JP4959573B2 - 装置 - Google Patents

Description

（発明の分野）
本発明は、深部静脈血栓症（ＤＶＴ）および／または浅静脈血栓症（ＳＶＴ）の発生を減らすための方法および装置に関する。本発明の態様は、そのような装置を動作させる方法に関し、下肢の血流の機能障害に関する他の病変および症状を防止、低減、または軽減するための方法および装置に関する。他の病変および疾患も処置可能である。

（発明の背景）
深部静脈血栓症（ＤＶＴ）および浅静脈血栓症（ＳＶＴ）は、もっぱらというわけではないが主として航空機での長時間の移動に関係しており、乗客および航空会社の両者にとって大きな懸念となってきている。明確化および繰り返しの回避を目的とし、本明細書において説明されるＤＶＴは、下肢における病的な血栓症の事象を指し、下肢の深部静脈血管、浅静脈血管、および交通静脈血管内の種々の症状を含むものと理解することができる。

ＤＶＴは、通常は足首と上部ふくらはぎとの間の下肢の深部静脈系統に形成される血栓症である。ＤＶＴは、病院において内科的または外科的処置を受ける患者に一般的な状況である。状況は深刻であり、致命的となる可能性があり、外部からの検査によって診断することがきわめて困難である。問題が認識されるよりも前に、凝血塊の形成がきわめて迅速に進展し、静脈の壁面から離れ、血流を通って移動する。凝血塊が静脈を通って移動して、心臓、脳、または肺などといった最も重要な器官に入り、脳梗塞、肺塞栓症、および心筋梗塞など、生命を脅かす状況を引き起こす可能性がある。米国および欧州におけるＤＶＴの年間の発生は、ほぼ１００，０００人につき１６０人であり、致死的ＰＥの割合は、１００，０００人につき５０人である。種々の検討によれば、充分な予防なく大きな外科手術を受けている患者の約３分の１が、ＤＶＴを患うことが示されている。さらに、肺塞栓症に起因する術中の死が、大きな外科手術を受けている患者の０．５％〜３．４％に生じることが示されている。

静脈管腔における凝血塊の形成は、種々の要因の相互作用の結果である。基礎となる病態生理学が、３つの主たる要因が、末梢静脈における血栓症の進行の原因であると示唆している。これは、「Ｖｉｒｃｈｏｗの３要素」と称され、ｉ）静脈壁（内皮）の損傷、ｉｉ）静脈血の停滞（血流の減速）、およびｉｉｉ）血液の組成の変化（すなわち、凝固性の増大）である。Ｖｉｒｃｈｏｗ以降に他の要因が特定されているが、この理論が依然として受け入れられている。血栓は、通常は、大きな静脈洞およびバルブポケット（ｖａｌｖｅ ｐｏｃｋｅｔ）において流れの遅い領域または流れが妨げられる領域に形成される。血栓の大部分は、手術後のヒラメ静脈およびバルブポケットにおいて生じる。また、血栓は、静脈の直接的な外傷にさらされた部位に形成される。ＤＶＴに関する凝血塊の形成の基本的特徴は、過剰に長く動かされないままであることによる下肢における血液の静止および滞留であり、ぶら下げられた姿勢の脚に一般的である。しかしながら、ＤＶＴは背臥位にあるときの下肢においても生じる可能性があり、負傷、炎症、または術後などのさらなるリスク因子が頻繁に存在する。

ＤＶＴの原因となる生理学的プロセスを理解するために、下肢の通常の静脈血の戻りを説明することがまずは不可欠である。

横臥（被験者が、脚および心臓を同じ高さに位置させつつ横たわっている）の際、血液は、毛細血管を通って来る比較的小さな力によって推進され、心臓に向かって浅静脈および深部静脈に沿って均一に流れる。これは、「背後力」（後方からの力）として知られており、心臓によって生成され、微小血管床を通って静脈へと伝えられる残余の力である。

しかしながら、起立時には、高効率のふくらはぎポンプが、静脈の戻りの主たる機構である。運動を伴わずに起立しているとき、静脈は、測定点から心臓の高さまで延びる血液のカラムの静水圧に等しい圧力で満たされている。足首における静水圧は、約９０ｍｍＨｇである。静脈の戻りは、毛細血管床の「背後力」によって助けられ、さらには呼吸運動、とくには吸息によって助けられる。静脈に対する動脈の近接も、隣接する動脈の脈動がコンポーネント・バルブ（ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｖａｌｖｅ）によって静脈内の流れを補助することができるため、静脈の戻りを助ける。これらの機構が静脈の戻りを助けるが、長時間にわたる起立の高い静脈圧力は、通常の四肢においてさえも浮腫の形成を引き起こしうる。

下肢の筋静脈ポンプ（ｍｕｓｃｕｌｏｖｅｎｏｕｓ ｐｕｍｐ）およびコンポーネント静脈バルブの存在が、静脈の戻りの補助および下肢の静脈圧の低減において重要な役割を果たしている。足ポンプ、ふくらはぎポンプ、および大腿ポンプという３つのポンプが存在している。

静脈足ポンプは、以下のように下肢からの静脈の戻りを助ける。重量を支えることによって、土踏まずの平坦化が生じ、足底静脈が引き伸ばされて狭くなることで、足からふくらはぎ部分に向かって上方へと血液が追い出される。

ふくらはぎポンプは、３つのポンプのうちで最も効率的かつ最も強力であり、運動の際に、静脈の戻りの主たる機構となる。歩行などのリズミカルな運動において、下肢の容量血管の血液の体積を減少させ、したがってより多くの血液が、肺血管床などの他の領域への再分配のために利用可能である。筋肉の収縮時、血液がふくらはぎの静脈から太ももへと排出され、太腿において太腿筋肉ポンプに取り上げられる。コンポーネント・バルブが、遠位側の静脈へと戻る血液の逆流を防止している。

歩行の際の筋肉ポンプの収縮の結果として、足首における静脈圧（大伏在静脈から測定）は、通常の四肢において９０ｍｍＨｇから約２５ｍｍＨｇまで低下する。静脈筋肉ポンプの有効性は、静脈圧を低下させるという能力によって判断され、通常の四肢において、静脈圧が静水レベルを大きく下回って低下する。静脈圧を下げることによって、ふくらはぎポンプは、直立姿勢において高い圧力の結果として生じうる浮腫の形成を少なくする。このように、筋肉ポンプの作用がコンポーネント・バルブと協働し、静脈圧を低くして浮腫の形成を防止する。運動時の静脈圧の低下は、前静脈圧力勾配（ａｎｔｅｒｉｏｖｅｎｏｕｓ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｇｒａｄｉｅｎｔ）のほぼ５０％の増加をもたらす。ふくらはぎ筋肉ポンプは、「末梢心臓」と称されている。前静脈圧力勾配の増加は、遠位側の組織におけるかん流圧力の増加をもたらし、かん流の増加をもたらす。すなわち、静脈圧を下げるだけでなく、血流も増加させる。

解剖学的構成：筋肉ポンプについての従来からの見方は、深部静脈が収縮する筋肉によって圧縮され、浅静脈が深部静脈へと血液を排出するという考え方にもとづく。四肢の筋肉の内側および間に設定された深部静脈およびそれらのバルブの解剖学的構成が、往復ポンプ機構を構成している。この機構は、四肢の長さに沿って延びる直列に接続された並列往復ポンプ（相互に空になる）として説明される。各ポンプの入力は、下方の深部静脈から到来し、貫通静脈を介して対応する部位の浅静脈から到来する。血液が心臓に向かって吐き出され、コンポーネント・バルブが上流の静脈からの逆流を防止するために必要とされる。

下肢において、深部静脈は、筋肉内（ひらめ洞および腓腹静脈）または筋肉間（後および前の脛骨および腓骨静脈）にある。ひらめ静脈は、ポンプ室として機能する大きくて薄肉であるバルブなしの洞である。ひらめ洞は、ふくらはぎ筋肉ポンプの主たる収集室を構成している。ふくらはぎの筋肉は、密な非弾性の被覆（深在筋膜）によって囲まれている。この密な筋膜の外皮が、収縮時の筋肉における高圧の生成を可能にしている。この圧力が、筋肉の静脈のとくにはひらめ洞へと加わり、心臓へと向かう血液の強制的な押し出しを生じる。

病態生理学およびふくらはぎポンプの故障：ふくらはぎ筋肉ポンプの正常な機能は、静脈バルブの完全性、深部静脈の開通性、筋肉の活動および強度、ならびに足首および膝関節の可動性に依存している。以下の結果として、足首ポンプの故障が生じる。

静脈バルブの機能不全。静脈バルブは、筋静脈ポンプが下肢から心臓に向かって血液を進めるときに血液の逆流を防止するため、ふくらはぎポンプの機能において重要な役割を果たしている。バルブの不良は、浅静脈において生じる可能性があり、拡張蛇行静脈の発現につながり、あるいは深部静脈において生じうる。深部静脈の不全は、深部静脈血栓症の発現に続くバルブの破壊の結果として生じる可能性があり、あるいは根本原因を有する可能性がある。とくには深部静脈におけるこの逆流の結果として、ふくらはぎポンプが効果を失い、運動時に静脈圧の効果的な低減を果たすことができなくなる。これは、皮膚の変化および潰瘍につながる可能性がある静脈高血圧を引き起こす。

深部静脈の閉塞：膝よりも上方（大腿、膝窩、腸骨）の深部静脈がＤＶＴの発現後の血栓によって塞がれた場合、血液が開通性の低下した状態の血管へと排出されるため、ふくらはぎ筋肉ポンプの機能に影響がある。

筋肉の衰弱／萎縮：筋肉の活動および強度が加齢とともに低下し、筋肉の強度が低下するにつれて、ふくらはぎポンプの効果も低下する。

足首および膝関節の不動：これもまた、ふくらはぎポンプに影響を有している。

要約すると、通常の状況のもとで、下肢の静脈の血液は、心臓によるのではなく、ふくらはぎポンプの作用によって送られる。静止した着座姿勢においては、この通常の生理学的作用が、大幅に少なくなり、あるいは存在しない。

ＤＶＴは、身体的状況、年齢、または性別にかかわらず、あらゆる旅行者を襲う可能性がある。一般的に持たれている認識は、この状況が長時間の旅行にのみ関係するというものであるが、ＤＶＴは短時間の移動の結果としても存在しうるため、これは事実ではない。数時間にわたって脚を固定した姿勢で動かずにいる者はすべて、危険にさらされている。また、ＤＶＴは、エコノミークラスで飛行する者には限られない。ファーストクラスの乗客も危険にさらされており、長距離の自動車および鉄道旅行者も同じである。ロンドンのヒースロー空港は、１ヵ月当たりに１人の乗客のＤＶＴによる死を確認している。或る近隣の病院は、３年間の期間にＤＶＴによる３０人の乗客の死を確認している。ＤＶＴは、米国における脳梗塞の原因の第４位である。２００３年において、約２，０００名のアメリカ人が、旅行関連のＤＶＴに起因する脳梗塞で死亡している。

例えば、ケアホームにて動かずにいる患者、動かずにいる手術中および手術後の患者、長期にわたるベッドでの安静、および下肢の麻痺を有する患者など、旅行以外の状況もＤＶＴのリスクにつながりうる。

