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技術 表面刺激用電気刺激装置及びそれを用いた頸部電極装着具

出願人 国立大学法人東北大学
発明者 半田康延関和則小倉隆英三橋幸聖佐藤尚志
出願日 2005年12月2日 (14年11ヶ月経過) 出願番号 2005-349518
公開日 2007年6月21日 (13年4ヶ月経過) 公開番号 2007-151747
状態 特許登録済
技術分野 電気治療装置
主要キーワード 感温センサー コンピュータ制御式 制御入力装置 パターン読出 感圧センサー メモリーアドレス 喉頭筋 釣鐘状
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2007年6月21日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (7)

課題

頸部特定部位刺激するための表面電極アレイ具備した装具を用い、口腔咽頭喉頭機能に関連した舌下神経および迷走神経舌咽神経運動枝、知覚枝を刺激し、舌骨上筋群咽頭筋喉頭筋収縮訓練を行うと共に、知覚枝を介した中枢神経系への求心性入力による神経調節効果を得る。

解決手段

頸部の特定部位を刺激するための表面電極アレイを具備した装具1を配置し、口腔、咽頭、喉頭機能障害予防治療刺激波として10Hz以下の低周波双極性矩形波、2kHzから5kHzの正弦波を搬送波とした双極性漸増漸減波(三角派も含む)、もしくは2kHzから5kHzの正弦波を数秒ON、数秒OFFさせる刺激波を出力し、かつ刺激電圧を0Vから40Vの範囲で出力する。

概要

背景

摂食嚥下障害発声障害構音障害治療法としては、運動訓練主体でありこれに加えて刺激氷水刺激などの反射誘発法が行われている。また、嚥下機能改善のための電気刺激装置が米国で開発されているが、これは前頸部正中に表面電極を縦に並べ刺激するものであり、咽頭喉頭直接刺激するものではない。

したがって、嚥下障害以外の機能障害疾病を予防治療するものではない。

また、本願発明者は、各種の電気刺激装置を開発しており、既に、骨盤部表面刺激電極装置及びその電極装置装着用下着(特許文献1参照)、肩訓練治療のための電気刺激装置(特許文献2参照)や、腹筋背筋強化のための電気刺激装置(特許文献3参照)および、不妊症疼痛性骨盤内臓疾患治療のための電気刺激装置及び骨盤内臓機能不全疼痛治療装置(特許文献4)を提案している。
特開2002−200178号公報
特開2003−019213号公報
特開2003−019216号公報
特願2005−266197号公報

概要

頸部の特定部位を刺激するための表面電極アレイ具備した装具を用い、口腔、咽頭、喉頭機能に関連した舌下神経および迷走神経舌咽神経運動枝、知覚枝を刺激し、舌、舌骨上筋群咽頭筋喉頭筋収縮訓練を行うと共に、知覚枝を介した中枢神経系への求心性入力による神経調節効果を得る。頸部の特定部位を刺激するための表面電極アレイを具備した装具1を配置し、口腔、咽頭、喉頭機能障害予防治療の刺激波として10Hz以下の低周波双極性矩形波、2kHzから5kHzの正弦波を搬送波とした双極性漸増漸減波(三角派も含む)、もしくは2kHzから5kHzの正弦波を数秒ON、数秒OFFさせる刺激波を出力し、かつ刺激電圧を0Vから40Vの範囲で出力する。

目的

本発明は、上記状況に鑑みて、頸部の特定部位を刺激するための表面電極アレイを具備した装具を用い、口腔、咽頭、喉頭機能に関連した舌下神経および迷走神経、舌咽神経の運動枝、知覚枝を刺激し、舌、舌骨上筋群、咽頭筋、喉頭筋の収縮訓練を行うと共に、知覚枝を介した中枢神経系への求心性入力による神経調節効果を得るような表面刺激用電気刺激装置及びそれを用いた頸部電極装着具を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
6件

