JP2008528145A - 人体の神経の経皮的刺激用の装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも１つの刺激電極と、少なくとも１つの基準電極を人体の神経の経皮的刺激用に有しており、少なくとも１つの刺激電極と少なくとも１つの基準電極は制御ユニットと接続されており、制御ユニットによって電流を給電することができ、少なくとも１つの刺激電極及び少なくとも１つの基準電極は、人間の耳のところ又は耳の中に形成されているケーシング内又はケーシングのところに設けられている、人体の神経の経皮的刺激用の装置に関する。神経刺激を効率的且つ患者にとつて容易に携行することができるようにするために、本発明によると、ケーシングは、耳道内に挿入するために形成されたボウ状の突起部を有しており、ボウ状の突起部は、耳道入口乃至外耳道の形状を模造しており、ボウ状の突起部の端部には、両電極用の２つのコンタクト接続個所を有する電極ヘッドが設けられている。

Description

本発明は、少なくとも１つの刺激電極と、少なくとも１つの基準電極を人体の神経の経皮的刺激用に有しており、少なくとも１つの刺激電極（と少なくとも１つの基準電極は制御ユニットと接続されており、制御ユニットによって電流を給電することができ、少なくとも１つの刺激電極及び少なくとも１つの基準電極は、人間の耳のところ又は耳の中に形成されているケーシング内又はケーシングのところに設けられている、人体の神経の経皮的刺激用の装置に関する。

このような装置は、多様な形式で知られている。

経皮的神経及び/又は筋肉刺激は、例えば、スポーツ医学で筋肉の刺激のために使用され、その際、このために電極が皮膚上に装着乃至貼り付けられる。有利には、電極が装着された（電極を非侵襲性に貼り付けた）場合、皮膚表面に何ら損傷が生じないようにされる。同様に、各電極を皮膚内乃至皮膚下に埋め込む手段も以前から知られている。

経皮的神経刺激用の装置では、神経の侵襲性又は非侵襲性の電気刺激によって、神経の神経電気の質に作用すること、従って、刺激すべき神経の機能に作用することが知られている。このやり方の目的は、例えば、ストレス解消のような精神的な自律神経の変化を呼び起こすこと、又は、神経生理的な障害を治療することにある。

特に重要なのは、長年来の迷走神経の刺激である。迷走神経は、第１０脳神経としての、副交感神経系の主要な神経である。更に、迷走神経は、喉頭及び咽頭を、運動を用いて制御することに関わり、舌による味覚の感覚、並びに、咽頭、喉頭及び外耳道（外側耳介枝（auricular branch)）の部分の触覚の感覚を伝搬する。

殊に、迷走神経の非侵襲性の刺激については、この間、癲癇治療用の神経学での安定した治療方法と認められている：これについては、例えば、Penry JK, Dean JC: Prevention ofintractable partial seizures by intermittent vagal Stimulation in humans: preliminary results. Epilepsia 1990;31 Suppl 2: 40-43、及び、Uthman BM, Wilder BJ, Hammond EJ, Reid SA:Efficacy and safety of vagus nerve Stimulation in patients with complex partial seizures. Epilepsia 1990; 31 Suppi 2:44-50を参照するとよい。

ここで、患者の左側頚部に対して、神経外科により、迷走神経が手術により露出されて、電流導体を電極として巻き付けられる。電流パルス形成用の装置は、左側肩領域内の頚部の皮膚に埋め込まれる。迷走神経刺激器は、事後に電磁界を用いて外部からプログラミングすることができる。迷走神経を電気的に刺激することによって、脳の種々異なる領域を刺激することができ、そのことは、画像形成方法で証明することができる。癲癇での有効性の他に、刺激療法は、更に精神的な作用も及ぼし、例えば、抗鬱効果も有している。例えば、Elger G, Hoppe C, Palkai P, Rush AJ, Elger CE: Vagus nerve Stimulation is associated with mood improvements in epilepsy patients. Epilepsy Res 2000; 42:203-210を参照されたい。