ＤＶＴのリスク要因が特定され、患者の低、中、および高リスク群への臨床的分類が可能になっている。リスク評価は、「患者要因」および「動作要因」に依存して決まる。平均よりも高いＤＶＴのリスクを知らせる「患者要因」は、４０歳を超える年齢、外傷、がん、再手術、感染、エストロゲン治療、肥満、腎移植、以前のＤＶＴまたはＰＥ、確立した血液凝固亢進状態、神経障害、または拡張蛇行静脈である。さらに、とくには臀部および膝であるが下肢への手術、婦人科の処置、腹部の手術、および神経外科が、すべて婦人科の手術における１４％から臀部および膝弛緩手術における約５０％の範囲にわたるＤＶＴのリスクを有している。今日、ＤＶＴの防止のために利用できる方法は、主として血液の凝固性を低下させる薬理的方法、および静脈の血液の流れの速度を増す機械的な方法である。

ＤＶＴ予防の機械的方法として、段階的圧縮ストッキング、間欠空気圧縮、ならびに足インパルス技法の使用が挙げられる。これらの方法のなかでも、段階的圧縮ストッキングが最も広く受け入れられている。圧縮ストッキングは、横臥中はもとより、着座、起立、および歩行の最中にも使用できるという利点を有している。

ＤＶＴ予防のための弾性圧縮ストッキングは、脚の長さに沿って次第に減少する足首における１８ｍｍＨｇの圧力で段階的にされている（ふくらはぎにおいて１４ｍｍＨｇ、かつ大腿上方において８ｍｍＨｇ）。この圧力は、患者が背臥位にあるときに動脈の流入に影響を及ぼすことなく静脈の圧縮および血流の速度の増大をもたらすために充分である。ストッキングは、上部が大腿の周囲の締め付け帯となることがないように、設計されている。

弾性圧縮ストッキングは、静脈の直径、したがって体積を小さくするため、静脈の膨張を少なくすることが示されている。また、静脈の流れの速度の増加を引き起こす（動脈による流入に変化がない場合、血流の速度は、静脈の直径が狭くなる結果として大きくなる）。ドップラー超音波を使用し、弾性ストッキングが大腿部の静脈の血流の速度を高めること、および効果がストッキングを外した後も最大３０分間にわたって持続することが示されている。静脈の血流速度の増加および静脈の貯留の減少、すなわちうっ血の減少が、静脈血栓の発生を低減できる。しかしながら、動かない患者におけるストッキングは、下肢における筋肉ポンプ機能を促進することがない。

単独使用の場合、ストッキングを臨床的に適切に使用することで、術後ＤＶＴの発生は約６０％低減され、少量のヘパリンまたは間欠的空気圧縮などの他の予防方法との組み合わせにおいて、ストッキングの使用は、罹患率を最大８５％も減らすことができる。ストッキングは、浮腫を減らす上でも有効である。

弾性圧縮は、末梢動脈障害が存在する場合には禁忌である。ストッキングが不適切に装着され、あるいは誤った寸法であり、結果として必要とされる圧縮勾配が達成されないことも多い。それらは、快適ではなくて患者が装着を遵守しない可能性があり、脚から滑り落ちる可能性もあり、装着が困難であることも多い（とくには、高齢者にとって）。また、表在性静脈炎を引き起こす可能性もある。さらに、ストッキングは、頻繁な洗濯および装着によって弾性の喪失が生じるため、６ヵ月ごとに交換が必要である。

間欠的空気圧縮（ＩＰＣ）が、ＤＶＴに予防に一般的に使用されている。これは、脚全体に一様な圧縮を加える単室の装置であってよく、足から太腿へと順次の様相で圧力を加える一連の室（順次圧縮装置‐ＳＣＤ）として存在してもよい。市販のＳＣＤ装置の大部分は、圧縮および収縮について固定のサイクル時間を有している。より最近では、静脈の体積の変化を検出して、静脈が大いに満たされたときに次の圧縮サイクルを開始することによって応答できる新規な装置が導入されている。ＩＰＣも、「足ポンプ」として足のみに対して適用できる（足インパルス技法）。ＩＰＣは、深部静脈を通過する静脈の流れの速度を増して、深部静脈血栓につながりうるうっ血を防止することによって機能すると考えられる。単独よりも、段階圧縮ストッキングとの組み合わせにおいて使用された場合に、ＤＶＴ予防の効果が大きいことが示されている。ＩＰＣは、四肢の静脈の排出を向上させ、浮腫を少なくすることが示されている。外部からの圧縮が、静脈内皮からの繊維素溶解活性化因子の放出を促すことによって機能し、組織の繊維素溶解を改善することも示唆されている。

動脈の流れを、間欠的な圧縮によって増すことができる。収縮期の足首圧力に圧力のピークを有する間欠的な圧力波が、大動脈および皮膚における血流を増すことが示されている。

間欠的空気圧縮装置の限界：これらの装置はかさばることが多く、持ち運びが困難であり、患者が移動するときには使用することができない。外部の空気圧縮装置も、動脈虚血を生じる可能性がある。また、深刻な心臓疾患を抱える患者については、血液容量の中央への移動をもたらす可能性があるため、慎重に適用されなければならない。

現在のところ、旅行関連のＤＶＴの防止のためにいくつかの戦略が存在しているが、それらはいくつかの理由で満足できるものではない。

下肢の活動が血流を刺激するため、運動がもっぱら推奨される。多くの航空会社が、飛行中の運動プログラムを推奨しており、とくにふくらはぎの筋肉を運動させることに注目している。これらのプログラムの順守は、一般的には貧弱かつ散発的であり、この療法の価値を大きく減らしている。また、法的見地から価値があると考えられる乗客の順守を評価するための方法が存在しない。また、客室領域の全体にわたる活動的な運動は、乱気流の際には積極的に阻止され、一般的にはテロリストの脅威が高まるとともに積極的に阻止される。

一部の医師は、抗凝固剤として、旅行前、および旅行中の或る間隔でのアスピリン錠剤を提案している。しかしながら、健康な人々の多くは、純粋な推測的な予防手段として薬物を摂取することをためらいがちである。さらに、このような介入は、アスピリンの使用に関係する大きなリスクがいくつか存在するため、個人の医療の履歴に精通した医療ヘルスケア専門家によってのみ推奨されるべきである。やはり、法的見地から順守を評価するための方法が存在しない。

段階的圧縮ストッキングおよび靴下は、いくつかの航空会社によって供給されており、あるいはカウンタ越しに購入することが可能である。これらにストッキングは、足首に或る程度の圧縮を、靴下の長さを上るにつれて次第に圧力が小さくなるように加えるように設計されている。この作用が、表面の静脈の血液を足の深部静脈系統へと追いやり、おそらくは弱い血流を矯正する。市販の膝下用段階的圧縮ストッキングは、足首において１０〜３０ｍｍＨｇの最大圧縮を有する傾向にある。この手法は、ストッキングが適用されるたびに加えられる圧力のパターンがランダムであるという性質など、いくつかの問題を抱えている。いくつかの市販の飛行用靴下は、ほぼ１０ｍｍＨｇの圧力を加えることを提案しているが、これは外科用ストッキングについて医学的に推奨される境界圧力と比べて小さい値のように見受けられる。

下肢の形状はきわめてさまざまであるため、標準化された靴下形状では、有効な圧縮を得ることができない。さらに、装着された状態が静的であると、足、ふくらはぎ、および太腿のポンプが機能せず、圧縮ストッキングは、もたらすことができるＤＶＴリスクの低減が限定的なものになる可能性がある。このような製品の有用な寿命は、使用および手入れに直接関係し、比例の利益が繰り返しの使用とともに急速に減少する。最後に、圧縮用の衣類の着用は不快である可能性があり、これが単独で、順守の低下につながる可能性がある。

臨床環境におけるＤＶＴの予防のために、或る範囲の戦略が存在しているが、それらはいくつかの理由で満足できないものである。

とくには手術室など、或る状況においては、さまざまな膨張可能装置が、それぞれの脚に装着される膨張可能ブーツの形態で、ＤＶＴを防止するために使用されている。ブーツへと空気が送り込まれると、脚が圧迫され、血液が押し出される。これらの装置はポンプを必要とし、手術室の外で使用するためには、かなり目障りかつ煩わしいものである。このようなシステムは、意識のある患者にとっては不快であり、装着時に独立の移動は大いに妨げられる。

ＤＶＴのリスクを少なくするため、脚の筋肉を電気的に刺激するための装置および方法が知られている。特許文献１が、足を圧縮するために用いられる圧縮装置と協働し、ふくらはぎの筋肉に電気的刺激をもたらす装置を説明している。特許文献２は、脚の筋肉だけでなく、さまざまな筋肉を刺激するために使用できる多機能電気刺激装置を説明している。特許文献３は、ＤＶＰの低減という目的で、ふくらはぎの筋肉の筋収縮を刺激する装置を説明している。特許文献４は、ふくらはぎの筋肉の電気的刺激のための装置を説明しており、この装置は、筋肉の収縮にもとづいて刺激信号を制御するため、フィードバックをもたらすための運動センサを取り入れている。特許文献５は、脚の長さに沿って刺激をもたらすために、複数の電極を長手配置して有する装置を説明している。特許文献６は、電極をバンデージ・ハウジングに一体化させて有する装置を説明しており、患者の脚を電気的に刺激するために使用することができる。
米国特許第５，６７４，２６２号明細書 米国特許第６，３９３，３２８号明細書 国際公開第９９／０５３９９６号パンフレット 国際公開第９９／０６４１０５号パンフレット 独国特許発明第３９１６９９４号明細書 国際公開第０３／０６３９６０号パンフレット

従来技術の装置および方法は、いくつかの欠点を抱えている。そのような欠点の１つは、装置が低レベルの収縮にて筋肉を刺激しなければならず、ＤＶＴを低減すべく循環を促進する上で充分に有効でなく、あるいは高レベルの収縮にて使用することも可能ではあるが、脚の動きを生じるほどに筋肉を収縮させることになり、或る状況において望ましくなく、苦痛となる可能性がある点にある。

本発明の意図は、とりわけ、下肢におけるＤＶＴ、ＳＶＴ、および／または他の循環障害のリスクを回避または低減するための代案となる処置を提供することにある。これは、一部には、本発明の特定の実施の形態において、血液の循環を促進するために同じ大きさの筋肉の収縮を得るべく、下肢の筋肉の電気的刺激を使用することによって達成される。同じ大きさの筋肉の収縮とは、筋肉の対向するグループの収縮を意味し、すなわち四肢の動きが全く生じず、あるいはきわめてわずかしか生じないように、主動筋および拮抗筋または主動筋および拮抗筋の筋肉群が刺激されることを意味する。

さらに、本発明は、これらに限られるわけではないが虚血、潰瘍、浮腫、または静脈炎など、下肢の血流の機能障害に関係する或る範囲の疾患の予防、管理、および処置に適用可能である。骨粗しょう症、心不全、心臓疾患、一般的な高血圧、および肺高血圧症など、他の疾患も処置可能である。

（発明の要旨）
本発明の第１の態様によれば、患者の脚の血液の循環を促進する方法であって、脚の複数の筋肉に、筋肉に同じ大きさの収縮を生じさせるために充分である１つ以上の電気的刺激を与えることからなる方法が提供される。脚の筋肉は、好ましくはふくらはぎの筋肉であるが、本発明の特定の実施の形態においては、これに代え、あるいはこれに加えて、足首および／または脚の筋肉組織の刺激が、血液の循環に適切な改善をもたらすことができる。脚の筋肉は、好ましくは筋肉静脈ポンプ、例えばふくらはぎ、足、および／または太腿のポンプに関係している。