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請求項1

口腔咽頭喉頭機能障害予防治療刺激波として10Hz以下の低周波双極性矩形波、2kHzから5kHzの正弦波を搬送波とした双極性漸増漸減波(三角派も含む)、もしくは2kHzから5kHzの正弦波を数秒ON、数秒OFFさせる刺激波を出力し、かつ刺激電圧を0Vから40Vの範囲で出力することを特徴とする表面刺激用電気刺激装置

請求項2

請求項1記載の表面刺激用電気刺激装置を用いて、前頸部正中線左右外側方向で、左右の舌骨上筋群の位置に合わせて表面電極を貼り付け、安全かつ確実に目的部位刺激できる装具具備されたことを特徴とする頸部電極装着具

技術分野

0001

本発明は、表面刺激用電気刺激装置及びそれを用いた頸部電極装着具係り、特に、頸部の両側舌骨上部を表面電極により電気刺激し、摂食障害嚥下障害構音障害発声障害呼吸障害を引き起こす口腔咽頭喉頭機能障害を予防治療する頸部表面電気刺激装置とそれを用いた頸部電極装着具に関するものである。

背景技術

0002

摂食・嚥下障害、発声障害、構音障害の治療法としては、運動訓練主体でありこれに加えて刺激氷水刺激などの反射誘発法が行われている。また、嚥下機能改善のための電気刺激装置が米国で開発されているが、これは前頸部正中に表面電極を縦に並べ刺激するものであり、や咽頭・喉頭を直接刺激するものではない。

0003

したがって、嚥下障害以外の機能障害や疾病を予防治療するものではない。

0004

また、本願発明者は、各種の電気刺激装置を開発しており、既に、骨盤部表面刺激電極装置及びその電極装置装着用下着(特許文献1参照)、肩訓練治療のための電気刺激装置(特許文献2参照)や、腹筋背筋強化のための電気刺激装置(特許文献3参照)および、不妊症疼痛性骨盤内臓疾患治療のための電気刺激装置及び骨盤内臓機能不全疼痛治療装置(特許文献4)を提案している。
特開2002−200178号公報
特開2003−019213号公報
特開2003−019216号公報
特願2005−266197号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、頸部はきわめて狭い範囲に数多くの主要な神経、血管、筋肉などが存在するため、刺激部位が多少ずれても予期したものとは別の影響が現れる可能性が高い。また、刺激強度も強すぎると近隣組織をいたずらに刺激して実用性がないか望ましくない反応が生じてしまう可能性がある。

0006

舌を含む口腔、口蓋、咽頭、喉頭の顔面頸部諸器官関与する複数の神経、筋系遠心性求心性の電気刺激を与えることによりはじめて、それら諸器官の機能障害の予防治療が実現できるものである。

0007

しかし、舌を含む口腔、口蓋、咽頭、喉頭の顔面頸部諸器官の機能に関連する神経・筋を選択的に、かつ確実に刺激する電気刺激装置は見当たらず、そのための電気刺激装置が求められていた。

0008

本発明は、上記状況に鑑みて、頸部の特定部位を刺激するための表面電極アレイ具備した装具を用い、口腔、咽頭、喉頭機能に関連した舌下神経および迷走神経舌咽神経運動枝、知覚枝を刺激し、舌、舌骨上筋群咽頭筋喉頭筋収縮訓練を行うと共に、知覚枝を介した中枢神経系への求心性入力による神経調節効果を得るような表面刺激用電気刺激装置及びそれを用いた頸部電極装着具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

0009

本発明は、上記目的を達成するために、
〔1〕表面刺激用電気刺激装置において、電気刺激の搬送波として、周波数2kHzから5kHzの正弦波を用い、これを両方向性三角波あるいは釣鐘状波でその幅を100μsecから500μsecとして、1Hzから50Hzまでの繰り返し周波数刺激波とする。また、2kHzから5kHzの正弦波自身、2秒から3秒程度の立ち上がり立下りを設けて、5秒から10秒のON,OFFの繰り返し刺激(cyclic刺激)とすることもできる。また、最も簡便な刺激波として10Hz以下の双極性矩形波とすることも可能である。これは痛みを極力抑えた状態で刺激電圧を必要な強度に上げ、比較的深部の神経・筋を刺激するためである。しかし近隣の筋神経刺激を刺激しないようにするため、左右の電極間のみに電流が流れる双極性刺激とし最大電圧は40V に制限することを特徴とする。

