JP2011103979A - 神経刺激装置 - Google Patents

Abstract

【課題】断線等によって神経刺激の治療が中断してしまうリスクを低減し、安定して迷走神経に刺激を与えることのできる神経刺激装置を提供する。
【解決手段】迷走神経Ａの互いに異なる位置に配置された第１の電極４および第２の電極７と、これら電極のそれぞれに接続され、迷走神経Ａを刺激する電気パルスを出力するパルス生成部１１と、パルス生成部１１からの電気パルスが伝達される電極を切り替える設定部を備える神経刺激装置２を採用する。
【選択図】図２

Description

本発明は、神経刺激装置に関するものである。

従来、心臓の心室細動時（心室の痙攣状態）に、迷走神経を刺激することで、通常よりも低いエネルギーで除細動する治療法が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、特許文献１には、迷走神経を刺激する電極として、頸部に１組の電極を設置することが開示されている。

また、迷走神経を刺激する１組の電極を備え、心拍数が所定のレートより高いときは迷走神経の刺激を行い、心拍数が所定のレートより低いときは神経刺激を行わずに心臓刺激を行う心臓治療装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開平８−３８６２５号公報 特開２００４−１７３７９０号公報

しかしながら、電極への組織等の付着によって神経束への電極の接触抵抗が経時的に上昇した場合や、生体の運動によるリード線の断線等によりインピーダンスが上昇した場合には、電気パルスが神経細胞を励起するのに十分なエネルギーを与えられなくなる。このような場合に、特許文献１および２に開示されている心臓治療装置では、迷走神経を刺激する治療を継続することが困難になるという不都合がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、断線等によって神経刺激の治療が中断してしまうリスクを低減し、安定して迷走神経に刺激を与えることのできる神経刺激装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、迷走神経の互いに異なる位置に配置された複数組の電極と、該複数組の電極のそれぞれに接続され、前記迷走神経を刺激するパルスを出力するパルス出力手段と、該パルス出力手段からのパルスが伝達される電極を切り替える切替手段を備える神経刺激装置を採用する。

本発明によれば、迷走神経の互いに異なる位置に配置された複数組の電極に対して、パルス出力手段により出力されたパルスが伝達され、迷走神経に刺激を与えて心拍数を低減させることができる。この場合において、複数組の電極のうち、パルス出力手段からのパルスが伝達される電極が、切替手段によって切り替えられる。

これにより、迷走神経の異なる位置に刺激を与えることができ、例えば心拍数の低減効果の高い部分に刺激を与えることで、効果的に心拍数を低減させることができる。また、複数組の電極を用いることで、断線等によって神経刺激の治療が中断してしまうリスクを低減することができる。

上記発明において、前記切替手段が、前記パルス出力手段からのパルスを伝達する電極を順次切り替えることとしてもよい。
パルスを伝達する電極を順次切り替えることで、各々の電極の使用頻度を低下させることができる。これにより、従来のように１組の電極で１ヶ所に集中して迷走神経に刺激を与える場合に比べて、分散して迷走神経に刺激を与えることができ、神経組織を損傷させてしまうリスクを低減することができる。

上記発明において、前記切替手段が、前記パルス出力手段からのパルスを複数組の電極に対して同時に伝達することとしてもよい。
複数組の電極に対して同時にパルスを伝達することで、１組の電極が断線したり、組織等の付着によって電極の接触インピーダンスが増大した場合でも、継続して迷走神経に刺激を与えることができ、神経刺激の治療が中断してしまうリスクを低減することができる。

上記発明において、心臓の心拍を検出する心拍検出手段を備え、前記切替手段が、前記心拍検出手段により検出された心拍に応じて、前記複数組の電極のうち少なくとも１組の電極を選択して前記パルス出力手段からのパルスを伝達することとしてもよい。
このようにすることで、心拍検出手段により検出された心拍に応じて、パルス出力手段からのパルスが伝達される電極が切り替えられる。これにより、心拍数の高低に応じて、パルスによって刺激する迷走神経の位置を変化させることができる。

すなわち、心拍数が高い頻拍危険状態では、心拍数の低減効果の高い部分に刺激を与えることで、心拍数を大きく低下させることができ、刺激不足で心拍が下がらない等のリスクを低減することができる。一方、心拍数が低い場合には、心拍数の低減効果の低い部分に刺激を与えることで、過度な刺激を防止することができ、神経組織を損傷させてしまうリスクや、過度に刺激して心拍数を下げ過ぎてしまうリスクを低減することができる。

