(57)【要約】【課題】嚥下機能障害患者などの生体の嚥下意思に応じて電気刺激を与えることができ、使い勝手とコストパフォーマンスに優れる電気刺激装置を提供する。【解決手段】本発明の電気刺激装置は、生体の筋肉に電気刺激を与えて嚥下運動を誘発させる電気刺激部と、前記生体の皮膚に沿って配置され、該皮膚の形状変化を検出する検出素子と、前記電気刺激部及び前記検出素子に接続され、前記検出素子により検出された前記皮膚の形状変化に基づいて前記電気刺激部に電気刺激用の電気パルスを与える電気パルス発生部とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の筋肉に電気刺激を与えて嚥下運動を誘発させる電気刺激部と、
前記生体の皮膚に沿って配置され、該皮膚の形状変化を検出する検出素子と、
前記電気刺激部及び前記検出素子に接続され、前記検出素子により検出された前記皮膚の形状変化に基づいて前記電気刺激部に電気刺激用の電気パルスを与える電気パルス発生部と
を備えることを特徴とする電気刺激装置。
【請求項２】
前記電気パルス発生部は、前記検出素子により検出された前記皮膚の形状変化に基づいて前記電気刺激部への電気パルスの付与を開始する、請求項１に記載の電気刺激装置。
【請求項３】
前記電気刺激部は、前記生体の皮膚に貼着されると共に、前記検出素子が固定されている、請求項１又は２に記載の電気刺激装置。
【請求項４】
前記検出素子の上側若しくは上下両方に位置し、前記検出素子と接している軟性部材をさらに備える、請求項３に記載の電気刺激装置。
【請求項５】
前記検出素子は、前記生体の頬表面に沿って配置され、該頬表面の形状変化を検出する、請求項１〜４のいずれか一項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、電気刺激装置に関し、特に、嚥下機能障害患者などの生体の嚥下意思に応じて有利に電気刺激を与えようとするものである。
【背景技術】
【０００２】
脳卒中などを原因とする嚥下機能障害患者の頚部に対して電気刺激を与えることで、患者の嚥下機能の回復を促すことが可能であることが、数多くの先行文献から明らかとなっている。例えば、特許文献１に記載される電気刺激装置は、患者に対して電流としての電気パルスを印加する一対のペア電極を有するチャンネルを２組備えている。そして、この電気刺激装置によれば、一対のペア電極のうちの一方の電極の電気刺激部を、患者の頬筋の運動点を刺激する位置に取り付け、他方の電極の電気刺激部を、患者の頚部傍脊柱筋を刺激する位置に取り付けた状態で電気パルスを印加することで、嚥下機能障害を治療することができるとされている。また、特許文献２では、頚部に対してクロス配置された二対のペア電極を用いた干渉中周波電気刺激で深部に存在する上喉頭神経を刺激することで嚥下機能障害を治療することができるとされている。
【０００３】
また、このような電気刺激装置を用いて嚥下機能を効果的に回復させるためには、電気刺激によって嚥下筋運動を補助する際に、患者の嚥下しようとする意思に、筋運動を同期させることが重要であることも知られている。しかしながら、特許文献１及び２に記載されるような従来の電気刺激装置では、予めプログラムされたタイミングで電気パルスの印加が行われるため、患者の嚥下意思と電気刺激のタイミングを合せることは困難であった。
【０００４】
そこで、近年では、顎下筋の筋電を検出することで、患者の嚥下意思を推定し、刺激タイミングを同期させる手法も検討されている（なお、スポーツの分野で用いられる電気刺激用電極に筋電検出素子を設置する例として、特許文献３参照）。しかしながら、このような筋電を検出する手法を採用する場合には、顎下筋の廃用に伴う筋電出力の低下に大きな個人差があることから、個人に合せたセンサ感度の設定や、誘発筋電ノイズの除去なども必要となり、使い勝手やコストパフォーマンスに優れる電気刺激装置を提供することは困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００９−５２２０５９号公報
【特許文献２】特許第４５２６４７２号明細書
【特許文献３】特開２００１−１７０１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記の現状に鑑み開発されたもので、嚥下機能障害患者などの生体の嚥下意思に応じて電気刺激を与えることができ、使い勝手とコストパフォーマンスに優れ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】
【０００７】