0010

〔2〕上記〔1〕記載の電気刺激装置に接続するとともに、前頸部正中線左右外側方向で、左右の舌骨上筋群の位置に合わせて表面電極を貼り付け、安全かつ確実に目的部位を刺激できる装具が具備されたことを特徴とする。

発明の効果

0011

本発明によれば、頸部の両側舌骨上部を表面電極により電気刺激し、摂食障害、嚥下障害、構音障害、発声障害、呼吸障害を引き起こす口腔、咽頭、喉頭の機能障害を予防治療することができる。

発明を実施するための最良の形態

0012

本発明の表面刺激用電気刺激装置は、電気刺激波として、(1)電気刺激の搬送波として、周波数2kHzから5kHzの正弦波を用い、これを両方向性の三角波あるいは釣鐘状波でその幅を100μsecから500μsecとして、1Hzから50Hzまでの繰り返し周波数の刺激波とする。(2)2kHzから5kHzの正弦波自身、2秒から3秒程度の立ち上がり立下りを設けて、5秒から10秒の通電時間を有する刺激波とする。(3)10Hz以下の双極性矩形波とする。以上の3種類の刺激波を用いることができる。これは痛みを極力抑えた状態で刺激電圧を必要な強度に上げ、比較的深部の神経・筋を刺激するためである。しかし近隣の筋神経刺激を刺激しないようにするため、左右の電極間のみに電流が流れる双極性刺激とし最大電圧は40Vに制限する。

0013

以下、本発明の実施例を図面を参照しながら詳細に説明する。

0014

図1は本発明の表面刺激用電気刺激装置の刺激波(2kHzから5kHzの正弦波を搬送波とする刺激波)の一例を示す図である。

0015

ここでは、電気刺激の搬送波として、周波数2kHzから5kHzの正弦波を用い、これを両方向性の三角波あるいは釣鐘状波でその幅を100μsecから500μsecとして、1Hzから50Hzまでの繰り返し周波数の刺激波とする。このほか、2kHzから5kHzの正弦波自身、2秒から3秒程度の立ち上がり立ち下りを設けて、5秒から10秒の通電時間を有する刺激波、10Hz以下の双極性矩形波を用いることもある。いずれの場合も5秒前後の通電、5秒前後の通電休止を繰り返すcyclic刺激を5分から20分程度行う。

0016

図2は本発明の表面刺激用電気刺激装置を用いた頸部電極装着具を装着した状態を示す正面図、図3はその側面図である。

0017

この実施例では、図2および図3に示すような、下顎骨5下面と舌骨4の間の頸部両側皮膚に貼付されるものであり、これによって咽頭・喉頭の運動に関わる舌骨上筋群とその深部にある舌下神経および迷走神経・舌咽神経の運動枝および知覚枝を刺激することができる。この際、目的部位に的確に電極を貼付するため、ネックカラー装着具1の内面に表面電極2,3を貼付する。なお、6は口である。

0018

表面刺激用電気刺激装置を上記した頸部電極装着具に接続して電気刺激することにより、口腔、咽頭、喉頭機能に関連した舌下神経および迷走神経、舌咽神経の運動枝、知覚枝を刺激し、舌、舌骨上筋群、咽頭筋、喉頭筋を収縮訓練を行うと共に、知覚枝を介した中枢神経系への求心性入力による神経調節効果を得ることができる。