本発明によれば、断線等によって神経刺激の治療が中断してしまうリスクを低減し、安定して迷走神経に刺激を与えることができるという効果を奏する。

本発明の第１の実施形態に係る神経刺激装置の機能ブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る神経刺激装置の機能ブロック図である。

[第１の実施形態]
本発明の第１の実施形態に係る神経刺激装置１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る神経刺激装置１は、図１に示されるように、体内に埋め込まれて迷走神経Ａを刺激する神経刺激装置であり、装置本体９と、迷走神経Ａに取り付けられた第１の電極４および第２の電極７と、装置本体９と第１の電極４とを接続する第１のリード３と、装置本体９と第２の電極７とを接続する第２のリード８とを備えている。

装置本体９は、第１の電極４または第２の電極７に電気パルス（パルス）を出力するパルス生成部（パルス出力手段）１１と、第１の電極４と第２の電極７のうちパルス生成部１１からの電気パルスが伝達される電極を設定する設定部（切替手段）１０とを備えている。

第１の電極４は、互いに電気的に絶縁された陽極電極部４ａと陰極電極部４ｂとを有している。各電極部４ａ，４ｂは、例えば筒状に形成されており、迷走神経Ａの側面を周方向に覆って取り付けられるようになっている。各電極部４ａ，４ｂは、迷走神経Ａの長手方向に間隔を空けて設けられている。

第２の電極７は、第１の電極４と同様の構成を有しており、互いに電気的に絶縁された陽極電極部７ａと陰極電極部７ｂとを有している。第１の電極４と第２の電極７とは、迷走神経Ａの互いに異なる位置に配置されている。具体的には、例えば、第１の電極４を頸部迷走神経束に配置するとともに、第２の電極７を胸腔内上大静脈近傍の迷走神経束に配置する。

パルス生成部１１は、電気パルスを一定の周期で間欠的に発生させ、各リード３，８を介して電気パルスを各電極部４ａ，４ｂ（または各電極部７ａ，７ｂ）に出力する。これにより、各電極部４ａ，４ｂ（または各電極部７ａ，７ｂ）間に配置された位置において、迷走神経Ａが電気パルスにより刺激されて興奮し、心拍数が低下させられるようになっている。また、パルス生成部１１は、発生させる電気パルスのパルス幅を長くまたは短くすることにより電気パルスのエネルギーを増減させ、迷走神経Ａに与える刺激を増強または減弱させるようになっている。

設定部１０は、第１の電極４と第２の電極７のうち、パルス生成部１１からの電気パルスが伝達される電極を、予め設定された時間毎に交互に切り替えるようになっている。電極を切り替える時間としては、例えば１日や１時間等、ユーザが任意に変更することができるようになっている。

上記構成を有する神経刺激装置１の作用について説明する。
本実施形態に係る神経刺激装置１は、心臓治療を行う患者の体内に埋め込まれており、動作を開始すると、迷走神経Ａの互いに異なる位置に配置された第１の電極４と第２の電極７に対して、パルス生成部１１により出力された電気パルスが伝達される。これにより、迷走神経Ａに刺激を与えて心拍数を低減させることができる。

この場合において、パルス生成部１１は、第１の電極４と第２の電極７に対して、設定部１０に設定された時間毎に交互に電気パルスを出力するようになっている。これにより、第１の電極４が配置された頸部の迷走神経束と、第２の電極７が配置された胸腔内上大静脈近傍の迷走神経束とが、設定部１０に設定された時間毎に交互に刺激される。

ここで、迷走神経束は脳から発して頸部、胸腔内を経由して、心臓をはじめ、各臓器等に達している。各臓器等へは迷走神経束の様々な部分から分岐した神経が走行しており、刺激する神経の位置によって、その刺激治療効果が異なると考えられる。

したがって、本実施形態に係る神経刺激装置１によれば、迷走神経Ａの異なる位置に刺激を与えることができ、例えば心拍数の低減効果の高い部分に刺激を与えることで、効果的に心拍数を低減させることができる。

また、第１の電極４と第２の電極７による治療効果が同程度である場合でも、例えば心臓に近い胸腔内の上大静脈近傍に設置した第２の電極７による刺激が、より電圧の低い、即ち低エネルギーによる治療が可能になり、電池で駆動する本装置の長寿命化を図ることができる。また、頻拍原因に応じて最適な電極を介して迷走神経Ａを刺激することで、副作用やムダなエネルギー消費のない神経刺激を行うことができる。