そのために、この方法は、最近、精神医学にも用いられ、治療抵抗性の重篤な抑鬱症の治療に既に定評がある：（これに対しては、Carpenter LL, Friehs GM, Price LH: Cervical vagus nerve Stimulation for treatment-resistant depression. Neurosurg Clin N Am 2003; 14:275-282, Goodnick PJ, Rush AJ, George MS, Marangell LB, Sackeim HA: Vagus nerve Stimulation in depression. Expert Opin Pharmacother 2001:2:1061-1063, und Rush AJ, George MS, Sackeim HA, Marangell LB, Husain MM, Giller C, Nahas Z, Haines S, Simpson RK, Jr., Goodman R: Vagus nerve Stimulation (VNS) for treatment-resistant depressions: a multicenter study. Biol Psychiatry 2000;47:276-286を参照されたい）。

神経の刺激のためには、一般的に、既に種々異なる解決手法が提案されている。

米国特許第５４５８６２５号明細書には、冒頭に記載したような、電気パルスの神経刺激用の装置が示されている。その際、電流パルスは、患者の耳垂に取り付けられた電極を用いて導入される。人体内に電気パルスを導入するための別の手段は、日本国公開特許第１０１０８９１３号、ドイツ連邦共和国特許公開第３９１８３２９号公報、フランス国公開特許第２７１７６９９号から公知である。

ヨーロッパ特許公開第０６４５１６２号公報には、パルス周波数の波形を形成するための関数発生器を有する、筋肉及び神経の刺激用の刺激装置が記載されている。この刺激装置は、特に、痛みの治療のために設けられている。ヨーロッパ特許公開第０７５７５７３号公報及びヨーロッパ特許公開第１０６４０４７号公報には、神経の電気刺激用のシステム及び方法について、一般的に記載されている。

ヨーロッパ特許公開第１１４５７３６号公報には、埋め込み可能な、多様な神経刺激器が提案されている。ヨーロッパ特許公開第０９７２５３８号公報には、ニードル電極を用いて神経系の一部分に電気刺激を与えるためのシステムについて記載されている。ヨーロッパ特許公開第１０４８３１９号公報には、脳のニューロン、脊柱質又は周辺神経を選択的に活性化するための、導入可能なカニューレと共に作動するシステムが提案されている。

ヨーロッパ特許公開第１０２２０３４号公報には、パルス信号の形成によって、筋肉又は神経組織の刺激用の方法及び装置が記載されている。ヨーロッパ特許公開第１３９３７７３号公報には、食道電極を用いた、横隔神経の外部神経刺激器が記載されている。ヨーロッパ特許公開第０９６２２３４号公報には、電気神経刺激用の装置が記載されており、その際、電極の配置については何ら開示されていない。

世界知的所有権機関特許第９７／４５１６０号には、神経の脳可塑性変化用の装置が記載されている。世界知的所有権機関特許第０１／００２７３号には、皮膚電極を用いた心臓周波数安定化用の非侵襲性方法及び装置が記載されている。ヨーロッパ特許公開第１４２０８５４号公報では、神経精神病理学的障害の治療用の横隔膜電極が使用されている。最後に、ヨーロッパ特許公開第１４１８９８１号公報では、運動障害の治療用の横隔膜の近傍内で神経を刺激することが行われている。

既知の手段では、以下のような状況は不利である：
多数の方法では、刺激電極を侵襲性導入する必要があり、麻酔及び外科手術の通常の危険性の他に、神経損傷の危険性及び感染リスクの危険性がある。

治療が成果を示さない場合、刺激装置は、上述のリスクと同じリスクで再度取り除く必要がある。

従って、そのような手術を受けることは、患者側にとっては受容に限界がある。

このために、場合によっては、体内に埋め込まれた機器に左右されていて、この機器を必要に応じて簡単に取り除くことができないという気分になる。

上述の装置は、しかも、扱いにくい程大きな構造体であることが屡々であり、従って、臨床用途用にしか適さず、家庭での長時間刺激用には適していない。

刺激装置及び電極は、比較的長いケーブルを介して接続されることが屡々であり、従って、そのことは、取扱に不利に作用する。

刺激は、取扱に起因して（例えば、大きな粘着電極）、固定した寝台でしか行うことができず、日常の作業を遂行する際に目立たないことはなく妨げにもなる。

迷走神経の経皮的刺激方法を治療に広範囲に用いるためには、この技術を、できる限りケーブルのない、小さな、扱いやすい装置に組んで、いつでも、複雑でなく、目立たずに携行することができるのが望ましい。

