(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
定周期間隔を有する複数のバーストの列からなる刺激信号を発生させる手段を備え、上記各バーストは、第１のパルス反復周波数をもって繰り返される複数の第１のパルスを含む第１のパルス列の形をなす第１の構成部分と、上記第１のパルス反復周波数よりも高い第２のパルス反復周波数をもって繰り返される複数の第２のパルスを含む第２のパルス列の形をなす第２の構成部分と、上記第２のパルス反復周波数よりも高い第３のパルス反復周波数に対応する時間間隔をもって繰り返される２つの第３のパルスのみからなる第３のパルス列の形をなす第３の構成部分を含み、
上記第３の構成部分における上記２つの第３のパルスは、上記第２のパルスに連続する位置にある、ことを特徴とする電気的筋肉刺激器。
【請求項２】
上記第１のパルス反復周波数が１Ｈｚから１５Ｈｚの間である請求項１に記載の電気的筋肉刺激器。
【請求項３】
上記第１のパルス反復周波数が１Ｈｚから６Ｈｚの間である請求項２に記載の電気的筋肉刺激器。
【請求項４】
上記第１のパルス反復周波数が５Ｈｚから１５Ｈｚの間である請求項２に記載の電気的筋肉刺激器。
【請求項５】
上記第２のパルス反復周波数が３０Ｈｚから６０Ｈｚの間である請求項１〜４のいずれかに記載の電気的筋肉刺激器。
【請求項６】
上記第２のパルス反復周波数が４０Ｈｚから６０Ｈｚの間である請求項５に記載の電気的筋肉刺激器。
【請求項７】
上記第３のパルス反復周波数が１２０Ｈｚから３００Ｈｚの間である請求項１〜６のいずれかに記載の電気的筋肉刺激器。
【請求項８】
上記第３のパルス反復周波数が１２０Ｈｚから２００Ｈｚの間である請求項７に記載の電気的筋肉刺激器。
【発明の詳細な説明】
本発明は、筋肉に特殊なパターンの電気刺激を与えるための装置及び方法に関する。
神経の刺激によって筋肉の収縮が起こることが知られている。筋肉の収縮は、活動電位が神経から神経筋接合点に伝わり、そして信号が筋肉細胞に伝わって筋肉細胞の細胞質内にカルシウムイオンを放出するように刺激を与え、それにより収縮性タンパク質間の相互作用が変更されることによって起こる。筋肉に電界を与えると、筋肉収縮を人為的に起こせることがかねてより確認されている。さらに、筋肉収縮を直接起こす場合と同様に、特定周波数の電気刺激もまた、筋肉の表現型を変えることができる。例えば、１０Ｈｚの一定周波数でＦ型（fast-twitch）筋肉を長く刺激すると、Ｓ型（slow-twitch）の特徴（すなわち持久力は増加するが、Ｆ型筋肉の標準よりも力は小さい）を生ずるＦ型筋肉となる。逆に、３０−５０Ｈｚの断続的な周波数でＳ型筋肉を長く刺激すると、Ｆ型の特徴（すなわち力は増加するが、Ｓ型筋肉の標準よりも持久力は低い）を生ずるＳ型筋肉となる。
筋肉の電気刺激が、（けが、十分に使っていないこと、または病理学上の条件のために）無能力となった筋肉の力および／または持久力を改善するための有益な手段であることが提案されている。長年の間、筋肉に良い影響を与えることを目的として、（約３０−５０Ｈｚの）一定周波数の誘導電流刺激で筋肉を刺激している。しかしながら、このような治療は、あまり効果的ではなく、長期的にみると最も有害なものであった。
英国特許ＧＢ２ １５６ ６８２号では、筋肉をより有益に刺激する手段の開発を目的として、筋肉を刺激する神経の電気放電を調べた。そして、その特許は筋肉を刺激する神経からの電気放電を記録する方法を開示している。その後、その記録に基づいて発生させた信号は、筋肉を「電気栄養的（electrotrophically）に」刺激するために用いられている。電気栄養的刺激は、「刺激に対して機械的に反応することを筋肉繊維に要求することなく、筋肉繊維の構造的および／または機能的な変化を起こすのに有効な情報を含む刺激信号を用いた、筋肉繊維の電気信号」と定義される。しかしながら、上記英国特許ＧＢ ２ １５６ ６８２号の刺激信号は、複雑で、かつ発生させるのが難しかった。
