも一方をランダムに変化させることで、パルスの強度をランダムに変化させることができる。パルスの周波数ｆを一定としパルスの強度をランダムに変化させた電気刺激を被験者に行った場合でも、上記実施形態のようにパルスの周波数ｆをランダムに変化させた電気刺激を被験者に行った場合と同様に、疲労感の軽減や痛みや不快感が生じにくくなるという効果を得ることができる。
【００４０】
ここで、パルスの強度をガウス分布に基づいてランダムに変化させる場合、発生確率は低いが非常に高い強度に設定される可能性がある。そこで、電気刺激装置１の制御部１５は、パルスの強度が被治療者に印加しても問題ない程度である所定値以下になるように制御する。この構成によれば、非常に強い電気刺激が出力されることがなく、安全性が高まる。また、パルスの強度のデータをテーブルに配列する際、非常に高い強度のデータを取り除くことで、テーブルに配列されるパルスの強度のデータを所定値以下となるようにすることができる。このため、テーブルを参照してパルスの強度を設定する場合、非常に強い電気刺激が出力されることがなく、安全性が高まる。
【００４１】
また、パルスの周波数ｆ及びパルスの強度を、一様分布又はガウス分布に基づいてランダムに変化させた電気刺激を被験者に行った場合でも、上記実施形態のように電気刺激によって動員される運動単位に一定のばらつきを持たせることが可能となり、かつ、同一の運動単位を同じ感覚で強制的に動員させることを避けられることから、パルスの周波数ｆをランダムに変化させた電気刺激を被験者に行った場合と同様に、疲労感の軽減や痛みや不快感が生じにくくなるという効果を得ることができる。
【００４２】
本発明は、上述の実施形態で説明した電気刺激装置に限定されることなく、種々の電気刺激装置全般に適用することができる。例えば、前述のパワーアシストモードや外部アシストモードを有する電気刺激装置において、パルスの周波数ｆをランダムに変化させることができる。また、前述のセンサトリガモードを有する電気刺激装置において、パルスの周波数ｆ及び／又は強度をランダムに変化させることができる。また、上述の実施形態では低周波の場合を説明したが、中周波や干渉波を用いた電気刺激装置についても本発明を適用することができる。
【００４３】
なお、電気刺激出力に対して本発明に関する所定の変動を与えるものであれば、電気刺激装置の電気的構成は図２で説明したブロック図に限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
上肢又は下肢に麻痺がある被治療者が、麻痺部位の運動機能訓練を行う場合などに用いられる電気刺激装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１  電気刺激装置
２  装置本体
３  第一電気刺激用電極
３ａ、３ｂ  電極
４  第二電気刺激用電極
４ａ、４ｂ  電極
５  第一電極ケーブル
６  第二電極ケーブル
７  第一出力コネクタ
８  第二出力コネクタ
９  操作スイッチ部
１０  液晶表示部
１１  ＬＥＤ表示部
１２  パルス出力手段
１３  電源回路
１４  電池電圧検出回路
１５  制御部
１６  記憶部
１７  通信回路
１８  電池電源
１９  ＤＣ−ＤＣコンバータ
２０  出力制御回路
２１  第一出力トランス
２２  第二出力トランス
２３  第一電流検出回路
２４  第二電流検出回路
５０  タブレット端末
【図１】
2019072329.tif 000003
【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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