また、電気パルスを伝達する電極を交互に切り替えることで、各電極の使用頻度を低下させることができる。これにより、従来のように１組の電極で１ヶ所に集中して迷走神経Ａに刺激を与える場合に比べて、分散して迷走神経Ａに刺激を与えることができ、神経組織を損傷させてしまうリスクを低減することができる。

なお、本実施形態に係る神経刺激装置１において、パルス生成部１１からの電気パルスを第１の電極４と第２の電極７に対して同時に伝達することとしてもよい。
このようにすることで、一方の電極が断線したり、組織等の付着によって接触インピーダンスが増大した場合でも、他方の電極を用いて継続して迷走神経Ａに刺激を与えることができ、神経刺激の治療が中断してしまうリスクを低減することができる。

また、第１の電極４および第２の電極７のインピーダンスを定期的に確認し、インピーダンスの異常が見られた場合には、リードの断線または生体組織の変化による異常と認識し、異常と認識された電極を使用せずに他方の電極のみに電気パルスを出力するように動作を切り替えることとしてもよい。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係る神経刺激装置２について図面を参照して説明する。本実施形態の説明において、第１の実施形態に係る神経刺激装置１と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。
本実施形態に係る神経刺激装置２が第１の実施形態に係る神経刺激装置１と異なる点は、心臓Ｂからの心電信号から心拍を検出する心拍検出部を設けた点である。

本実施形態に係る神経刺激装置２は、図２に示すように、装置本体９と、迷走神経Ａに取り付けられた第１の電極４および第２の電極７と、装置本体９と第１の電極４とを接続する第１のリード３と、装置本体９と第２の電極７とを接続する第２のリード８と、心臓Ｂに取り付けられた第３の電極５と、装置本体９と第３の電極５とを接続する第３のリード６とを備えている。

装置本体９は、図２に示されるように、第１の電極４および第２の電極７に電気パルスを出力するパルス生成部（パルス出力手段）１１と、第３の電極５により検出した心臓Ｂからの心電信号から心拍を検出する心拍検出部（心拍検出手段）１２と、パルス生成部１１による電気パルスの出力を制御する制御部（切替手段）１３とを備えている。

第３の電極５は、例えば心臓Ｂの右心室に取り付けられており、心臓Ｂからの心電信号を検出するようになっている。
心拍検出部１２は、第３の電極５により検出した心臓Ｂからの心電信号から、例えば心電図においてピークとなり心室の興奮状態を示すＲ波の周期を心拍として検出するようになっている。

制御部１３は、例えば、一定の周期で間欠的にパルス生成部１１から迷走神経Ａに電気パルスを供給させる。また、制御部１３は、心拍検出部１２により検出された心拍の周期に応じて、第１の電極４と第２の電極７のうち少なくとも一方の電極を選択してパルス生成部１１からの電気パルスを伝達するようになっている。

具体的には、制御部１３は、第１の電極４および第２の電極７により迷走神経Ａに刺激を与えた場合の心拍数低減効果を心拍検出部１２によりリアルタイムで計測し、その計測結果をフィードバック制御することで、電気パルスを伝達する電極を決定するようになっている。

上記構成を有する神経刺激装置２の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る神経刺激装置２は、心臓治療を行う患者の体内に埋め込まれており、動作を開始すると、迷走神経Ａの互いに異なる位置に配置された第１の電極４と第２の電極７に対して、パルス生成部１１により出力された電気パルスが伝達される。これにより、迷走神経Ａに刺激を与えて心拍数を低減させることができる。

この場合において、制御部１３は、心拍検出部１２により検出された心拍の周期に応じて、第１の電極４と第２の電極７のうち少なくとも一方が、パルス生成部１１からの電気パルスを伝達する電極として選択される。これにより、心拍数の高低に応じて、電気パルスによって刺激する迷走神経Ａの位置を変化させることができる。

すなわち、本実施形態に係る神経刺激装置２によれば、心拍数が高い頻拍危険状態では、心拍数の低減効果の高い部分に刺激を与えることで、心拍数を大きく低下させることができ、刺激不足で心拍が下がらない等のリスクを低減することができる。一方、心拍数が低い場合には、心拍数の低減効果の低い部分に刺激を与えることで、過度な刺激を防止することができ、神経組織を損傷させてしまうリスクや、過度に刺激して心拍数を下げ過ぎてしまうリスクを低減することができる。