従って、本発明の課題は、冒頭に挙げた形式の装置を改善して、この要求を満たすようにすることにある。即ち、特に効率的且つ簡単に迷走神経を刺激することができ、毎日、簡単且つほとんど目立たず、気づかないやり方で神経刺激用の装置を提供する必要がある。装置は、患者にとって特に簡単に用いることができ、殊に、場合によっては迅速に体から取り除くことができる必要がある。その際、装着して携行する際に快適さが高いことによって特徴付けられ、何時でも複雑なやり方でなく、刺激することができるような、迷走神経の部分を刺激するための非侵襲性の、効率的な外部装置を提供する必要がある。しかも、治療過程に亘って、患者が管理することができるようにする必要がある。更に、この装置は、簡単、安定、且つ、確実な刺激方法を実施することができる必要がある。

この課題は、本発明によると、電極の最適な位置付けのために、ケーシングは、耳道内に挿入するために形成されたボウ状の突起部を有しており、ボウ状の突起部は、耳道入口乃至外耳道の形状を模造しており、ボウ状の突起部の端部には、両電極用の２つのコンタクト接続個所を有していることにより解決される。

その際、装置は、外耳道及び/又は耳介の領域内の迷走神経を刺激するために構成されて、適合化されている。

有利には、制御ユニットは、ケーシングに設けられている。しかし、制御ユニットを、ケーシングから離すことができるようにして、電極と接続するようにしてもよい。その際、接続は、ワイヤ接続にするとよいが、ワイヤレス接続、例えば、無線接続にしてもよい。

電極ヘッドは、有利には、軟材料、例えば、持続的な軟性シリコンから形成されている。コンタクト個所は、金属球によって形成することができる。平坦な表面電極によって形成してもよい。更に、コンタクト個所を、表面電導性の材料、殊に、グラファイトインサート付きのスポンジから形成してもよい。

制御ユニットは、電極を流れる交流電流の周波数を制御するようにしてもよい。相応に、電極を流れる電流の高さを制御してもよいし、電極を流れる電流のパルスの高さを制御してもよいし、電極を流れる電流の刺激の時間間隔を制御するようにしてもよいし、及び/又は、電極を流れる電流の時間経過を制御するようにしてもよい。

有利には、装置には、制御ユニットに電流を給電する再充電可能電池が設けられている。

更に、装置は、患者の生理的パラメータを測定するためのセンサを有するようにしてもよい。この際、パラメータを、例えば、患者の脈拍又は患者の血液の酸素飽和度にしてもよい。更に、センサを用いて測定したデータの記憶用のメモリチップを設けるとよい。

電極は、モバイルテレホンフリートーク装置のイアホン乃至ヘッドホン内に組み込まれており、制御ユニットは、モバイルテレホン内にされているようにするとよい。 その際、各電極と制御ユニットとの間の接続は、無線接続、例えば、ブルートゥース接続又はＷＬＡＮ接続を介して行われるようにしてもよい。

各電極を音楽再生装置のヘッドホン内に組み込んで、制御ユニットを音楽再生装置内に組み込んでもよい。

迷走神経は、外耳道の皮膚内に求心路も有しているので、迷走神経の電気刺激は、耳の皮膚によっても可能であり、従って、経皮性の電極を用いても非侵襲により可能である。外耳道内の求心系を介して迷走神経を電気刺激することは、頭蓋表面上に導出可能な電位を生じる（センサにより誘発された電位）ことの証明が既に分かった。

つまり、提案された技術思想により、迷走神経の外耳道（外側耳介枝(auricular branch）)の領域内の神経枝が刺激され、そのようにして、この神経枝の機能に作用することができる。これは、迷走神経の経皮性の刺激の技術を耳の所か又は耳の後ろ側に装着された、外観が補聴器に似ている刺激装置に組み込むことによって達成することができる。

耳領域内の迷走神経用の外部（非侵襲性）刺激ユニットは、これまで存在していない。そこで、本発明は、このような状況を打破して一助となるものである。 電流印加を用いた既知の非侵襲性の神経刺激方法は、痛みの治療（経皮的電気的神経刺激法）用、筋肉トレーニング（電気刺激による運動）用、又は、所定の経穴の部位の電気鍼用に周辺神経刺激及び筋肉刺激に使われる。これらの各方法のどれも、耳領域内の迷走神経を刺激して、中央神経系内に変化を惹起するために設けられていない。