刺激は、筋肉へと直接加えることができ、あるいは適切な神経の刺激を介して加えることができる。例えば、好ましい手法は、膝窩の領域の神経群にアクセスすることによって下肢の筋肉組織を間接的に刺激することである。とくに指定されない限り、本明細書について筋肉の刺激について述べる場合はすべて、直接的な刺激および間接的な刺激の両者を包含することを意図している。

これらの方法は、たとえ患者が動けない場合でも、ふくらはぎまたは脚の他の筋肉の収縮を生じさせることができ、いわゆる「足首ポンプ」（または、他の筋肉静脈ポンプ）による有効な血流の促進および維持を可能にできる。

ふくらはぎの筋肉の単一の収縮について考えられる不都合な影響は、脚の足底の湾曲である。着座した者（航空機の乗客など）において、これは膝の上昇を引き起し、このプロセスをより目障りなものにする可能性がある。同じ大きさの収縮は、対向する筋肉または筋肉群が、結果として四肢の動きがなく、あるいはわずかであるように刺激されることを保証する。刺激は、後方のふくらはぎの筋肉、好都合にはひらめ筋および／または腓腹筋へと、直接加えることができる。下肢の筋肉の間接的な刺激は、膝窩の領域における外側膝窩神経（ｌａｔｅｒａｌ ｐｏｐｌｉｔｅａｌ ｎｅｒｖｅ）の電気的刺激によって、達成することができる。具体的には、大腿二頭筋の内側縁で、大腿二頭筋の腱の内側の腓骨の背後である。加えて、下肢の筋肉の間接的な刺激を、膝窩の領域において外側膝窩神経から中央に位置する内側膝窩神経（ｍｅｄｉａｌ ｐｏｐｌｉｔｅａｌ ｎｅｒｖｅ）の電気的刺激によって、達成することがさらに可能である。

第２の刺激を、太腿の筋肉、好都合には前脛骨筋へと加えることができる。好ましくは、第２の刺激は、ふくらはぎの筋肉へと加えられる刺激と同時に加えられる。これは、血流の促進は行わないかもしれないが、後ろ側のふくらはぎの筋肉のみへの刺激の印加は、足首の関節に運動が生じるという望ましくない副作用を有する可能性がある。太腿の筋肉への刺激の印加は、ふくらはぎの筋肉の収縮によって引き起こされる足首関節の動きを打ち消し、足首および膝の関節を比較的動かぬように保つ。

あるいは、膝窩の領域における外側膝窩神経の刺激は、後ろ側および前側の下肢の筋肉群の両者の収縮を開始させるという利点を有している。このような同時刺激は、同じ大きさの収縮をもたらし、したがって足首および膝の関節が、典型的には動かされることがない。外側膝窩の刺激も、足の筋肉、したがっていわゆる「足ポンプ」の収縮を引き起こし、静脈の血液の排出および血流の増進をさらに促す。さらに、外側膝窩神経の選択的な刺激の驚くべき利点は、結果としての筋肉の収縮が、起立および歩行に完全に互換である点にある。間接的な刺激のこの様相のさらなる利点は、足の裏の筋肉の関与であり、これが下肢からの血液の排出に大いに貢献することが示されている。

起立および歩行が必要条件ではない臨床の環境において、内側膝窩神経を、単独または外側膝窩神経の刺激との組み合わせにおいて、刺激することができる。内側および外側膝窩神経の両方の刺激の好ましいバージョンには、下肢の筋肉組織の全体のほぼ最大の収縮をもたらすことができ、ふくらはぎおよび足の両者の静脈ポンプの効率および活動の増進につながり、伸張によって下肢から出て腹部へと中央に向かう静脈血の移動を促進する。

この方法は、好ましくは、筋肉へと電気的刺激を繰り返し与えることからなる。好都合には、刺激を、旅行の間、あるいは他の一時的な不動の期間にわたり、繰り返し与えることができる。

典型的な電気的刺激は、０〜１００ｍＡの間、好ましくは０〜５０ｍＡの間、さらに好ましくは１〜４０ｍＡの間、最も好ましくは１〜２０ｍＡの間の電流にある。

刺激は、ＡＣ波形であってよいが、好ましくはＤＣ波形であり、さらに好ましくはパルス状のＤＣ波形である。刺激は、０．０１〜１００Ｈｚ、好ましくは０．１〜８０Ｈｚ、さらに好ましくは０．１〜５０Ｈｚ、最も好ましくは０．１〜５Ｈｚの周波数を有することができる。他の実施の形態においては、周波数が３０〜６０Ｈｚ、より好ましくは４０〜５０Ｈｚであってよい。あるいは、０．１〜１Ｈｚ、または０．３３〜１Ｈｚの周波数を有する刺激を使用してもよい。正確な所望の周波数は、他の要因のなかでもとりわけ、この方法の目的、全体的な体の状態、年齢、性別、および患者の体重に依存して決まると考えられる。

刺激は、０〜１０００ｍｓの間、１００〜９００ｍｓの間、２５０〜７５０ｍｓの間、３５０〜６５０ｍｓの間、または４５０〜５５０ｍｓの間の継続時間にわたって加えることができる。特定の実施の形態においては、刺激を、最大５０００ｍｓまで、４０００ｍｓまで、３０００ｍｓまで、あるいは２０００ｍｓまで加えることができる。他の継続時間も使用可能であり、これは、やはり患者の詳細に依存して決まると考えられる。

刺激の特性を、時間とともに変化させることができる。例えば、刺激の継続期間において、単一の刺激の電流を増加させることができる。好ましくは、増加はピークまで漸増的であり、その後はピークを維持でき、ピークにて終息でき、あるいは徐々に減少させてもよい。あるいは、繰り返しの刺激が印加される場合には、別個の刺激の間で刺激の特性を変化させてもよい。例えば、連続する刺激を、電流のレベルを増加させつつ加えることができる。やはり、これらの連続的な刺激を、ピークまで徐々に増加させることができ、その後にピークを維持しても、あるいはピークから減少させてもよい。増加する刺激のサイクルを、複数回繰り返してもよい。

刺激を、筋肉の複数の位置に加えることができる。例えば、刺激を、脚の主（長）軸に沿って加えることができる。そのような刺激を、同時に加えることができ、あるいは好ましくは、刺激の「波」が脚に沿って進むように順次に加えることができる。好ましくは、そのような波は、患者の体に向かって上方へと進む。この波の作用が、対応する筋肉の収縮の波を生成するように機能し、この波が脚から離れる血流の促進に役に立つ。

この方法を、下肢の筋肉組織の収縮を、心臓の周波数に関係しない非同期のシーケンスにて開始するために使用することができる。あるいは、刺激を、心臓活動に関して時間合わせしてもよい。下肢の筋肉の収縮につながる刺激の印加を、心電図のＱＲＳ群の後の所定の可変の間隔に設定することができ、弛緩期間を、刺激信号の印加後の所定の可変の間隔に設定でき、あるいはＱＲＳ群そのものによってトリガできる。下肢の筋肉組織を、心拍が脚に到着する正確な時点において休止しているように時間合わせすることができ、パルスが刺激の活動に妨げられることなく脚へと進入することができる。駆動を、その後にパルスが実質的に脚へと進入した時点で再び加えることができ、したがってパルスの脚への進入が妨げられることがなく、刺激の効果が心臓からのパルス波と組み合わさって、脚を通過する血液の移動をさらに促進し、循環を改善する。

この方法は、さらに、患者の下肢へと圧縮を加えることからなる。圧縮は、外的なものであってよく、可変であってよい。例えば、刺激を、脚の圧力を維持するために、圧縮ストッキングまたは同様の機構の使用と組み合わせて与えることができる。圧縮を、電極または電気的刺激を与えるための他の手段をさらに保持している装置によって加えることが可能である。

この方法は、患者の下肢の血液の特性を監視するステップをさらに含むことができる。とくには、血圧および／または循環を、監視することができる。好都合には、血液の循環を、フォトプレチスモグラフィ（すなわち、皮膚の末梢血管の血液含有量の指標である皮膚からの反射光を検出する）、または他の任意の好都合な手段を使用して監視することができる。またさらに、この方法は、後の参照のために監視した特性を記録するステップをさらに含むことができる。例えば、監視した特性を、定期的にメモリ媒体へと書き込むことができ、使用後にメモリを分析して、この方法の有効性についての知らせをもたらすことができ、あるいは患者がこの方法を使用したことを確認することができる。

さらに、この方法は、監視した血液の特性に応じて刺激を調節するステップを含むことができる。例えば、刺激の度合いを、血液の循環の生理学的レベルを保証するために充分であるが、大きすぎないレベルへと調節することができる。あるいは、血液の循環が特定のレベルを下回って低下したことが監視によって示されたときにのみ、刺激をもたらすことが可能である。このフィードバック法は、刺激の介入を少なくしつつ、刺激を或る所望の効果を有するための最小限のレベルに維持するうえで役に立つ。この方法の使用は、最小限の刺激が使用される場合に推奨されると考えられる。

本発明のさらなる態様によれば、下肢における血流の悪化を特徴とする状態の治療方法であって、脚の複数の筋肉に、筋肉に同じ大きさの収縮を生じさせるために充分である１つ以上の電気的刺激を与えることからなる方法が提供される。好ましくは、ふくらはぎの筋肉および／または足首および／または足の筋肉組織が刺激される。予防または治療対象の状態として、これらに限られるわけではないが、ＤＶＴ、潰瘍、拡張蛇行静脈、虚血、浮腫、静脈炎、骨粗しょう症、末梢血管障害、冠状動脈性心臓病、心不全、一般および肺の高血圧症を挙げることができる。

本発明のさらなる態様によれば、下肢における血流の悪化を特徴とする状態の治療方法であって、膝窩の領域において外側膝窩神経および／または内側膝窩神経へと電気的刺激を与えることからなる方法が提供される。これらの神経が、下肢の筋肉組織を刺激し、結果としての刺激が、前側および後ろ側のふくらはぎの筋肉ならびに足の筋肉の収縮を生じさせる。治療対象となる状態は、ＤＶＴの予防、あるいは潰瘍、拡張蛇行静脈、虚血、浮腫、静脈炎、骨粗しょう症、末梢血管障害、冠状動脈性心臓病、心不全、一般および肺の高血圧症の管理から選択できる。本発明のさらなる態様は、筋肉の電気的刺激のための装置を動作させる方法であって、ユーザの脚の筋肉へと、該筋肉の刺激を可能にするように装置を取り付けるステップ、および静脈の血流を促進させるために、筋肉を、筋肉に同じ大きさの収縮を生じさせるために充分に電気的に刺激するステップ、を含んでいる方法を提供する。好ましくは、筋肉の収縮が、脚のいかなる有意な運動も引き起こさない。