本発明の電気刺激装置は、生体の筋肉に電気刺激を与えて嚥下運動を誘発させる電気刺激部と、前記生体の皮膚に沿って配置され、該皮膚の形状変化を検出する検出素子と、前記電気刺激部及び前記検出素子に接続され、前記検出素子により検出された前記皮膚の形状変化に基づいて前記電気刺激部に電気刺激用の電気パルスを与える電気パルス発生部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
ここで、本発明の電気刺激装置は、前記電気パルス発生部は、前記検出素子により検出された前記皮膚の形状変化に基づいて前記電気刺激部への電気パルスの付与を開始することが好ましい。
【０００９】
また、本発明の電気刺激装置は、前記電気刺激部は、前記生体の皮膚に貼着されると共に、前記検出素子が固定されていることが好ましい。
【００１０】
また、本発明の電気刺激装置は、前記検出素子は、直接又は絶縁材を介して前記生体の皮膚に接触していることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の電気刺激装置は、前記検出素子の上側若しくは上下両方に位置し、前記検出素子と接している軟性部材をさらに備えることが好ましい。
ここに、「検出素子の上側」とは、検出素子を生体の皮膚に沿って配置した状態における検出素子の皮膚とは反対の側を意味し、検出素子の下側とは、そのような状態における検出素子の皮膚側を意味する。
【００１２】
また、本発明の電気刺激装置は、前記電気刺激部は、前記生体の皮膚に貼着される２つの電気刺激部を含み、該電気刺激部間には、前記検出素子が張り渡されることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の電気刺激装置は、前記生体の皮膚に貼着される前記電気刺激部は開口又は切り欠きを有し、該開口又は切り欠きを挟んで対向する２つの領域間には、前記検出素子が張り渡されることが好ましい。
【００１４】
さらに、本発明の電気刺激装置は、前記検出素子は、前記生体の頬表面に沿って配置され、該頬表面の形状変化を検出することが好ましい。
【００１５】
なお、嚥下機能障害患者などの生体の嚥下意思に応じて有利に電気刺激を与えることができる方法としては、以下のようなものが考えられる。
【００１６】
生体の筋肉に電気刺激を与えて、嚥下機能障害を治療する方法において、
前記生体の皮膚の形状変化を検出する検出工程と、
検出された前記皮膚の形状変化に基づいて、前記生体の筋肉に電気刺激を与えて嚥下運動を誘発させる電気刺激工程と
を含むことを特徴とする方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、検出素子により検出された生体の皮膚の形状変化に基づいて、電気パルス発生部から電気刺激部に電気刺激用の電気パルスを与えて、電気刺激部から生体の筋肉に電気刺激を与えることにより、嚥下運動を誘発させることができる。したがって、本発明によれば、嚥下機能障害患者などの生体の嚥下意思に応じて電気刺激を与えることができ、使い勝手とコストパフォーマンスに優れる電気刺激装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る電気刺激装置を示す外観図である。
【図２】図１の電気刺激装置が備える検出素子固定型電極の半断面側面図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る電気刺激装置が備える検出素子固定型電極を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿って示す半断面側面図である。
【図４】本発明のさらなる他の実施形態に係る電気刺激装置が備える検出素子固定型電極を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿って示す半断面側面図である。
【図５】図４の検出素子固定型電極を生体の頬表面に配置する要領を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に例示説明する。
まず、本発明の一実施形態に係る電気刺激装置について、図１〜図２を参照して例示説明する。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態に係る電気刺激装置１は、２組のペア電極２０と、検出素子３０と、電気パルス発生部４０と、配線５０とを有している。配線５０は、ペア電極２０と電気パルス発生部４０との間、及び検出素子３０と電気パルス発生部４０との間をそれぞれ接続している。ペア電極２０は、本実施形態では、それぞれ、検出素子３０が固定された検出素子固定型電極２１と、そのような検出素子３０を有していない点を除いては検出素子固定型電極２１と同一の構成の電極２２とからなっている。検出素子固定型電極２１及び電極２２はそれぞれ、生体の筋肉に電気刺激を与えて嚥下運動を誘発させる電気刺激部Ｅ（後掲図２参照）を有している。