それに対して、本発明は、耳領域内での経皮的迷走神経刺激を目的とするものであり、このために、特に簡単に用いることができる装置を提案するものである。

つまり、本発明の提案によると、殊に、神経精神の障害の治療用の迷走神経の経皮的刺激が可能となり、その際、迷走神経の耳介枝の経皮的刺激のために、外側耳介枝内又は外側耳介枝に装着された刺激電極、並びに、外耳道内又は外耳道に装着された基準電極が提案され、これらの電極は、有利には、制御ユニットと接続されており、制御ユニットは、耳に、又は、耳の後ろ側に装着される。

イアホンが使用される場合、各電極は、外耳道の皮膚表面に接触し、そのようにして、外耳道に位置している迷走神経領域を刺激することができる。

図には、本発明の実施例が図示されている。その際：
図１は、迷走神経の耳介枝の経皮的刺激用の装置の回路略図を示し、
図２は、ＢＴＥ (behind the ear)つまり耳掛け形装置として構成された刺激装置を示す。

図には、迷走神経の経皮的用の装置１の回路図が略示されている。精神自律神経(psychovegetative)のパラメータに作用を及ぼすために、殊に、耳介枝(Ramus auricularis)が刺激される。これにより、例えば、ストレスを低減することができ、抑鬱又は他の神経精神的な障害に積極的に作用することができる。

装置１は、基本的に（図１の左側に破線で示された）刺激電極ユニット１１及び（図１の右側に破線で示された）制御ユニット４から構成されている。神経の刺激は、刺激電極２を介して行われる。電気基準点として、基準電極３が使われる。両電極２，３は、刺激電極ユニット１１を形成する。経皮的刺激用の電極２，３は既知であり、市販により入手可能であり、乃至、容易に製造することができる。

刺激周波数及び刺激強度は、制御ユニット４によって設定され、形成される。このパラメータは、種々異なる制御要素１２を介して調整される。経皮的刺激のために、発振信号が必要である。この発振信号は、制御ユニット４内に設けられたオシレータ１３で形成される。 論理及び制御回路１４で、刺激電極ユニット１１内の入力回路乃至出力回路１５を介して供給される入力信号及び出力信号が処理される。電流給電は、電池１０によって行われる。

図２から分かるように、装置１は、その構造が、耳掛け形の補聴器に似ており、ケーシング５を有している。電極ヘッド乃至耳電極７の形式の刺激電極ユニットは、外側耳介枝内に挿入されており、その結果、刺激電極２及び基準電極３は、皮膚表面上に装着される。電極ヘッド７と図２の左側に図示された、ケーシング５の部分との間の接続部は、ボウ状の突起部６として形成されており、この突起部は、刺激電極ユニットと制御ユニットとの間での入力線及び出力線も形成され、ボウ状の突起部６は、耳介の上縁の上側に装着される。結合部乃至リンク部の端部には、約５ｃｍｘ２ｃｍｘ１ｃｍの大きさのケーシング５内の制御ユニット４が設けられている。

制御ユニット４内には、先ず、刺激強度調整器１６が、刺激信号の振幅（強度）の調整のために組み込まれている。大きな振幅は、低い振幅よりも強く神経を刺激する。更に、所要の刺激強度は、個人毎に違っている。

更に、制御ユニット４内には、刺激信号の周波数パターンの調整のために、刺激周波数調整器１７が設けられている。従って、高速で順次連続する信号を、比較的大きな間隔で順次連続する信号と同様に制御することができる。

更に、オン/オフスイッチ１８が、装置１の作動乃至非作動のために設けられている。
電池コンパートメント１９は、小さな、有利には、サイズ１３〜６７５のボタンセル電池を収容するために使われる。提案した装置を用いて、迷走神経に刺激を加える実施例について、以下説明する：給電される電流は、０．２５〜１．５ｍＡである。電流の周波数は、２０〜３０Ｈｚである。パルス幅は、２５０〜５００μｓである。その際、電流は、３〜５分毎に約３０ｓｅｃの間給電される。