さらには、患者の脚の血液の循環を向上させる方法であって、患者の心臓活動を監視すること、および脚の筋肉に筋肉の収縮を生じさせるために充分である電気的刺激を与えること、を含んでおり、刺激が、監視対象の心臓活動の所望の特徴の時点において与えられる方法が提供される。心臓活動は、患者の心電図を得ることによって監視することができ、下肢の筋肉の収縮をもたらす刺激を、心電図のＱＲＳ群の後の所定の可変の間隔に設定することができ、弛緩期間を、刺激信号の印加後の所定の可変の間隔に設定でき、あるいはＱＲＳ群そのものによってトリガできる。下肢の筋肉組織を、心拍が脚に到着する正確な時点において休止しているように時間合わせすることができ、パルスが刺激の活動に妨げられることなく脚へと進入することができる。駆動を、その後にパルスが実質的に脚へと進入した時点で再び加えることができ、したがってパルスの脚への進入が妨げられることがなく、刺激の効果が心臓からのパルス波と組み合わさって、脚を通過する血液の移動をさらに促進し、循環を改善する。

本発明のさらなる態様は、下肢の特定の神経群の電気的刺激のための装置を動作させる方法であって、ユーザの膝窩の領域に位置する外側および／または内側膝窩神経の付近の皮膚へと、前記神経を刺激することができるように装置を取り付けるステップ、および神経を電気的に刺激して、静脈の血流の増大を引き起こすために充分な収縮を生じるように充分に下肢の筋肉組織を刺激するステップ、を含んでいる方法を提供する。

本発明のさらなる態様によれば、患者の下肢の血液の循環を改善するための装置であって、患者の脚の対向する筋肉へと電気的刺激を与えるための少なくとも１つの電極と、前記電極へと接続することができる電源と、筋肉に、筋肉に同じ大きさの収縮を生じさせるために充分である電気的刺激を与えるように、前記電極を動作させるための制御手段と、を有している装置が提供される。刺激は、筋肉へと直接的または間接的に加えることが可能である。筋肉は、ふくらはぎの筋肉であってよく、あるいは足首および／または足の筋肉組織であってよい。

加えられる電気的刺激は、腹部へと向かう中央への静脈血の移動を促進するための充分な筋肉の収縮の誘起において、有効であることが好ましく、刺激がユーザにとって苦痛ではなく、刺激的でないことが好ましい。

制御手段は、好ましくは、電極を動作させるためのプログラムが保存されているプロセッサ装置である。

制御手段は、好ましくは、電極を繰り返し動作させるように構成されている。

好ましくは、制御手段は、０〜１００ｍＡの間、好ましくは０〜５０ｍＡの間、さらに好ましくは１〜４０ｍＡの間、最も好ましくは１〜２０ｍＡの間の電流を届けるべく電極を動作させるように構成されている。

制御手段を、ＡＣ波形を届けるべく電極を動作させるように構成することができるが、好ましくは制御手段は、ＤＣ波形、さらに好ましくはパルス状のＤＣ波形を届けるべく電極を動作させるように構成される。波形またはパルスは、０．０１〜１００Ｈｚ、好ましくは０．１〜８０Ｈｚ、最も好ましくは０．１〜５Ｈｚの周波数を有することができる。他の実施の形態においては、周波数が２０〜８０Ｈｚ、より好ましくは３０〜６０Ｈｚ、最も好ましくは４０〜５０Ｈｚであってよい。あるいは、０．１〜１Ｈｚ、または０．３３〜１Ｈｚの周波数を有する刺激を使用してもよい。正確な所望の周波数は、他の要因のなかでもとりわけ、この方法の目的、全体的な体の状態、年齢、性別、および患者の体重に依存して決まると考えられる。

制御手段は、好ましくは、０〜１０００ｍｓの間、１００〜９００ｍｓの間、２５０〜７５０ｍｓの間、３５０〜６５０ｍｓの間、または４５０〜５５０ｍｓの間の継続時間にわたって刺激を届けるように電極を動作させる。特定の実施の形態においては、刺激を、最大５０００ｍｓまで、４０００ｍｓまで、３０００ｍｓまで、あるいは２０００ｍｓまで加えることができる。他の継続時間も使用可能であり、これは、やはり患者の詳細に依存して決まると考えられる。

制御手段を、刺激の特性を時間とともに変化させるように構成することができる。例えば、刺激の継続期間において、単一の刺激の電流を増加させることができる。好ましくは、増加はピークまで漸増的であり、その後はピークを維持でき、ピークにて終息でき、あるいは徐々に減少させてもよい。あるいは、繰り返しの刺激が印加される場合には、別個の刺激の間で刺激の特性を変化させてもよい。例えば、連続する刺激を、電流のレベルを増加させつつ加えることができる。やはり、これらの連続的な刺激を、ピークまで徐々に増加させることができ、その後にピークを維持しても、あるいはピークから減少させてもよい。増加する刺激のサイクルを、複数回繰り返してもよい。

装置は、患者の脚の筋肉へと電気的刺激を与えるための複数の電極を有することができる。複数の電極を、使用時に電極がユーザの四肢の主（長）軸に沿って位置するように、直線的に配置することができる。制御手段を、筋肉の複数の位置において刺激を加えるべく電極を動作させるように構成することができる。例えば、刺激を、脚の主（長）軸に沿って加えることができる。そのような刺激を、同時に加えることができ、あるいは好ましくは、刺激の「波」が脚に沿って進むように順次に加えることができる。好ましくは、そのような波は、患者の体に向かって上方へと進む。

装置は、測定された心電図のＱＲＳ群の成分との同期動作を完全にするためのタイミング素子を有することができる。さらに装置は、測定された心電図のＱＲＳ群を割り出すための手段を有することができ、さらには患者から心電図を得るための手段を有することができる。

装置は、電極のアレイを有することができる。従来からの機能的電気刺激において、表面電極による直接の神経の刺激を使用する場合、有効な刺激をもたらすために必要とされる電流が電極の配置に依存することが、よく知られている。電極間の直接の電流経路が、該当の神経モータ点へとより近く通過するほど、必要とされる電流は少なくなる。同様に、所与の電流は、特定のモータ神経点へとより近く通過する場合に、筋肉の収縮の誘起においてより効果的である。これは、単純な１対の電極を有する装置の効果が、電極の正確な配置に大きく依存することを意味している。好都合なことに、電極を、１つの対ではなくて、アレイとして設けることが可能である。例えば印刷回路技術の使用、フォトエッチング、導電性インクによる印刷、または他の技法によって、複雑な形状のアレイを製造することができる。次いで、刺激器の回路が、例えばデマルチプレクサまたはアナログ・スイッチによって種々の電極対を順次にアドレス指定することができる。一実施の形態においては、電極が２行の電極で構成されている。順に、それぞれの電極が、他方の行に位置する相手方と対にされる。このように、電極間の直接の電流経路が、異なる電極対がアドレス指定されるにつれて順次に移動する。これにより、装置が、或る領域を横切って効果的に走査を行うことができ、最適な電極対がアドレス指定されたときに、最適なモータ点のきわめて近くに電流経路を通すことができる。これにより、皮膚への装置の位置決めが、はるかに重要でなくなる。装置を、使用の継続時間の間、走査モードで連続的に動作させることができる。これにより、四肢が定期的に刺激されるその都度、一連のパルスが、それぞれの電極対へと順に届けられる。あるいは、電極の取り付け後の最初の設定が最適な電極対の特定を含むように、装置を構成することが可能である。これは、例えば最良の収縮が達成されたときにボタンを押すことによって、ユーザのフィードバックによって達成することができる。あるいは、装置が、ＰＰＧまたは他の手段によって血液の排出を測定するための設備を有してもよく、装置が、この手段によって最適な電極対を特定することができる。最適な電極対を明らかにした後、周期的な刺激の際にそれらの電極を特定的にアドレス指定することが可能である。

上記のさらなる発展は、２次元の電極アレイを含むことができる。回路を、印刷回路技法、フォトエッチング、導電性印刷、または他の手段によって、電極を２次元的に行および列に配置できるように製造することができる。したがって、デマルチプレクサまたはアナログ・スイッチあるいは他の手段によって、特定の行および列をアドレス指定することによって、２次元の電極位置を選択することができる。これは、最適なモータ点を探り当てるための上述のような走査のための手段をもたらすが、２次元である。一変種においては、対をなす電極のそれぞれの位置を、アドレス指定可能である。他の変種においては、一方の電極の位置が固定されたままであるが、電流経路の位置の制御を可能にするため、２次元的に選択できる電極と対にされる。例えば、１６ビットのデマルチプレクサまたはアナログ・スイッチによってアドレス指定できる８×８のアレイは、電流経路について６４個の選択可能位置を提供する。

他の実施の形態においては、電流経路に分節した走査位置をもたらすために、選択可能な正電極のアレイを、中央の負電極の周囲に放射状または螺旋状に配置することができ、あるいはその反対が可能である。

装置は、好ましくは、患者のすねの筋肉へと刺激を与えるための第２の電極
を有している。電極を１つだけ備える装置が可能であり、そこでは、ただ１つの電極が、対向する筋肉へと直接刺激を加えるために充分であり、あるいは刺激が対向する筋肉を刺激するただ１つの神経位置へと加えられる。好ましくは、制御手段が、第２の電極を、ふくらはぎの筋肉へと刺激を与えるための電極と同時に動作させるように構成されている。あるいは、脚の筋肉を、外側膝窩神経を介して刺激でき、好都合には収縮を、前側および後ろ側の下肢の筋肉群に対して同時に刺激することができる。

電極は、例えばいくつかのＴＥＮＳ用途などの再使用可能な形式、またはＥＣＧ用途に一般的に使用される形式の使い捨ての電極など、おおむね従来からの形式の電極であってよい。電極は、自己粘着、再配置可能、または半粘着であってよく、あるいは皮膚との接触を保証するための導電ゲルを含むことができる。あるいは、装置が、導電ゲルを含むことができ、あるいは電極とユーザの皮膚との間に介装される他の導電媒体を含むことができる。例えば、装置が、電極とユーザとの間に配置されるべく導電ゲルまたは電解質を含浸させたライナを備えることができる。ライナは、例えばライナ状の複数の位置など、限られた位置において導電性であってよい。これにより、ただ１つの電極を使用して、ユーザの四肢の複数の位置へと刺激を加えることができる。

装置は、ユーザの下肢へと圧縮を加えるための手段をさらに有することができる。例えば、装置は、圧縮ストッキングまたは同様の機構を有することができる。圧縮を加えるための手段は、さらに１つ以上の電極を保持するためにも機能することができる。例えば、電極を圧縮ストッキングに取り付けることができ、ふくらはぎ領域または膝領域においてユーザの脚の周囲に装着される帯に取り付けることができる。そのような帯は、ネオプレンまたは他の同様な弾性材料で構成できる。あるいは、電極を、ユーザの脚の周囲に巻き付けられるように構成された弾性材料に取り付けることができ、これは、この材料によって加えられる圧縮を、種々のユーザに合わせて変更可能にする。

本発明の特定の実施の形態においては、電極を、ユーザの脚へと圧縮を加えることがない帯または巻き付け材料に取り付けることができる。帯または巻き付け材料を使用することで、電極の配置を、それらの帯上での位置によってあらかじめ定めることができ、ユーザによる電極の配置のばらつきの度合いを少なくすることができる。

装置は、患者の下肢の血液の特性を監視するための手段をさらに有することができる。とくには、血圧および／または循環を監視することができる。好都合には、監視のための手段は、フォトプレチスモグラフィを有することができ、これは、好都合にはＬＥＤおよび光センサを、ユーザの脚から反射されるＬＥＤからの光をセンサによって検出するように配置して有することができる。