【００２１】
なお、本実施形態では、ペア電極２０は２組設けているが、１組のみ設けてもよいし、３組以上設けてもよい。また、電気刺激装置１が備える全てのペア電極２０を検出素子固定型電極２１で構成してもよい。
【００２２】
検出素子３０は、図２を用いて後述するように、生体の皮膚Ｓに沿って配置され、当該皮膚Ｓの形状変化を検出できるように、例えば圧電素子やひずみゲージなどから構成されている。
【００２３】
電気パルス発生部４０は、前述したように配線５０によってペア電極２０及び検出素子３０に接続され、検出素子３０により検出された皮膚の形状変化に基づいて、ペア電極２０に電気刺激用の電気パルスを与えるように構成され、より好ましくは電気パルスの付与を開始するように構成されている。具体的には、電気パルス発生部４０の内部には、そのような電気パルスを発振する発振部（図示省略）が配置されている。
【００２４】
また、電気パルス発生部４０には、電源部（図示省略）、入力部４１、表示部４２、制御部（図示省略）及び増幅部（図示省略）を設けることもできる。電源部は、例えば二次電池などからなり、電気パルス発生部４０の発振部や表示部４２等に電力を供給する。入力部４１は、例えば、電気刺激用の電源をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチを含む、種々の操作を行うためのスイッチや、種々の設定を行うためのスイッチが設けられている。そして電気刺激装置１の使用者が入力部４１のスイッチを押すと、当該スイッチに応じた信号が入力部４１から出力され、出力された各信号はそれぞれ制御部に入力される。
【００２５】
そして、制御部は、信号に応じた処理を実行する。表示部４２は、例えば入力部４１を介して入力した各種設定値を表示し、電気刺激装置１の使用者が設定内容を確認することができるようにされている。増幅部は、発振部とペア電極２０との間に位置し、発振部が発振した電気刺激用の電流を増幅する。増幅部での増幅により、適切な電力を有する電気パルスを生体に与えることができる。
【００２６】
図１及び図２に示すように、検出素子固定型電極２１は、略円盤状をなしており、生体の皮膚Ｓに裏面側が貼着される導電性粘着シート２３と、導電性粘着シート２３の表面側に裏面側が接合された、例えばカーボンシートからなる導電性シート２４と、導電性シート２４の表面側に裏面側が接合された、例えば不織布からなる絶縁性シート２５（絶縁材）と、絶縁性シート２５の表面側に裏面側が接合された、例えば圧電素子からなるシート状の検出素子３０とを有している。本実施形態では、前述したような導電性粘着シート２３と導電性シート２４とにより、１つの電気刺激部Ｅを構成している。
【００２７】
導電性シート２４の表面側の中央には、凸型端子２６が、絶縁性シート２５の中央に形成された開口を通じて接続されている。凸型端子２６の先端には、凹型端子２７が嵌合により接続されており、凹型端子２７の基端には、略円盤状のストッパ片２８が接合されている。また、凹型端子２７の基端には、配線５０内に配置された電気刺激用の導線５０ａの一端が、ストッパ片２８の中央に形成された開口を通じて接続されている。
【００２８】
また、検出素子３０の表面側には、検出素子３０との間に隙間を空けて、検出素子３０を覆うように、略円盤状のケーシング２９が設けられている。検出素子３０の表面側には、配線５０内に配置された検出用の導線５０ｂの一端が、ケーシング２９に形成された開口を通じて接続されている。
【００２９】
なお、導電性粘着シート２３は、検出素子固定型電極２１を生体の皮膚Ｓに貼着することができるように、粘着性を有する部材、例えば導電性高分子ゲル、又は、電解質若しくは導電性物質を含むハイドロゲル若しくはゾル等で形成されている。また、ハイドロゲル及びゾルは、例えば、ポリ（アミドアミン）、ポリ（ジメチルシロキサン）、ポリ（ヒドロキシエチルメタクリレート）、ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）、ポリ（アクリルアミド）、ポリ（アクリル酸）、ポリ（メタクリル酸）、ポリウレタン、ポリ（エチレングリコール）、ポリ（エチレングリコールモノメタクリレート）、ポリ（メタクリル酸）−コ−ポリ（エチレングリコール）、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（ビニル−ピロリドン）、ポリ（アクリルアミド）、ポリ（アミノプロルイメタクリルアミド）、ポリ（Ｎ，Ｎ−ジメチル−２−アミノエチルメタクリレート）若しくはこれらのコポリマー、ブロックコポリマー、グラフトコポリマー、並びにこれらのヘテロポリマー、又はこれらの組合せから選択される少なくとも１つのポリマーを含む。