0019

以下に具体的な疾患における実施例について説明する。
(1)刺激部位の確認と急性効果
健常者および摂食・嚥下障害を有する患者において、当該部位を刺激すると、刺激周波数に一致して舌骨の挙上、舌根の挙上、咽頭の挙上がX線cineで認められ、15分間の間歇刺激では、舌根の挙上と舌の後方変移MRI核磁気共鳴イメージング装置)で確認されている。また、摂食・嚥下障害を有する患者では、嚥下時の喉頭挙上が刺激前微弱なものであったのが、刺激後、明確かつ挙上距離および速度が健常状態に近づくことが確認されている。
(2)摂食嚥下障害患者での刺激訓練効果
脳卒中後摂食嚥下障害を有する複数の症例で、1日ないしは2日に1回、15分の訓練刺激で、嚥下反射咽頭反射が明確に誘発され常食をむせることなく完全に食べ終えるようになったのが認められている。したがって、嚥下障害に伴う誤嚥が防がれ、誤嚥性肺炎の予防も可能となっている。
(3)睡眠過呼吸症候群での刺激効果
本発明の効果として舌根が上昇することが認められているため治療効果が出る蓋然性は高い。また、いびきにも有効と思われる。

0020

口腔(舌を含む)、咽頭、喉頭の機能は、摂食・嚥下・発語構音呼吸発声に関連するものであり、その障害には、摂食・嚥下障害、構音障害、発語・発声障害などがあり、睡眠時のいびき、睡眠時無呼吸症候群にも関連している。また、口腔(舌を含む)、咽頭、喉頭の機能障害は、嚥下反射などに代表される反射機能の低下と麻痺などのための筋萎縮筋力低下などに起因することが多い。そこで、これらの障害を予防治療するため、本発明では咽頭・喉頭の運動に関わる舌骨上筋群とその深部にある舌下神経および迷走神経・舌咽神経の運動枝および知覚枝を刺激し、筋萎縮改善、筋力増強運動能力向上を図るとともに反射機能の向上を図ることができる。

0021

事実、健常者および摂食・嚥下障害を有する患者において、当該部位を刺激すると、刺激周波数に一致して舌骨の挙上、舌根の挙上、咽頭の挙上がX線cineで認められ、15分間の間歇刺激では、舌根の挙上と舌の後方変移がMRI上確認されている。摂食・嚥下障害を有する患者では、喉頭反射の改善と摂食嚥下機能の著明な改善が認められている。

0022

この際、左右の舌骨上筋群を確実に刺激するための電極貼付の位置決めが重要であり、そのため頸部装具が必要となってくる。また、頸部は知覚が敏感であり電気刺激による疼痛が出やすいため、10Hz以上の刺激周波数では深部の神経に到達する刺激電圧を得ることができない。そこで、刺激周波数を0.5Hzから8Hzと低くすることによって同一刺激電圧でも痛みの出ない刺激が可能であり、より深部に到達し得る刺激出力を得ることができる。しかし、電圧を強くしすぎると頸部という狭い領域では他の神経・筋・血管領域を刺激する可能性が高くなり、不必要もしくは侵害的な刺激効果が現れる恐れが出てくる。そこで、最大刺激電圧を40Vに制限することにより、そのような恐れを最小限に留めることができる。

0023

次に、本発明の表面刺激用電気刺激装置の構成について説明する。

0024

図4は本発明にかかるコンピュータ制御電気刺激装置の構成図である。

0025

この図において、10はコンピュータ制御電気刺激装置、11はコンピュータ制御部、12は電気刺激部、13はCPU(中央処理装置)、14はメモリ、15は入出力装置、16は入力インターフェース(A/D変換器を含む)、17は信号処理装置、18は制御入力装置、19は出力装置、20はコネクタ、21は頸部電極装着具、22は頸部、23は表面電極、24は感温センサー、25は感圧センサーである。なお、感温センサー24と、感圧センサー25は、表面刺激用電気刺激装置による利用者の保護のために用いる。

0026

このコンピュータ制御電気刺激装置10は大別するとコンピュータ制御部11と電気刺激部12からなっている。そのコンピュータ制御部11は、CPU13、メモリ14、入出力装置15、入力インターフェース(A/D変換器を含む)16から構成されている。