さらに装置は、後の参照のために、監視した特性を記録するための手段を有することができる。例えば、記録するための手段は、データ保存手段を制御手段に組み合わせて備えることができ、データ保存手段は、半導体メモリまたは同様の形態であってよい。

さらには、制御手段を、監視した血液の特性に応答して電極の動作を調節するように構成することができる。例えば、刺激の度合いを、血液の循環の生理学的レベルを保証するために充分であるが、大きすぎないレベルへと調節することができる。あるいは、血液の循環が特定のレベルを下回って低下したことが監視によって示されたときにのみ、刺激をもたらすことが可能である。

さらに装置は、電極が動作しているときを視覚的に知らせるための手段を有することができ、例えばＬＥＤまたは他の表示器を、電極が動作しているときに動作させることができる。これは、ユーザに対して、装置が機能していることの視覚的確認を提供する。

特定の実施の形態においては、装置の制御手段を、装置の他の構成部品から取り外すことが可能である。とくには、制御手段を電極から取り外すことができ、好ましい実施の形態においては、電極が支持部に取り付けられ、制御手段を、この支持部から取り外すことができる。制御手段を、別個のモジュールへと取り入れてもよく、このモジュールが、さらに電源を含むことができ、存在するのであれば視覚的表示器および／または血圧監視手段などといった他の構成部品も含むことができる。モジュールは、制御手段を電極へと接続するために、対応するコンタクトと係合できる電気コンタクトを備えることができる。対応するコンタクトを、制御手段を有するモジュールを受け入れるクレードルまたは他の受容手段に配置することができる。さらにクレードルは、モジュールをクレードルに係合させるため、ツメまたは同様の機械的な係合手段を備えることができる。あるいは、磁気による係合手段も使用可能である。

さらに、患者の下肢の血液の循環を改善するための装置であって、患者の脚の筋肉へと電気的刺激を与えるための電極アレイ、電極アレイへと接続することができる電源、および筋肉へと筋肉の収縮を生じさせるために充分な電気的刺激を与えるように電極アレイを動作させるための制御手段、を有している装置も提供される。

本発明のさらなる態様は、患者の下肢の血液の循環を改善するための装置であって、患者の脚の筋肉へと電気的刺激を与えるための少なくとも１つの電極、および電源と、筋肉へと筋肉の収縮を生じさせるために充分な電気的刺激を与えるように電極を動作させるための制御手段とを備えるモジュール、を有しており、モジュールを電極に選択可能に係合させることができる装置を提供する。好ましくは、筋肉の収縮が同じ大きさである。

本発明のさらなる態様は、患者の下肢の血液の循環を改善するための装置であって、患者の膝窩の領域に位置する外側および／または内側膝窩神経の付近の皮膚へと電気的刺激を与えるための少なくとも１つの電極、および電源と、静脈の血流の増進を誘発するための充分な収縮を生じさせるように下肢の筋肉組織を刺激する神経へと充分な電気的刺激を与えるように電極を動作させるための制御手段とを備えるモジュール、を有しており、モジュールを電極に選択可能に係合させることができる装置が提供される。本発明のまたさらなる態様は、電源と、脚の筋肉へと筋肉の収縮を生じさせるために充分な電気的刺激を与えるように電極を動作させるための制御手段と、を備えているモジュールを提供する。モジュールは、ハウジングを有することができ、制御手段および電源を外部の構成部品へと接続するための電気コンタクトをさらに有することができる。

本発明のまたさらなる態様は、電源と、膝窩の領域に位置する外側および／または内側膝窩神経の付近の皮膚へと電気的刺激を与えるように電極を動作させるための制御手段と、を備えているモジュールを提供する。モジュールは、ハウジングを有することができ、制御手段および電源を外部の構成部品へと接続するための電気コンタクトをさらに有することができる。

さらにまた本発明は、患者の脚の複数の筋肉へと少なくとも１つの電気的刺激を与えるための少なくとも１つの電極と、電極へと接続することができる電源と、脚の筋肉に筋肉に同じ大きさの収縮を生じさせるために充分である電気的刺激を与えるように電極を動作させるための制御手段と、を有している装置を、当該装置の使用についての指示と一緒に有しているキットを含んでいる。

さらにまた本発明は、患者の膝窩の領域に位置する外側および／または内側膝窩神経の付近の皮膚へと電気的刺激を与えるための少なくとも１つの電極と、電極へと接続することができる電源と、静脈の血流の増進を誘発するための充分な収縮を生じさせるように下肢の筋肉組織を刺激する神経へと充分な電気的刺激を与えるように電極を動作させるための制御手段と、を有している装置を、当該装置の使用についての指示と一緒に有しているキットを含んでいる。

以下に、本発明を、添付の図面を参照しつつあくまで例として説明する。

（図面の詳細な説明）
まず図１を参照すると、患者の下肢の血液の循環を改善するための装置の実施の形態が示されている。装置１０は、伸縮性のある材料からなり、使用時にユーザの下肢の周囲に装着できるループ１２を備えている。伸縮性材料１２の内表面には、第１および第２の電極１４、１６が配置されており、伸縮性材料１２と一体であるクレードル２２へと、導電ワイヤ１８、２０によって接続されている。

クレードル２２の内側には、電池２６、制御プロセッサ２８、および外部ＬＥＤ３０を備える制御モジュール２４が取り付けられている。

クレードル２２および制御モジュール２４は、図２にさらに詳しく示されている。制御モジュール２４は、クレードル２２から取り外すことができ、１対のツメ３２および対応する凹所３４が、クレードルと制御モジュールとの噛み合いを可能にしている。制御モジュールおよびクレードルは、対応する電気コンタクト面３６、３８、４０、４２を保持しており、導電ワイヤ１８、２０を介して制御モジュール２４と第１および第２の電極１４、１６との間の電通をもたらしている。

制御プロセッサ２８の概略図が、図４に示されている。プロセッサ２８は、タイマー・モジュール４４、データ保存部４６、プログラム保存部４８、および論理ユニット５０を備えている。

使用時、装置は次のように動作する。伸縮性ループ１２が、第１の電極１４が下肢の後ろ側においてふくらはぎの筋肉に接触し、第２の電極１６が下肢の前筋に接触するように、ユーザの下肢へと装着される。制御モジュール２４をクレードル２２に組み合わせると、装置は自動的にオンになる。

プログラム保存部４８には、４０Ｈｚのパルスとされた２０ｍＡのＤＣを０．１秒間にわたって使用し、１分ごとに電極を駆動する動作プログラムがあらかじめロードされている。両方の電極が、同時に駆動される。タイマー・モジュール４４が、適切なタイミング信号を生成すべく機能する一方で、論理ユニット５０が、プログラム保存部４８のプログラムを実行する。

電極１４、１６が駆動されると、ユーザの筋肉が刺激されて収縮する。第１の電極１４によって引き起こされる後ろ側のふくらはぎの筋肉の収縮が、ふくらはぎポンプを使用して脚から血液を押しだし、血液の貯留を少なくするように機能する。第２の電極１６によって引き起こされる前筋の収縮は、後ろ側のふくらはぎの筋肉の収縮を相殺することによって、足首の望ましくない動きを少なくするように意図されている。それぞれの電極の駆動と同時に、制御モジュール２４の外表面のＬＥＤ３０も駆動され、装置の動作の目視による確認を提供している。

装置は、ＤＶＴのリスクの低減を主として意図しており、飛行または他の長い旅行の継続時間のあいだ装着が可能である。移動が終了したとき、ユーザは、クレードル２２から制御モジュール２４を取り外し、装置をオフにすることができる。当然ながら、例えば寝たきりその他で動くことができない患者や、手術などの最中など、装置を旅行以外の状況においても使用することができる。装置は、動くことができるユーザにとっても有益であり、例えば運動、理学療法、または下肢における血液の貯留のリスクを減らすための他の活動の際に、使用することが可能である。装置の使用は、下腿潰瘍（動脈、静脈、または糖尿病）および拡張蛇行静脈を含むいくつかの他の状況においても有益である。

制御モジュール２４は、電池２６が尽きたときに廃棄されるよう、封じられた形態でユーザへと供給できる。次いで、交換の制御モジュールを取り付けることができる。本発明の特定の実施の形態においては、電極を駆動するためのあらかじめプログラムされたパターンが或る範囲で異なっている或る範囲の異なる制御モジュールを、利用可能である。ユーザは、いくつかの異なる条件（例えば、ユーザの体の健康、旅行の長さ、下肢の寸法、など）にもとづいて種々のモジュールを選択することができる。あるいは、制御モジュール２４が、ただ１つの制御モジュールからいくつかのあらかじめ設定されたプログラムのうちの１つを選択できるよう、部分的にユーザによってプログラム可能であってよい。

変形された形態の装置とともに使用するための別のクレードル１２２が、図３に示されている。このクレードル１２２は、図２に示したものと同様の制御モジュールを収容するように意図されており、電気コンタクト１３８、１４２ならびにツメ１３２を備えている。これらの構成要素に加え、クレードル１２２は、内表面にさらなるＬＥＤ１５２および光センサ１５４を備えている。これらは、ユーザの脚についてプレチスモグラフィを実行できるように機能する。使用時、ＬＥＤ１５２およびセンサ１５４がユーザの皮膚に位置し、ＬＥＤ１５２がユーザの皮膚を照らすように制御モジュールによって周期的に駆動され、光が皮膚から反射されてセンサ１５４によって検出される。当業者にとって公知の技法を使用し、反射光を論理回路５０によって分析し、四肢の末梢循環の血流の程度についての情報を得ることができる。

次いで、ユーザの状態についての記録を提供するとともに、装置が動作していたことを確認するために、この情報をデータ保存部４６に記録することができる。これに代え、あるいはこれに加えて、本発明の特定の実施の形態においては、得られた情報を装置の動作を制御するために使用することができる。とくには、装置を、繰り返しのサイクルではなく、検出された血流が特定のレベルを下回るときにのみ電極を駆動するように、プログラムすることができる。このやり方で、装置が、血流の維持に必要とされるときにのみ動作し、有効な使用のために必要な刺激を少なくすることができる。同様に、検出された血流が特定のしきい値を上回っている場合に、刺激の強度（例えば、電流または継続時間）を少なくすることができる。

本発明のさらなる変種が、図５に示されている。伸縮性ループを使用する代わりに、本発明のこの実施の形態は、電池２２６、電極２１４、２１６、および制御プロセッサ２２８を収容して、それぞれ導電ワイヤ２１８によって接続される別個のハウジングを使用している。それぞれのハウジングは、使用が便利であるよう、ハウジングをユーザの皮膚へと固定することができる粘着層を備えることができる。この装置は、その他は、図１に示した装置とほとんど同じやり方で動作する。

またさらなる変種が、図６に示されている。この実施の形態も、別個のハウジングを備えているが、第１の電極ハウジング３１４が、粘着片上に複数の別個の電極を有するように変更されている。使用時、この粘着片が、ハウジングの長軸を脚の長軸に沿って延在させつつユーザの脚へと固定される。電極が、粘着片の下端から上端へと順に駆動される。当然ながら、この構成は、図１の装置においても使用可能である。