【００３０】
かかる構成によれば、検出素子固定型電極２１を生体の皮膚Ｓに貼着することで、生体の皮膚Ｓの形状変化を検出素子３０により検出することができる。そして、このようにして検出された生体の皮膚Ｓの形状変化に基づいて、電気パルス発生部４０からペア電極２０の検出素子固定型電極２１及び電極２２の電気刺激部Ｅに電気刺激用の電気パルスを与え、生体の筋肉に電気刺激を与えて嚥下運動を誘発させることができる。
【００３１】
より具体的には、ペア電極２０のうち、検出素子固定型電極２１の電気刺激部Ｅを、例えば頬表面などの、生体の皮膚上において咀嚼運動に伴って形状変化を生じる部位に貼着し、もう一方の電極２２の電気刺激部Ｅを、例えば頚部傍脊柱筋を刺激できる部位など、検出素子固定型電極２１と協働して嚥下運動を誘発させることができる部位に貼着することで、嚥下に先立ち強く噛み締める運動を皮膚の形状変化として検出することができ、生体の嚥下意思に応じたタイミングで電気刺激を与えて嚥下運動を誘発させることができる。特に、検出素子固定型電極２１の電気刺激部Ｅを頬表面に貼着した場合には、生体が強く噛み締める際の頬表面の伸び方向の歪みを検出することができるため、より正確なタイミングで電気刺激を与えることが可能となる。
【００３２】
次に、本発明の他の実施形態に係る電気刺激装置について、図３を参照して例示説明する。
図３に示すように、本実施形態の電気刺激装置（図示省略）は、前掲図１〜図２を用いて説明した例の電気刺激装置１とは、検出素子固定型電極２１が略矩形板状になっている点、導電性粘着シート２３、導電性シート２４、絶縁性シート２５の形状が異なる点、検出素子３０の形状及び配置が異なる点、凸型端子２６、凹型端子２７及びストッパ片２８が２組設けられている点、並びに軟性部材６０が設けられている点で異なる他は、同一の構成になっている。
【００３３】
本実施形態では、導電性粘着シート２３及び導電性シート２４は、それぞれ、中央に矩形状の開口が形成された略矩形板状をなしている。なお、本実施形態では、このような導電性粘着シート２３と導電性シート２４とにより、生体の筋肉に電気刺激を与えて嚥下運動を誘発させる１つの電気刺激部Ｅを構成している。
【００３４】
また、絶縁性シート２５は、導電性粘着シート２３及び導電性シート２４を、これらシート２３，２４の中央に形成された開口も含めて覆うと共に、絶縁性シート２５と、導電性粘着シート２３及び導電性シート２４との接触部において、これらシート２３，２４と接合されている。導電性粘着シート２３及び導電性シート２４との接合部を除く絶縁性シート２５の裏面には、生体の皮膚との貼着力を発揮する粘着材（図示省略）を設けることができる。
【００３５】
絶縁性シート２５の、導電性粘着シート２３及び導電性シート２４の開口内に位置する部分には、当該部分の表面側に、矩形シート状の検出素子３０が配置されている。すなわち、検出素子３０は、絶縁性シート２５を介して生体の皮膚Ｓに接触している。また、検出素子３０の上側、すなわち表面側には、軟性部材６０が位置し、軟性部材６０は検出素子３０と接している。軟性部材６０の素材としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、エチレン酢酸ビニルコポリマー、ポリウレタンなどに適度な可塑性を持たせた材料、発泡化させた材料などを使用することができ、また、前述した導電性粘着シート２３と同様のものも用いることができる。
【００３６】
かかる構成によれば、図１〜図２を用いて前述した電気刺激装置１の場合と同様の効果が得られるだけでなく、検出素子３０を、絶縁性シート２５（及び粘着材）のみを介して生体の皮膚Ｓに接触させることができるため、皮膚の形状変化をより正確に検出することができるという効果も得ることができる。また、軟性部材６０が検出素子３０の上側に接しているため、検出素子３０を軟性部材６０によって隙間なく固定することができるため、検出素子固定型電極２１の耐久性を高め、もって電気刺激装置の耐久性を高めることができる。
【００３７】
なお、このような構成に代えて、軟性部材６０が、検出素子３０の上下両方に位置し、検出素子３０と接する構成とすることもできる。このような構成とした場合には、検出素子３０の下側に位置する軟性部材６０の厚みを調節することによって、検出素子３０の感度をコントロールすることも可能となる。また、前記の構成に代えて、絶縁性シート２５の、検出素子３０の下側に位置する部分を取り除き、検出素子３０を直接生体の皮膚Ｓに接触させる構成とすることもできる。