提案された刺激装置１は、非常に小さく、従って、家庭で使用するのに特に適している。着用者は、極めて大きな自由度が得られる。と言うのは、耳の後ろ側に装着するので有利であり、邪魔にならないからである。

刺激電極、及び、基準電極２，３は、患者の皮膚表面に対して電気コンタクトを有する必要があり、そのために、金属小球として構成することができるコンタクト個所８乃至９が使われる。

その結果、電極２，３は、耳珠の内側、即ち、耳介の解剖学的部位にぴったり適合する。各コンタクト個所８，９間の距離は、有利には、１ｍｍ〜１５ｍｍ、特に有利には、２ｍｍ〜６ｍｍである。

別の変形手段では、イアホンを更に耳道内に挿入し、そこで同様に迷走神経を刺激するようにされる。このために、電極２，３は、例えば、平坦な表面電極として構成するとよい。耳道内の更に深い個所で、迷走神経の別の神経終末が刺激される。

電極２，３は、見えないようにイアホン内に通された（図示していない）ケーブルと接続されている。ケーブル接続は、更に有利には、耳の後ろ側に設けられた制御ユニット４と接続されている。接続は、既述のように、ボウ状の突起部６を介して行われる。刺激周波数、刺激強度、パルス持続時間並びに刺激間隔及び電流波形は、刺激周波数形成器１７を介して調整される。

挿耳形補聴器と同様に、耳の外耳内に装着されて、外耳をふさぐ装置内に組み込んでもよい。

装置には、電池１０を用いて電流が給電され、従って、外部の電源とは無関係である。その際、ケーシング５内に組みこまれた再充電可能な電池１０を介して電流が給電されるようにするとよい。充電過程の間、装置１は、特別な小ケース内に入れられ、この小ケースは、外部電源と接続されていて、例えば、誘導を介して夜通し充電される。

イアホンに、付加的に、脈拍の測定用及び酸素飽和度の測定用のセンサを設けてもよく、その際、そのような、呼吸機能及び脈拍の測定用センサは公知であり、市販されている。測定された値は、耳の後ろ側又は耳の内部のケーシング５内に設けられているメモリチップに記録しておいて、事後に医師が、ケーブルレスのインターフェースを用いて読み出して、ソフトウェアを介して評価することができる。ソフトウェアにより算出される脈拍数変動の変化を介して、医師は、刺激装置の精神的な自律神経の変調作用についての重要な情報を得ることができ、従って、治療の経過についてのコントロールデータも得ることができる。

既述の装置は、標準値に応じて構成することができ、又は、イアホン及びそれ以外の部品を個別に製造してもよい。

択一的な実施例では、電極ヘッド７及び制御ユニット４を、別個に得て、ケーブルを介して接続してもよい。

別の択一的な実施例として、刺激技術装置部を、モバイルホン内及び当該モバイルホンのフリートーク装置内に組み込んでもよい。この際、制御ユニット４及び当該制御ユニット４の電子回路を、モバイルテレホンの回路内に組み込んでもよい。刺激電極と基準電極２，３を有する刺激ユニット７は、フリートーク装置のイアホン内に組み込んでもよい。イアホンとモバイルテレホンとの間の通信は、ワイヤレスにより、例えば、ブルートゥース技術、又は、接続ケーブルを介して行うとよい。

更に、例えばデジタルメディア再生用のヘッドホン及び装置内に組み込んでもよい。これは、殊にＭＰ３プレイヤーの他に、例えば、ＭＤプレイヤー又はＤｉｓｃｍａｎ内に設けてもよい。

迷走神経の耳介枝の経皮的刺激用の装置の回路略図 ＢＴＥ (behind the ear)つまり耳掛け形装置として構成された刺激装置

符号の説明

１ 神経の経皮的刺激用の装置
２ 刺激電極
３ 基準電極
４ 制御ユニット
５ ケーシング
６ ボウ状の突起部
７ 電極ヘッド
８ コンタクト個所
９ コンタクト個所
１０ 電池
１１ 刺激電極ユニット
１２ 制御要素
１３ オシレータ
１４ 論理回路及び制御回路
１５ 入力回路乃至出力回路
１６ 刺激強度調整器
１７ 刺激周波数調整器
１８ オン／オフスイッチ
１９ 電池コンパートメント