ここに開示した本発明について、さらなる変種が可能であることを、当業者であれば理解できるであろう。例えば、伸縮性材料１２からなる閉じたループを使用する代わりに、そのような材料からなる帯を用意することができ、ユーザによって脚の周囲に巻き付けて、所望のレベルの圧縮を加えることができるようにすることができる。あるいは、電極をループの内部に取り付けるのではなく、ループから下方へと延伸させ、ループをユーザの膝の周囲に通すように構成することができる。

個人用として意図された装置ではなく、臨床の状況において使用するために適している装置は、さらに複雑な監視の機構を備えることができ、あるいはより大きなプロセッサまたは電源を備えることができる。例えば電気の幹線によって駆動される別個の電源を使用することも可能である。

他の変種も、当業者にとって明らかであろう。

図７〜９は、それぞれ外側、内側および外側、ならびに内側の膝窩神経を刺激するために考えられるユーザの脚への電極装置の配置を示している（図は、右脚を後方からの図で示している）。

図１０および１１は、２つの電極または電極からなる２つの直線アレイを有する電極装置について考えられる患者の膝への配置を示している（右膝の後方からの図として示されている）。

図１２は、本発明の装置の制御に適しており、とくには小型化に適している回路を示している。

図１３は、本発明において使用できると考えられる２次元電極アレイを示している。

図１４は、特定の電極を個々に指定すべく図１３のアレイを駆動するために使用できる回路を示している。

（実験データ）
（血流の測定）
すべての試験は、静かで風のない温度および湿度が管理された研究室（２４℃±１℃；ＲＨ ３０〜４０％）において行った。被験者は、評価の日については軽い朝食をとるとともに、カフェインおよび高脂肪食を回避した。被験者は喫煙しない。下肢の血流は、静脈バルブの完全な能力を備えて生理学的に通常であった。血流および筋肉の収縮を、軽装の患者を脚を膝において曲げた快適な姿勢に座らせつつ、１０分間の最小限の平衡期間に続いて評価した。

フォトプレチスモグラフィ［ＰＰＧ］は、小循環の血流の評価のための非侵襲の技法であり、組織における血液のパルスゆえに生じる透過光の強度の変化にもとづいている。光電ＰＰＧプローブ内の供給源からの赤外光（通常は、λ≒８５０ｎｍ）が、皮膚を照射するために使用される。光は、照射対象の皮膚および皮下組織において、多数の散乱、吸収、反射、および屈折にさらされる。この光の出現強度が、放射プローブ内の隣接の光検出器によって測定されるが、照射対象の組織の総血流に反比例することが示されている（Ｃｈａｌｌｏｎｅｒ ＡＶＪ． （１９７９年） Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｌｅｔｈｙｓｍｏｇｒａｐｈｙ ｆｏｒ ｅｓｔｉｍａｔｉｎｇ ｃｕｔａｎｅｏｕｓ ｂｌｏｏｄ ｆｌｏｗ． ｐｐ １２５‐５１． Ｉｎ： Ｒｏｌｆｅ Ｐ， Ｅｄ． Ｎｏｎ‐ｉｎｖａｓｉｖｅ ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ． Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ： Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ．）。使用したシステムは、トランスデューサ／光パルス・センサ ＰＨ７Ａ型、および光パルス・アダプタ ＰＡ１３型（ＭｅｄａＳｏｎｉｃｓ Ｌｔｄ．， Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ， ＵＳＡ）であった。システムを、ｄ／ｃ記録モードに設定し、トランスデューサを背足静脈を覆って直接配置した。

歪みゲージプレチスモグラフィ［ＳＰＧ］は、絶対的な末梢血液容量を測定するための非侵襲の技法である。体の多くの部分の一時的な円周の変化は、それらの血液の含有量に関係している。水銀歪みゲージの使用が、１９５３年にＷｈｉｔｎｅｙによって最初に報告（Ｗｈｉｔｎｅｙ ＲＪ． （１９５３年） Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｖｏｌｕｍｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｉｎ ｈｕｍａｎ ｌｉｍｂｓ． Ｊ Ｐｈｙｓｉｏｌ（Ｌｏｎｄｏｎ） １２１：１‐２２）されて以来、四肢のＳＰＧ測定は、末梢循環を評価する客観的方法として認識されている。使用したシステムは、ガリウム‐インジウム・シラスティック歪みゲージ（ＭｅｄａＳｏｎｉｃｓ Ｌｔｄ．， Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ， ＵＳＡ）と一緒の２つのＨｏｋａｎｓｏｎ ＥＣ‐４ プレチスモグラフ（Ｄ．Ｅ． Ｈｏｋａｎｓｏｎ， Ｉｎｃ．Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，ＵＳＡ）である。下肢の周囲が、ふくらはぎの遠位側および中央において測定され、適切なゲージが適用された。

（機能的神経刺激）
静脈の血液容量および筋肉の収縮の測定を、後方位の外側膝窩神経群への刺激の最中に実行した。

刺激は、インバータ式の回路を使用し、Ｆａｒａｄｉｃ刺激によって行った。Ｆａｒａｄｉｃ刺激は、１ｍｓ未満のパルス幅（典型的には、１００Ｈｚ未満の周波数で約０．３ｍｓ（通常の筋肉の絶対的な不応期ゆえ））を有するａｃであると考えることができる。この場合には、それぞれの個々の収縮を生じさせるために、０．５ｍｓのパルス幅を有する単一の単相の矩形パルスを使用した。記録される効果を生み出すために必要な電流は、５〜１０ｍＡであった。

（データの取得）
データ取得システムが、ＣＥＤ １４０１‐コンピュータ・インターフェイス（Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｄｅｓｉｇｎ Ｌｔｄ．，Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ，ＵＫ．）を使用し、ＰＰＧおよびＳＰＧについてのデータのＰＣ上への同時記録を可能にした。これは、デジタル出力を生成するために監視設備から２５６Ｈｚでサンプリングされているリアルタイムのアナログ波形信号を記録するために使用された。

（結果）
結果が、図１５に示されている。グラフが、図の上から下方へと見て、以下の３つの軌跡を示している。
［１］グラフ１は、ふくらはぎの筋肉の収縮（遠位側の位置）を示している歪みゲージである。
［２］グラフ２は、ふくらはぎの筋肉の収縮（ふくらはぎの中央の位置）を示している歪みゲージである。
［３］グラフ３は、装置の駆動に応答しての静脈系統からの血液の排出、および装置がオフであるときの血液の再注入を示すｄ／ｃモードのＰＰＧである。

グラフは、下肢の筋肉の収縮および被験者の静脈系統からの血液の排出が、装置によって促進されることを示している。

（機械的な圧縮装置との比較）
本発明者らは、本明細書に記載される装置および方法が、間欠的または部分的な圧縮（空気式の）装置に対して機能の同等性を有していると確信している。具体的には、上述の装置および方法の下肢への制御された適用が、種々の生理学的機能の刺激および駆動を行う。

［ａ］機械的。下肢の筋肉組織が電気‐刺激装置によって駆動されるとき、血液が下方の深部静脈から絞り出され、近位方向に加速される。この静脈の血液の迅速な移動が、静脈圧の急激な低下をもたらす。結果として、動脈および静脈の圧力の間の差（いわゆる、ＡＶ勾配）が大きくなり、結果として動脈流の速度の増加がもたらされる。

［ｂ］生化学的。動脈および静脈系統の両者において血液の速度が増すことで、下肢の血管の膨張が引き起こされ、結果として血管の内膜において、圧縮力およびせん弾力の両者が増加する。血液容量および速度の増加に起因する機械的な力が、硝酸、プロスタグランジン（例えば、プロスタサイクリン）、および線溶系の活性化などの内皮の因子の放出を刺激し、強力な血管拡張および抗血栓の作用を発揮する。これらの因子の生理学的作用は、局所性および全身性の両方の効果を有する。

さらに、間欠的または部分的な圧縮（空気式の）装置が、一般的には、それらが下肢へと加える圧縮力が末梢の血液の流れをさらに損なう可能性があるため、末梢血管障害において禁忌であることに、注意しなければならない。対照的に、好ましい実施の形態において開示した電気刺激装置は、下肢にそのような圧力を加えることがなく、歩行において見られる通常の生理学的プロセスを刺激することによって機能する。

（この装置および方法のさらなる用途）
以上の説明は、この方法の使用を、主としてＤＶＴの低減または防止に関して説明したが、種々のさらなる用途が可能であることを理解できるであろう。それらのさらなる用途のいくつかをここで説明する。

（潰瘍の治療）
一般に、虚血性の（動脈の）潰瘍は、足の遠位およびつま先の血管のかん流の減少した部位に現れる。虚血症状は、足のぶら下げによって緩和される間欠性跛行および背臥位の夜間痛を含む。圧縮治療は、虚血を悪化させるため、動脈の潰瘍の処置においては通常は禁忌である。

いくつかの全身性の状態が、下肢の潰瘍につながりうる。足の潰瘍は、種々の病因をともなう皮膚病のさまざまなグループを含む。最も一般的な原因は、末梢動脈障害、静脈障害、または糖尿病に関係する循環の病変など、血管である。下肢の潰瘍の７０〜８０％が、「静脈」障害の分類に含まれると推定されている。足の潰瘍は、糖尿病患者にとって、四肢および生命の両者の脅威である。初期の切断の後、第２の切断の発生が、大きな５年間の死亡率とともに増加する。他の原因としては、負傷‐外傷性潰瘍、皮膚科学的、循環器疾患（脳梗塞、狭心症、心筋梗塞）、腫瘍、および細菌マイコバクテリウム・アルセランスなどの感染症が挙げられる。

慢性の脚の潰瘍は、英国における主要な健康問題であり、主として高齢者を侵し、１年間に６０万ポンドのコストにつながっている。この疾病の自然な経過は、数十年にわたる治癒および悪化の連続サイクルである。西欧諸国においては、成人人口の１０００人につき１０人が、いつかは慢性の脚の潰瘍を有する傾向にある。研究によれば、慢性の脚の潰瘍の約６０〜８０％が静脈の成分を有し、１０〜３０％が動脈の機能不全に関係し、他の因子としては、糖尿病およびリウマチ様疾患が挙げられる。動脈および静脈の機能不全が、１０〜２０％の事例において複合している。

静脈性潰瘍の治療の目標は、静脈性高血圧の影響を反対にすることにある。圧縮治療と湿潤療法との組み合わせが、静脈性潰瘍の約５０％を治癒させる。圧縮の選択肢としては、Ｕｎｎａのブーツおよびその変種、すなわち多層圧縮ラップ、段階的圧縮の弾性ストッキング、矯正圧縮装置、および空気式圧縮ポンプが挙げられる。

慢性の脚の潰瘍の臨床管理の大部分は、初期治療にかかっている。慢性の脚の潰瘍の８０％超が、コミュニティにおいて介護されているが、いくらかは病因で見ることができる。コミュニティにおける治療率は低い。専門の病院において、より小さな潰瘍の治癒は、或る状況においては３ヵ月で７０％へと改善できる。再発率が確実に６７％を超え、さらに高くなりうることが知られている。利用可能な処置は、再発率を２０％〜３０％の間へと下げることができる。新規で安全でありかつ効果的な処置が依然として必要とされていることは明らかである。