【００３８】
次に、本発明のさらなる他の実施形態に係る電気刺激装置について、図４を参照して例示説明する。
図４に示すように、本実施形態の電気刺激装置（図示省略）は、前掲図３を用いて説明した例の電気刺激装置１とは、導電性粘着シート２３、導電性シート２４、絶縁性シート２５の形状、並びに検出素子３０の形状及び配置が異なる他は、同一の構成になっている。
【００３９】
本実施形態では、導電性粘着シート２３は、２つの互いに離間する矩形状のシート２３ａ，２３ｂからなっている。また、導電性シート２４及び絶縁性シート２５も同様に、それぞれ、２つの互いに離間する矩形状のシート２４ａ，２４ｂ及び２５ａ，２５ｂからなっている。そして、互いに離間する２つの絶縁性シート２５ａ，２５ｂの表面側には、帯状の検出素子３０の両端が接合されて、検出素子３０は生体の皮膚Ｓとの非接触状態を維持している。
【００４０】
このように、本実施形態では、前述したような２つの導電性粘着シート２３ａ，２３ｂと２つの導電性シート２４ａ，２４ｂとにより、生体の皮膚Ｓに貼着される２つの電気刺激部Ｅａ，Ｅｂを構成している。２つの電気刺激部Ｅａ，Ｅｂ間には、検出素子３０が張り渡されている。
【００４１】
かかる構成によれば、図３を用いて前述した電気刺激装置１の場合と同様の効果を得ることができる。しかも、検出素子３０に向う皮膚Ｓからの振動を電気刺激部Ｅａ，Ｅｂで減衰させる一方で、生体の皮膚Ｓの形状変化は、２つの電気刺激部Ｅａ，Ｅｂ間の相対運動を介して検出することができるため、皮膚Ｓの形状変化をより正確に検出することができるという効果も得ることができる。
【００４２】
特に、図５に示すように、検出素子固定型電極２１を、生体の頬表面に、咀嚼運動に伴い頬表面が伸縮する方向（図５中の矢印方向）と、２つの電気刺激部Ｅａ，Ｅｂが並ぶ方向とが一致するように貼着した場合には、そのような頬表面の伸縮運動を検出素子３０で精度良く検出することができるため、より正確なタイミングで電気刺激を与えることが可能となる。
【００４３】
上述したところは、本発明の一実施形態を示したにすぎず、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。例えば、図４に示した例では、２つの電気刺激部Ｅａ，Ｅｂを設け、当該２つの電気刺激部Ｅａ，Ｅｂの間に検出素子３０を張り渡したが、このような構成に代えて、例えば、図３に示した電気刺激部Ｅのように、開口を有する１つの電気刺激部Ｅを設け、当該開口を挟んで対向する２つの領域間に検出素子３０を張り渡すこともでき、この場合も図４に示した例の場合と同様の効果を得ることができる。また、この場合、開口に代えて切り欠きを設けても、同様の効果を得ることができる。
【００４４】
また、図３に示した例では、電気刺激部Ｅの開口内に検出素子３０を配置したが、開口に代えて切り欠きを設け、切り欠き内に検出素子３０を配置するようにしてもよい。あるいは、例えば、図４に示した電気刺激部Ｅａ，Ｅｂのように、２つの電気刺激部Ｅａ，Ｅｂを設け、当該２つの電気刺激部Ｅａ，Ｅｂの間に検出素子３０を配置することもでき、この場合も図３に示した例の場合と同様の効果を得ることができる。
【００４５】
さらに、前述した各例ではケーシング２９に開口を設け、当該開口にストッパ片２８を抜け止め保持するように構成したが、このような構成に代えて、ケーシング２９全体を弾性部材で構成し、当該弾性部材の裏面側から直接、電気刺激部Ｅ，Ｅａ，Ｅｂを突出させるようにしてもよい。この場合には、導線５０ａ，５０ｂや、検出素子３０は、前記弾性部材内に埋設することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１  電気刺激装置
２０  ペア電極
２１  検出素子固定型電極
２２  電極
２３，２３ａ，２３ｂ  導電性粘着シート
２４，２４ａ，２４ｂ  導電性シート
２５，２５ａ，２５ｂ  絶縁性シート（絶縁材）
２６  凸型端子
２７  凹型端子
２８  ストッパ片
２９  ケーシング
３０  検出素子
４０  電気パルス発生装置
４１  入力部
４２  表示部
５０  配線
５０ａ  導線
５０ｂ  導線
６０  軟性部材
Ｓ  皮膚
Ｅ，Ｅａ，Ｅｂ  電気刺激部
【図１】
2015062487.tif 000003
【図２】
2015062487.tif 000004
【図３】
2015062487.tif 000005
【図４】
2015062487.tif 000006
【図５】
2015062487.tif 000007