0027

また、電気刺激部12は、CPU13に接続される信号処理装置17、制御入力装置18、出力装置19、コネクタ20からなる。

0028

更に、そのコネクタ20に接続される頸部電極装着具21が設けられ、その頸部電極装着具21は、複数のチャンネルの表面電極23を有する。更に、必須構成ではないが、感温センサー24、感圧センサー25を付設することができる。なお、22は頸部である。

0029

そこで、この表面刺激用電気刺激装置により、図1に示すような電気刺激波を発生させて、電気刺激することにより、口腔、咽頭、喉頭機能に関連した舌下神経および迷走神経、舌咽神経の運動枝、知覚枝を刺激し、舌、舌骨上筋群、咽頭筋、喉頭筋を収縮訓練を行うと共に、知覚枝を介した中枢神経系への求心性入力による神経調節効果を得ることができる。

0030

図5は本発明にかかるコンピュータ制御電気刺激装置のパターン信号発生装置の構成図、図6はその主メモリの構成図である。

0031

この図に示すように、このコンピュータ制御電気刺激装置のパターン信号発生装置30は、主メモリ31、主メモリのコマンド部31a、主メモリのオペランド部31b、主メモリのパターンファイル部31c、プログラムカウンタ32、第1レジスタ33、第2レジスタ34、主メモリの固定部41、主メモリの変数部42、a〜gはアドレス、STPはセットスタックポインタ命令、JSPは変数パターン読出指令、RSPはリターン指令である。

0032

このコンピュータ制御電気刺激装置のパターン信号発生装置30は、主メモリ31、プログラムカウンタ32、第1のレジスタ33、第2のレジスタ34を設け、その主メモリ31は、図6に示すように、固定部41と変数部42を設けるようにしている。

0033

そこで、主メモリ31の固定部41と変数部42を個別に記憶し、固定部31を所定のプログラムに従って読み出し所定パターンを出力させるとともに、固定部41の所望のアドレス位置に変数パターン読出指令JSPを記憶させ、この変数パターン読出指令JSPが読み出される毎に第1レジスタ33に記憶したアドレスの変数パターンを読み出すようにする。このようにして、固定部41と変数部42とを組み合わせることにより、パターン信号を発生させるようにしている。

0034

そして、各刺激チャンネルの刺激波は、時間軸上あるいはコンピュータ制御式電気刺激装置のメモリーアドレス上に自由に設定できるようにすることができる。

0035

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。

0036

本発明の表面刺激用電気刺激装置及びそれを用いた頸部電極装着具は、口腔、咽頭、喉頭などの機能障害予防治療装置に好適である。

図面の簡単な説明

0037

本発明の表面刺激用電気刺激装置から出力される刺激波(2kHzから5kHzの正弦波を搬送波とする刺激波)の一例を示す図である。
本発明の表面刺激用電気刺激装置を用いた頸部電極装着具を装着した状態を示す正面図である。
本発明の表面刺激用電気刺激装置を用いた頸部電極装着具を装着した状態を示す側面図である。
本発明の表面刺激用電気刺激装置のブロック図である。
本発明の表面刺激用電気刺激装置のパターン信号発生装置の構成図である。
本発明の表面刺激用電気刺激装置のパターン信号発生装置の主メモリの構成図である。

符号の説明

0038

1ネックカラー型装着具
2,3,23表面電極
4舌骨
5下顎骨
6 口
10コンピュータ制御電気刺激装置
11 コンピュータ制御部
12電気刺激部
13 CPU(中央処理装置)
14メモリ
15入出力装置
16入力インターフェース(A/D変換器を含む)
17信号処理装置
18制御入力装置
19出力装置
20コネクタ
21頸部電極装着具
22頸部
24感温センサー
25感圧センサー
30 コンピュータ制御電気刺激装置のパターン信号発生装置
31主メモリ
31a 主メモリのコマンド部
31b 主メモリのオペランド部
31c 主メモリのパターンファイル部
32プログラムカウンタ
33 第1レジスタ
34 第2レジスタ
41 主メモリの固定部
42 主メモリの変数部
a〜gアドレス
STPセットスタックポインタ命令
JSP 変数パターン読出指令
RSPリターン指令

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