また、各電極による心拍数低減効果を計測し、一方の電極の心拍数低減効果が低下した場合には、この電極を使用せずに他方の電極のみに電気パルスを出力するように動作を切り替えることとしてもよい。
このようにすることで、一方の電極が断線したり、組織等の付着によって接触インピーダンスが増大した場合でも、他方の電極を用いて継続して迷走神経Ａに刺激を与えることができ、神経刺激の治療が中断してしまうリスクを低減することができる。

[第１の変形例]
本実施形態に係る神経刺激装置２の第１の変形例として、各電極の設置時に各々個別に刺激を行った場合の心拍数低減効果をデータテーブルとして予め記憶しておき、このデータテーブルと心拍検出部１２による心拍数の計測結果に基づいて、電気パルスを伝達する電極を決定することとしてもよい。

具体的には、心拍検出部１２により心拍数を計測し、その時の心拍数の大きさによって、以下のように電気パルスを伝達する電極を決定する。
心拍数が低い場合には、心拍数低減効果の低い電極、または、必要とされる心拍数低減効果に最も近い効果を有する電極に電気パルスを伝達する。
心拍数が高い場合には、全ての電極に電気パルスを伝達する。

このようにすることで、心拍数が高い頻拍危険状態において、電極を配置した全ての部位に刺激を与えることで、心拍数を大きく低下させ、効果的な心拍数低減効果を得ることができる。また、心拍数が低い場合には、心拍数の低減効果の低い部分に刺激を与えることで、過度な刺激を防止することができ、神経組織を損傷させてしまうリスクや、過度に刺激して心拍数を下げ過ぎてしまうリスクを低減することができる。

なお、本変形例において、以下のように電気パルスを伝達する電極を決定することとしてもよい。
心拍数が低い場合には、心拍数低減効果の低い電極に電気パルスを伝達する。
心拍数が高い場合には、心拍数低減効果の高い電極に電気パルスを伝達する。
このようにすることで、神経組織の損傷を抑制しつつ、安定して心拍数を低減することができる。

[第２の変形例]
本実施形態に係る神経刺激装置２の第２の変形例として、心房と心室に対して心拍検出を行えるように第３のリード６を配置し、心拍検出部１２により心房性頻拍と心室性頻拍とを区別して電気パルスを伝達する電極を決定することとしてもよい。

頸部と上大静脈近傍のうちのどちらの神経刺激が、心房性と心室性の心拍数軽減に効果があるかは個体や病状によっても異なるので、体内埋込時に生理学検査を行った上で、心房性頻拍の場合および心室性頻拍の場合に、いずれの電極に電気パルスを伝達するかを設定しておく。

このようにすることで、頻拍原因に応じて、最適な電極を介して神経刺激を行うことができ、神経組織を損傷させてしまうリスクや、過度に刺激して心拍数を下げ過ぎてしまうリスクを低減するとともに、効率的な神経刺激を行うことができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、本実施形態において迷走神経Ａに２組の電極を配置した例を説明したが、複数の電極から選択的にパルスを伝達する電極を決定できればよく、３組以上の電極を配置することとしてもよい。
また、迷走神経Ａに出力する電気パルスは、１個のパルスで構成されていても、複数のパルスで構成されていても良い。

１，２ 神経刺激装置
３ 第１のリード
４ 第１の電極
４ａ 陽極電極部
４ｂ 陰極電極部
５ 第３の電極
６ 第３のリード
７ 第２の電極
７ａ 陽極電極部
７ｂ 陰極電極部
８ 第２のリード
９ 装置本体
１０ 設定部（切替手段）
１１ パルス生成部（パルス出力手段）
１２ 心拍検出部（心拍検出手段）
１３ 制御部（切替手段）
Ａ 迷走神経
Ｂ 心臓

Claims (4)

1. 迷走神経の互いに異なる位置に配置された複数組の電極と、
   該複数組の電極のそれぞれに接続され、前記迷走神経を刺激するパルスを出力するパルス出力手段と、
   該パルス出力手段からのパルスが伝達される電極を切り替える切替手段を備える神経刺激装置。
2. 前記切替手段が、前記パルス出力手段からのパルスを伝達する電極を順次切り替える請求項１に記載の神経刺激装置。
3. 前記切替手段が、前記パルス出力手段からのパルスを複数組の電極に対して同時に伝達する請求項１に記載の神経刺激装置。
4. 心臓の心拍を検出する心拍検出手段を備え、
   前記切替手段が、前記心拍検出手段により検出された心拍に応じて、前記複数組の電極のうち少なくとも１組の電極を選択して前記パルス出力手段からのパルスを伝達する請求項１に記載の神経刺激装置。

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