刺激装置が上述のように適用されるとき、結果としての下肢の筋肉の収縮は、静脈血管からの血液の排出をともなう。これは、図１５によって例示されているように浅静脈の血管において生じ、膝窩静脈（図１６）および大腿静脈（図１７）などといったより大きな序列の血管において生じる（条件：図１６：刺激器の設定は２０ｍＡ １Ｈｚ、脚をぶら下げた姿勢で座っている軽装の被験者の膝窩の外側膝窩神経に印加、ＡＴＬ ＨＤＩ ５０００ 超音波直線アレイ・トランスデューサ ７〜４ＭＨｚ、末梢血管評価、静脈評価、右脚；図１７：刺激器の設定は２０ｍＡ １Ｈｚ、脚をぶら下げた姿勢で座っている軽装の被験者の膝窩の外側膝窩神経に印加、ＡＴＬ ＨＤＩ ５０００ 超音波直線アレイ・トランスデューサ ７〜４ＭＨｚ、末梢血管評価、静脈評価、右脚）。

装置による（外側膝窩神経への）それぞれの刺激が、足およびふくらはぎポンプの血管の両者を動作させ、心臓へと中央に向かう血液の流れを生じさせる。下肢の静脈系統から血液が排出されることで、下肢の静脈圧が低下し、静脈性高血圧の影響が逆転される。さらには、装置の活動は、リンパ液の排出を促進するとともに、過剰な組織液の濃度を調節する。

驚くべきことに、今や本発明者らは、レーザ・ドップラー流速計によって測定されるとおり、皮膚の微小循環に関連の促進が見られることを実証した。レーザ・ドップラー流速法（ＬＤＦ）は、ドップラー効果によって皮膚内の血球、主として赤血球の流速（速度、数）を測定するためにレーザ光を使用する技法である。ＤＲＴ‐４ レーザ・ドップラー流速計（ＬＤＦ；Ｍｏｏｒ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｄｅｖｏｎ，ＵＫ）および７８０ｎｍの統合プローブを、この検討において使用した。レーザ・ドップラー流速法は、測定プローブの下方で照射される半球状の組織について、皮膚のかん流の連続的かつ非侵襲のリアルタイムな評価を可能にする。レーザ・ドップラー信号が、皮膚の微小血管網、すなわち乳頭下体温調節床、および栄養毛細血管の両者における血球の運動によって生成され、その９０％超が、乳頭下の血管における流れによって生成される。

図１８が、装置による制御された刺激に応答して、小循環（毛細血管）の血流の有意な促進が存在することを示している（図１８の条件：刺激器の設定は２０ｍＡ １Ｈｚ、膝窩の外側膝窩神経に印加）。

この実験は、温度および湿度を管理した部屋で行った。レーザ・ドップラー・プローブを、軽装の被験者を両脚をぶら下げた姿勢で座らせつつ、種々の解剖学的位置において左脚の皮膚へと適用した。図は、装置による刺激に起因する休止時のベースラインからの変化を示している。さらなる様相は、装置および収縮にさらされる筋肉よりも近位側である太腿の高さにおいても、小循環の改善が観察されている点にある。この改善は、装置が動作しており、オフにされたときに通常の休止レベルへと戻るときに観察されている。下肢における小循環の血流の変化は、部分的には、下流の静脈圧の低減の結果であり、部分的には、装置による制御された刺激がもたらす筋肉の収縮の物理的なポンプ作用に応答したものである。

下肢の皮膚における小循環の血流の促進は、血液のかん流の改善、組織への酸素（図１９）および栄養素の配送の増加、ならびに下肢のリンパ系の活動の増大に結びついている。これらはすべて、一般的には、局所の治癒の上方調節に結び付いている（図１９の条件：刺激器の設定は２０ｍＡ １Ｈｚ、膝窩の外側膝窩神経に印加）。実験は、温度および湿度が管理された部屋で行われた。経皮酸（ＴＣＭ３；Ｒａｄｉｏｍｅｔｅｒ Ｃｏｐｅｎｈａｇｅｎ Ｌｔｄ， Ｓｕｒｒｅｙ， ＵＫ）を、刺激に先立って両脚をぶら下げて着席した軽装の被験者において２時間にわたって左足の甲において測定した。装置の平衡の後、休止しているＴｃＰＯ２レベルは７３ｍｍＨｇであり、２時間の後に５８ｍｍＨｇまで低下した。完全な回復が、刺激器の作動後に直ぐに（１〜２分で）達成された。

（あらゆる種類および病状の）下肢の病変の治癒に好ましい生理学的機能につながる装置の有益な生理学的効果は、上述の装置および方法について、不活動および旅行に関連した血栓症の事象の防止に好ましい間欠的かつより短い期間の適用と対照的に、繰り返しかつ長期にわたる使用がなされることが好ましいことを意味している。

（全身循環の機能障害の処置）
本発明の方法および装置は、末梢血管障害（間欠性跛行など）、虚血性心疾患（狭心症、心筋梗塞、および心臓麻痺など）、虚血性の器官の疾病（肝臓、腎臓、腸など）、脳血管障害、一般および肺の高血圧症の全身循環の影響の管理および治療のためにも使用することができる。本発明の各態様は、そのような装置を動作させる方法、ならびに心臓および全身の循環の機能障害に関係する他の病変および症状を防止、低減、または軽減するための方法および装置に関する。

英国において６７０，０００人の人々が、心不全を抱えていると推定され、この数は、循環器疾患の発生率が増すにつれて増加するであろう。この状況に関連して平均余命が短くなるほか、高い罹患率が、心不全を抱える患者の生活の質を乏しいものにする。

心不全のそのような大きな特徴の１つは、体液のうっ滞および静脈の戻りの悪化の結果である末梢浮腫である。浮腫の主たる部位は下肢であり、腫れが不快を引き起こすだけでなく、潰瘍および潜在的には感染をもたらす皮膚の病変にもつながる。

利尿薬が、心不全の患者において体液のうっ滞を少なくするが、静脈の戻りの乏しさが、依然として下肢の浮腫の影響を受けやすいことを意味している。これを、下肢を持ち上げることによって改善でき、あるいは段階的な外科ストッキングを使用することによって改善できるが、これらの技法のどちらも、大きな機能上の限界および患者の生活の質への影響を有している。

装置による（外側膝窩神経への）それぞれの刺激が、足およびふくらはぎポンプの血管の両者を動作させ、心臓へと中央に向かう血液の流れを生じさせる。下肢の静脈系統から血液が排出されることで、下肢の静脈圧が低下し、肝臓などの胸郭器官、心臓、および腎臓などへのかん流を増加させる中心腔への静脈の血液の戻りが増加する。下肢の小循環および静脈の血流の促進は、血液のかん流の改善、組織への酸素および栄養素の配送の増加、組織からの二酸化炭素および毒素の除去の向上、ならびに下肢のリンパ系の活動の増大に結びついている。この手法は、健康な個人において就下性浮腫を制限する通常の生理学的機構の活動を代表している。この機構は、上述したその他の要因に加え、大いに運動能力が低下した心不全の患者においては不充分である。下肢の浮腫の低減は、心不全の患者の生活の質および転帰における改善を大きく改善する。

下肢の浮腫の軽減および（あらゆる種類および病状の）心臓機能の改善に好ましい生理学的機能につながる装置の有益な生理学的効果は、上述の装置について、不活動および旅行に関連した血栓症の事象の防止に好ましい間欠的かつより短い期間の適用と対照的に、繰り返しかつ長期にわたる使用を必要とする。

（骨粗しょう症の治療）
本発明の方法および装置は、骨粗しょう症および他の骨疾患の管理および治療にも使用することができる。骨において小循環の血流を促進することによって、この装置は、新規な骨の構築を促進し、さらに／またはさらなる局所的な骨の喪失の防止を防止する。本発明の各態様は、そのような装置を動作させる方法、ならびに下肢の骨疾患に関係する他の病変および症状を防止、低減、または軽減するための方法および装置に関する。

この装置は、ビタミンＤなどの骨促進化合物、骨形成タンパク質、骨再形成抑制剤、およびＺｏｌｅｄｒｏｎａｔｅ（登録商標）などといった他の薬剤の取り入れを向上させるために、薬剤介入と組み合わせて使用することができる。

脊髄の怪我によって麻痺となった人々が、負傷の後の１年において骨の密度の劇的な喪失にさらされることが知られている。骨の密度が、典型的には、この期間において薬５０％減少する。また、宇宙飛行士が、宇宙飛行の長期の無重力の期間において、骨の密度を大きく失うことも知られている。これら２つの事実は、骨格における骨の喪失または骨の維持の機構に関する推測につながっている。示唆は、正しい維持のために、骨への機械的負荷が必要とされるというものである。この理由のため、振動プレートによって四肢へと加えられる繰り返し荷重が、脊髄の怪我の後の骨の喪失に対する予防的治療として、一部の医師によって採用されている。これらの治療は、今までのところ決定的な結果を有していない。

最近では、骨の喪失の原因の一部が骨のかん流の減少にあるという別の機械論が提案されている。最近開発された器具によって、皮質骨における血液のかん流が脊髄の怪我の後に大きく減少していることが測定されている。

下肢の筋肉の収縮が、皮質骨における血液のかん流の増加を引き起こすことが、本発明の発明者らによって明らかにされた。骨へと加わる運動または繰り返しの重量の欠如が、血液のかん流への影響によって骨の喪失を左右している可能性がある。これは、振動によって加えられる荷重など、純粋に受動的な荷重の仕組みでは有効性が疑わしいことを、説明していると考えられる。

歩行の際の歪みゲージ付きの骸骨コンポーネントを使用した研究が、歩行の際に骨格が受ける力が、重力のみに起因する力よりも数倍も大きいことを示している。この理由は、歩行の際に体を支持するために、骨格筋が不利なレバー・アームによって、したがって地面へと加えられる正味の力よりも大きな度合いで、反作用力を加えるために収縮しなければならないためである。これは、例えば起立フレームにおける受動的な荷重によって脚の骨へと加えられる力が、脚の筋肉による能動的な荷重の際に加わる力に比べ、はるかに小さいことを意味している。

したがって，脚の筋肉を動作させることは、骨の維持という見地から望ましい２つの効果を達成する。
１）骨への大きな繰り返し荷重の印加。
２）骨における血液のかん流の増加。
着座姿勢においては、力を下肢の骨へと、それらの力が対抗される場合にのみ加えることができる。これは、理想的には、同じ大きさの収縮が下肢の後ろ側および前側において生じなければならないことを意味する。本発明は、対向する筋肉群を同時に刺激して、所望の効果を達成する手段を説明している。

図２０が、装置の実験的検証を示している。健康なボランティアの右脚に刺激装置を装着した（刺激器の設定は２０ｍＡ １Ｈｚ、膝窩の外側膝窩神経に印加）。脛骨の皮層の皮質の血液のかん流を、近赤外分光法を使用して連続的に測定した。実験は、温度および湿度が管理された部屋で行った。被験者は、軽装で、刺激に先立って脚をぶら下げて着席した。

最初に、重力の影響からもたらされて下肢の血管系においてしばしば観察される貯留の効果ゆえ、血液の含有量がベースラインからゆっくりと上昇していることを、見て取ることができる。刺激装置が駆動されると、血液の含有量に有意な増加が観察される。その後の筋肉ポンプの間欠的適用が、血液の含有量に大きな変動を生じさせており、血液の入れ替わりの増加、したがって栄養素および／または薬剤の配送ならびに骨における代謝産物の除去の改善を示している。電源が切られている場合、装置が駆動され休止レベルに戻るときに促進が見られる。