Claims (23)

1. 少なくとも１つの刺激電極（２）と、少なくとも１つの基準電極（３）を人体の神経の経皮的刺激用に有しており、前記少なくとも１つの刺激電極（２）と前記少なくとも１つの基準電極（３）は制御ユニット（４）と接続されており、前記制御ユニット（４）によって電流を給電することができ、前記少なくとも１つの刺激電極（２）及び前記少なくとも１つの基準電極（３）は、人間の耳のところ又は前記耳の中に形成されているケーシング（５）内又は前記ケーシング（５）のところに設けられている、人体の神経の経皮的刺激用の装置（１）において、
   ケーシング（５）は、耳道内に挿入するために形成されたボウ状の突起部（６）を有しており、前記ボウ状の突起部（６）は、前記耳道入口乃至外耳道の形状を模造しており、前記ボウ状の突起部（６）の端部には、両電極（２，３）用の２つのコンタクト接続個所（８，９）を有する電極ヘッド（７）が設けられていることを特徴とする人体の神経の経皮的刺激用の装置。
2. 外耳道及び／又は耳介の領域内の迷走神経を刺激するために構成されて、適合化されている請求項１記載の装置。
3. 制御ユニット（４）がケーシング（５）内に設けられている請求項１又は２記載の装置。
4. 制御ユニット（４）がケーシング（５）から取り外し可能であり、各電極（２，３）と接続されている請求項１又は２記載の装置。
5. 接続は、ワイヤ接続である請求項４記載の装置。
6. 接続は、ワイヤレス、例えば、無線接続である請求項４記載の装置。
7. 電極ヘッドは、ソフトマテリアル、例えば、ソフトシリコン製である請求項１から６迄の何れか１記載の装置。
8. コンタクト個所（８，９）は、金属球によって形成される請求項１から７迄の何れか１記載の装置。
9. コンタクト個所（８，９）は、平坦な表面電極によって形成される請求項１から７迄の何れか１記載の装置。
10. コンタクト個所（８，９）は、表面導電性の金属製エレメント、例えば、グラファイトインサート付きのスポンジから形成されている請求項１から７迄の何れか１記載の装置。
11. 制御ユニット（４）は、各電極（２，３）を流れる交流電流の周波数を制御する請求項１から１０迄の何れか１記載の装置。
12. 制御ユニット（４）は、各電極（２，３）を流れる電流の高さを制御する請求項１から１１迄の何れか１記載の装置。
13. 制御ユニット（４）は、各電極（２，３）を流れる電流のパルスの長さを制御する請求項１から１２迄の何れか１記載の装置。
14. 制御ユニット（４）は、各電極（２，３）を流れる電流の刺激時間間隔を制御することができる請求項１から１３迄の何れか１記載の装置。
15. 制御ユニット（４）は、各電極（２，３）を流れる電流の時間経過を制御することができる請求項１から１４迄の何れか１記載の装置。
16. 装置には、再充電可能な電池（１０）が設けられており、該電池は、制御ユニット（４）に電流を給電する請求項１から１５迄の何れか１記載の装置。
17. 患者の生理的パラメータを測定するためのセンサを有している請求項１から１６迄の何れか１記載の装置。
18. 生理的パラメータは、患者の脈拍である請求項１７記載の装置。
19. 生理的パラメータは、患者の血液の酸素飽和度である請求項１７記載の装置。
20. センサを用いて測定されたデータの記憶用のメモリチップを有する請求項１７から１９迄の何れか１記載の装置。
21. 電極（２，３）は、モバイルテレホンフリートーク装置のイアホン乃至ヘッドホン内に組みこまれており、制御ユニット（４）は、モバイルホン内に組みこまれている請求項１から２０迄の何れか１記載の装置。
22. 各電極（２，３）と制御ユニット（４）との間の接続は、無線接続、例えば、ブルートゥース接続又はＷＬＡＮ接続を介して行われる請求項２１記載の装置。
23. 電極（２，３）は、音楽再生装置のヘッドホン内に組みこまれており、制御ユニット（４）は、前記音楽再生装置の制御ユニット（４）内に組みこまれている請求項１から２２迄の何れか１記載の装置。

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