本発明の目的は、筋肉の力と持久力を改善するように筋肉を電気的に刺激するための改良された装置および方法を提供することにある。
本発明により提供される電気的筋肉刺激器は、定周期間隔を有する複数のバーストの列からなる刺激信号を発生させる手段を備え、上記各バーストは、第１のパルス反復周波数をもって繰り返される複数の第１のパルスを含む第１のパルス列の形をなす第１の構成部分と、上記第１のパルス反復周波数よりも高い第２のパルス反復周波数をもって繰り返される複数の第２のパルスを含む第２のパルス列の形をなす第２の構成部分と、上記第２のパルス反復周波数よりも高い第３のパルス反復周波数に対応する時間間隔をもって繰り返される２つの第３のパルスのみからなる第３のパルス列の形をなす第３の構成部分を含み、上記第３の構成部分における上記２つの第３のパルスは、上記第２のパルスに連続する位置にある、ことを特徴とする。
上記第１のパルス反復周波数は、１ないし１５Ｈｚであることが好ましく、例えば、１〜６Ｈｚ、または５〜１５Ｈｚである。また、上記第２のパルス反復周波数は、３０ないし６０Ｈｚであることが好ましく、例えば、４０〜６０Ｈｚである。さらに、上記第３のパルス反復周波数は、１２０ないし３００Ｈｚであることが好ましく、例えば、１２０〜２００Ｈｚである。
本発明の電気信号による筋肉刺激器は、骨格筋のリハビリテーションや再生や萎縮症の防止などに非常に有効であると発明者は確信する。本発明による示唆は、筋肉を刺激する神経からの電気放電の試験に現れている。特定の信号が筋肉収縮を起こすとともに、筋肉の力や持久力に予期せぬ有益な効果を与えることが確認されている。
添付図面を参照して、例示の方法で、本発明の実施例について説明する。
添付図面は、本発明による電気的筋肉刺激器で発生させた１つのパルスパターンを示す。そのパルスは、連続した１０Ｈｚの第１の構成部分をパルスパターンに組み込むようにして、０．１秒の規則的な間隔でもって発生される点が注目されるであろう。この連続的でかつ比較的低周波の構成部分は、より高周波の第２の構成部分の短いバースト（bursts）と、周期的な間隔で組み合わされており、図示した例では、第２の構成部分のパルス反復速度が５０Ｈｚとなるように、０．０２秒の間隔で４つのパルスが連続する。また、パルスの対（doublet）の形をした第３の構成部分は、第２の構成部分に連続しており、図示した例では、その対の２つのパルスの間隔は、１５０Ｈｚのパルス反復速度に相当する０．００６６秒である。図示した例では、第３の構成部分が第２の構成部分の直前にある点が注目されるであろうが、第２の構成部分に関するその位置はこの例に示す位置とは異なってもよい。
添付図面に示されるすべてのパルスは、同じ構造のものであり、各パルスは正および負（positive and negative-going）の成分を含む。従来の筋肉刺激装置で用いられるパルスの形状を使用してもよく、本発明の利点は、個々のパルス形状よりはむしろ、そのようなパルスのパターンによってもたらされる。
図に示すパルスパターンを用いることによって良好な結果が得られている。しかしながら、低周波の構成部分の周波数を図示する１０Ｈｚから６Ｈｚまたはそれ以下に低くすることによって、さらなる改良を行うことができる。
上記パルスパターンによる治療の経過は、６ないし８週間にわたって毎日１ないし３時間とすることができる。パルスは、簡単な自着式電極を介して全身のどの筋肉にも適用できる。また、パルスは、１０から１５秒のオン時間と、ほぼ同じ時間の非活性期間すなわちオフ時間とにより適用可能である。１０秒のオン時間と１５秒のオフ時間を組み合わせることにより良好な結果が得られている。
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