したがって、さらに本発明は、下肢へと間欠的な刺激を加えるための装置であって、骨への血液の供給を促進するために、刺激を対向する２つの筋肉群へと同時に好都合に加えることができる装置関する。これは、骨粗しょう症（および、関連の病変）の処置または予防、ならびにこれらに限られるわけではないが脊髄を負傷した者、宇宙飛行士、高齢者、寝たきりの者、および座って仕事をする者などの者における治療のために、用途を有している。

骨の喪失の低減および骨の維持の促進に好ましい生理学的機能につながる装置の有益な生理学的効果は、上述の装置について、不活動および旅行に関連した血栓症の事象の防止に好ましい間欠的かつより短い期間の適用と対照的に、繰り返しかつ長期にわたる使用を必要とする。

本発明の一実施の形態に従って患者の下肢の血液の循環を改善するための装置の実施の形態を示している。 図１の装置の制御ユニットおよびクレードルを示している。 本発明の装置において使用できる他のクレードルを示している。 本発明の制御手段の概念図である。 患者の下肢の血液の循環を改善するための装置の他の実施の形態を示している。 患者の下肢の血液の循環を改善するための装置のさらに他の実施の形態を示している。 外側膝窩神経を刺激するための患者の右脚への装置の配置を説明している。 外側および内側膝窩神経を刺激するための患者の右脚への装置の配置を説明している。 内側膝窩神経を刺激するための患者の右脚への装置の配置を説明している。 考えられる電極の配置を示す患者の右膝の後方の図である。 電極アレイについて他に考えられる配置である。 本発明による装置の制御における使用に適した回路を示している。 本発明において使用するための２次元の電極アレイを示している。 図１３のアレイの制御に適した回路を示している。 或る患者について装置の使用からの実験データを示している。 或る患者について装置の使用からのさらなる実験データを示している。 或る患者について装置の使用からのさらなる実験データを示している。 本発明の方法を被験した患者の四肢の種々の位置における血流の流束の変化を示している。 本発明の方法を被験した患者の血液の酸素レベルを示している。 本発明の方法を被験した患者の四肢の皮質骨の血液含有量を示している。

Claims (47)

1. 患者の脚の血液の循環を改善する方法において使用するための装置であって、該装置が、
   患者の脚の対向する筋肉へと電気的刺激を与えるための少なくとも１つの電極と、
   該電極へと接続することができる電源と、
   該筋肉に電気的刺激を与えるように、該電極を動作させるための制御手段と
   を備え、該方法が、主動筋および拮抗筋または主動筋および拮抗筋の筋肉群が、結果として該脚の動きが全く生じず、あるいはきわめてわずかしか生じないように刺激されるように、脚の複数の筋肉に、対向する筋肉または筋肉群の等尺性収縮を生じさせるために充分である１つ以上の電気的刺激を与える工程を包含する、装置。
2. 前記刺激が前記筋肉へと直接加えられる、請求項１に記載の装置。
3. 前記刺激が、前記筋肉を刺激する１つ以上の神経を介して加えられる、請求項１に記載の装置。
4. 前記筋肉がふくらはぎの筋肉である請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記刺激が、ひらめ筋および／または腓腹筋へと加えられる請求項４に記載の装置。
6. 前記筋肉が、足首または足の筋肉である請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記方法が電気的刺激を前記筋肉へと繰り返し与える工程を包含する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記刺激が、旅行の継続期間にわたって繰り返し加えられる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記刺激の特性が時間とともに変化する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
10. 前記刺激の継続期間において、単一の刺激の電流が増加する、請求項９に記載の装置。
11. 繰り返しの刺激が加えられ、前記刺激の特性が、異なる刺激の間で変化する、請求項９に記載の装置。
12. 前記刺激が、複数の位置において前記筋肉へと加えられる、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置。
13. 前記刺激が、前記複数の位置へと順次に加えられる、請求項１２に記載の装置。
14. 第２の刺激が、脚の第２の筋肉へと加えられる、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置。
15. 前記第２の刺激が、前記第１の筋肉へと加えられる刺激と同時に加えられる、請求項１４に記載の装置。
16. 前記患者の脚へと圧縮を加える工程をさらに包含する、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の装置。
17. 前記患者の下肢の血液の特性を監視する工程をさらに包含する、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の装置。
18. 後の参照のために監視した特性を記録する工程をさらに包含する、請求項１７に記載の装置。
19. 前記監視した血液の特性に応じて刺激を調節する工程をさらに包含する、請求項１７または１８に記載の装置。
20. 前記刺激が、心臓活動に関して時間合わせされている、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の装置。
21. 患者の下肢の血液の循環を改善するための装置であって、該装置が、
    患者の脚の対向する筋肉へと電気的刺激を与えるための少なくとも１つの電極と、
    該電極へと接続することができる電源と、
    該筋肉に、筋肉が収縮するために充分である電気的刺激を与えるように、該電極を動作させるための制御手段と
    を備え、主動筋および拮抗筋または主動筋および拮抗筋の筋肉群が、結果として該脚の動きが全く生じず、あるいはきわめてわずかしか生じないように刺激されるように、該刺激が、該筋肉を刺激する１つ以上の神経を介して加えられる、装置。
22. 下肢における血流の悪化を特徴とする状態を治療するための装置であって、該装置が、
    患者の脚の対向する筋肉へと電気的刺激を与えるための少なくとも１つの電極と、
    該電極へと接続することができる電源と、
    該筋肉に、該筋肉が等尺性収縮を生じるために充分である電気的刺激を与えるように、該電極を動作させるための制御手段と
    を備え、対向する筋肉または筋肉群が、結果として該脚の動きがなく、あるいはわずかであるように刺激される、装置。
23. 治療される状態が、ＤＶＴ、潰瘍、拡張蛇行静脈、虚血、浮腫、静脈炎、骨粗しょう症、末梢血管障害、冠状動脈性心臓病、心不全、一般および肺の高血圧症から選択される、請求項２２に記載の装置。
24. 潰瘍、拡張蛇行静脈、虚血、浮腫、静脈炎、骨粗しょう症、末梢血管障害、冠状動脈性心臓病、心不全、一般および肺の高血圧症からなる群より選択される状態を治療するための装置であって、該装置が、
    患者の脚の対向する筋肉へと電気的刺激を与えるための少なくとも１つの電極と、
    該電極へと接続することができる電源と、
    主動筋および拮抗筋または主動筋および拮抗筋の筋肉群が、結果として該脚の動きが全く生じず、あるいはきわめてわずかしか生じないように刺激されるように、対向する筋肉または筋肉群に電気的刺激を与えるように、該電極を動作させるための制御手段と
    を備える、装置。
25. 下肢における血流の悪化を特徴とする状態を治療するための装置であって、該装置が、
    患者の脚の対向する筋肉へと電気的刺激を与えるための少なくとも１つの電極と、
    該電極へと接続することができる電源と、
    該筋肉に、該筋肉が等尺性収縮を生じるために充分である電気的刺激を与えるように、該電極を動作させるための制御手段と
    を備え、対向する筋肉または筋肉群が、結果として該脚の動きが全く生じず、あるいはきわめてわずかしか生じないように刺激されるように、該電気刺激が、膝窩の領域において外側膝窩神経および／または内側膝窩神経へ与えられる、装置。
26. 前記制御手段が、前記電極を動作させるためのプログラムが保存されているプロセッサ装置である、請求項１に記載の装置。
27. 前記制御手段が、前記電極を繰り返し動作させるように構成されている、請求項１または２６に記載の装置。
28. 前記制御手段が、前記刺激の特性を時間とともに変化させるように構成されている、請求項２７に記載の装置。
29. 患者の筋肉へと電気的刺激を与えるための複数の電極をさらに備える、請求項１または２６〜２８のいずれか一項に記載の装置。
30. 前記複数の電極が直線的に配置されている、請求項２９に記載の装置。
31. 前記制御手段が、前記筋肉の複数の位置において刺激を加えるべく前記電極を動作させるように構成されている、請求項２９または３０に記載の装置。
32. 患者の脚の第２の筋肉へと刺激を与えるための第２の電極をさらに備える、請求項１または２６〜３１のいずれか一項に記載の装置。
33. 前記制御手段が、前記第２の電極を、前記脚の筋肉へと刺激を与えるための電極と同時に動作させるように構成されている、請求項３２に記載の装置。
34. ユーザの下肢へと圧縮を加えるための手段をさらに備える、請求項１または２６〜３３のいずれか一項に記載の装置。
35. 前記圧縮を加えるための手段が、１つ以上の電極を保持している、請求項３４に記載の装置。
36. 前記患者の下肢の血液の特性を監視するための手段をさらに備える、請求項１または２６〜３５のいずれか一項に記載の装置。
37. 前記監視するための手段が、フォトプレチスモグラフを含む、請求項３６に記載の装置。
38. 後の参照のために、前記監視した特性を記録するための手段をさらに備える、請求項３６または３７に記載の装置。
39. 前記制御手段が、前記監視した血液の特性に応答して前記電極の動作を調節するようにさらに構成されている、請求項３６〜３８のいずれか一項に記載の装置。
40. 前記電極が動作しているときを視覚的に知らせるための手段をさらに備える、請求項１または２６〜３９のいずれか一項に記載の装置。
41. 前記制御手段を、前記装置の他の構成部品から取り外すことができる、請求項１または２６〜４０のいずれか一項に記載の装置。
42. 前記電極が支持部に取り付けられ、前記制御手段を該支持部から取り外すことができる、請求項４１に記載の装置。
43. 前記制御手段が、別個のモジュールへと取り入れられている、請求項４１または４２に記載の装置。
44. 測定された心電図のＱＲＳ群の成分との同期動作を完全にするためのタイミング素子をさらに備える、請求項１または２６〜４３のいずれか一項に記載の装置。
45. 患者の下肢の血液の循環を改善するための装置であって、
    患者の脚の筋肉へと電気的刺激を与えるための電極アレイ、
    該電極アレイへと接続することができる電源、および
    該筋肉へ筋肉の収縮を生じさせるために充分な電気的刺激を与えるように、該電極アレイを動作させるための制御手段
    を備え、対向する筋肉または筋肉群が、結果として該脚の動きが全く生じず、あるいはきわめてわずかしか生じないように刺激される、装置。
46. 患者の下肢の血液の循環を改善するための装置であって、
    患者の脚の筋肉へと電気的刺激を与えるための少なくとも１つの電極、および
    電源と、該筋肉へと筋肉の収縮を生じさせるために充分な電気的刺激を与えるように該電極を動作させるための制御手段と、を備えるモジュール
    を有し、該モジュールを該電極に選択可能に係合させることができ、該刺激は、結果として該脚の動きが全く生じず、あるいはきわめてわずかしか生じないように刺激されるように、対向する筋肉または筋肉群に与えられる、装置。
47. 患者の脚の複数の筋肉へと電気的刺激を与えるための少なくとも１つの電極と、該電極へと接続することができる電源と、該脚の筋肉に筋肉が等尺性収縮を生じるために充分である電気的刺激を与えるように該電極を動作させるための制御手段と、を有している装置を、該装置の使用についての指示書と一緒に含み、該刺激の使用は、主動筋および拮抗筋または主動筋および拮抗筋の筋肉群が、結果として該脚の動きが全く生じず、あるいはきわめてわずかしか生じないように刺激されるように、対向する筋肉または筋肉群に与えられる、キット。

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