JP2011177297A - Electrostimulator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、生体を電気刺激する電気刺激装置に関し、特に、生体内に完全に植え込まれて使用される電気刺激装置に関する。 The present invention relates to an electrical stimulation device that electrically stimulates a living body, and more particularly to an electrical stimulation device that is used by being completely implanted in a living body.
現在のところ、痛み治療において、従来の薬物療法、神経ブロック療法あるいは外科的療法に効果を示さない場合や、副作用などによりその治療が継続できない場合に、神経を電気刺激することにより痛みを緩和する電気刺激療法が効果を挙げている。電気刺激療法の1つである脊髄電気刺激療法は、脊髄を介して脳へ伝播する痛みを緩和するために、脊髄を電気刺激する刺激療法である。 At present, pain is alleviated by electrical stimulation of nerves when it is not effective in conventional drug therapy, nerve block therapy or surgical therapy, or when the treatment cannot be continued due to side effects. Electrical stimulation therapy is effective. Spinal cord electrical stimulation therapy, which is one type of electrical stimulation therapy, is a stimulation therapy that electrically stimulates the spinal cord in order to relieve pain transmitted to the brain through the spinal cord.
脊髄電気刺激療法では、通常、電気刺激による疼痛緩和の有効性を確かめるために、24時間から数週間のトライアル期間が設けられる。トライアル期間では、一般的に、背中側から穿刺して脊髄を覆う脊髄硬膜の外側にある硬膜外腔に刺激電極を留置した後、この刺激電極が含まれる電極リードを体外の刺激装置と接続して様々な刺激パターンの下で疼痛緩和の程度が調べられる。この期間においては電気刺激装置の植え込みは行われていない。このトライアル期間において所定の効果が認められた場合にのみ、電気刺激装置の植え込みが実施される。 In spinal cord electrical stimulation therapy, a trial period of 24 hours to several weeks is usually provided in order to confirm the effectiveness of pain relief by electrical stimulation. In the trial period, a stimulation electrode is generally placed in the epidural space outside the spinal dura covering the spinal cord by puncturing from the back side, and then the electrode lead including the stimulation electrode is connected to an external stimulation device. Connect to examine pain relief under various stimulation patterns. During this period, the electrical stimulation device is not implanted. Only when a predetermined effect is recognized during the trial period, the electrical stimulation device is implanted.
電気刺激装置の植え込みを行う場合には、トライアル期間に留置された電極リードが抜去された後、再び硬膜外腔に新たな刺激電極が留置され、この刺激電極が含まれる電極リードが皮下トンネルにより腰部や腹部、あるいは胸部に導かれる。そして、電極リードが電気刺激装置と接続されて皮下に植え込まれる。 When implanting an electrical stimulation device, the electrode lead placed during the trial period is removed, and then a new stimulation electrode is placed again in the epidural space, and the electrode lead containing this stimulation electrode is transferred to the subcutaneous tunnel. Is guided to the waist, abdomen, or chest. Then, the electrode lead is connected to the electrical stimulation device and implanted subcutaneously.
ところで、脊髄電気刺激療法におけるトライアル期間では、電極リードが体外の電気刺激装置と接続されているために、感染の危険性や、患者の活動の制限、あるいは、この活動の制限がストレスとなって疼痛緩和の有効性判断に影響を及ぼすという問題があった。 By the way, in the trial period in spinal cord electrical stimulation therapy, because the electrode lead is connected to an external electrical stimulation device, the risk of infection, the limitation of the patient's activity, or the limitation of this activity becomes stress. There was a problem of affecting the effectiveness of pain relief.
これに対して特許文献1に記載の技術では、ハウジングの両端に電極を備えた、リードレスの微小刺激装置を開示しており、この微小刺激装置を神経近くに植え込むことにより、感染の危険性を軽減するとともに、患者の活動の制限を極力少なくすることが可能となった。
On the other hand, the technique described in
しかしながら、特許文献1に記載の微小刺激装置は、その内部にコイルを備え、体外に置かれたコイルとの電磁誘導により電力を得るものである。そのため、深い管腔内、例えば皮膚から一般的に約5cmの深さにある硬膜外腔に微小刺激装置を留置した場合には、所望の電力を得るために大きな電力を体外に置かれたコイルから伝送しなければならず、体外コイルを含む給電装置の大型化が問題であった。また、微小刺激装置のコイルの硬膜外腔内での3次元的な位置と方向を知ることが難しいために、体外に置かれたコイルと装置内部のコイルとの軸を合わせることが難しく、効率的な給電や通信が困難であった。
However, the micro stimulator described in
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、硬膜外腔等の管腔内においても、給電や通信が可能であり、給電する際に使用される外部の給電装置を小型化することが可能な電気刺激装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of this point, and can reduce the size of an external power supply device that can supply power and communicate even in a lumen such as an epidural space, and can be used for power supply. An object of the present invention is to provide an electrical stimulator capable of performing the above.
撓み変形可能な棒状に形成され、生体内に植え込まれるものである。生体内の神経または筋肉を刺激する刺激電極と、該刺激電極と電気的に接続され、刺激電極に刺激信号を印加する電子回路とを有する刺激回路ブロックと、該刺激回路ブロックと接続され、刺激電極の生体内の植え込み位置を保持する支持体とを含む本体ブロックを備える。さらに、外部装置から発振された電磁波に応じて給電および/または通信を電子回路に行うコイル部を含み、本体ブロックの基端部に設けられた固定具を備える。電子回路とコイル部が導線で接続されており、該導線の少なくとも一部が伸縮可能にらせん状に形成されている。 It is formed in a rod shape that can be bent and deformed, and is implanted in a living body. A stimulation circuit block having a stimulation electrode for stimulating nerves or muscles in a living body, an electronic circuit electrically connected to the stimulation electrode and applying a stimulation signal to the stimulation electrode, and a stimulation circuit block connected to the stimulation circuit block A body block including a support for holding the implantation position of the electrode in the living body. Furthermore, a fixing device is provided that includes a coil unit that supplies power and / or communication to an electronic circuit in response to electromagnetic waves oscillated from an external device, and is provided at the base end of the main body block. The electronic circuit and the coil portion are connected by a conductive wire, and at least a part of the conductive wire is formed in a spiral shape so as to be expandable and contractible.
電子回路が、本体側コイル部からの給電により充電可能な二次電池を含む場合に、この二次電池に蓄えられた電力を利用して刺激信号を生成することができる。一方、電子回路が、本体側コイル部からの給電により蓄電可能なキャパシタを含む場合に、このキャパシタに蓄えられた電力を利用して刺激信号を生成することができる。 When the electronic circuit includes a secondary battery that can be charged by power feeding from the main body side coil section, the stimulation signal can be generated using the power stored in the secondary battery. On the other hand, when the electronic circuit includes a capacitor capable of storing electricity by feeding from the main body side coil portion, the stimulation signal can be generated using the power stored in the capacitor.
本発明の上述した構成によれば、導線の一部が伸縮可能にらせん状に形成されているので、本体ブロックの軸方向に導線の長さを調節できる。これにより、当該導線に接続されたコイル部を含む固定具を、本体ブロックの基端部に連続するように配置でき、電気刺激装置を完全に体内に植え込んだ際に、コイル部のコイル面が体表面とほぼ平行になるように、当該体表面付近にコイル部を配置することができる。 According to the above-described configuration of the present invention, a part of the conducting wire is formed in a spiral shape so that it can be expanded and contracted, so that the length of the conducting wire can be adjusted in the axial direction of the body block. Thereby, the fixture including the coil part connected to the conducting wire can be arranged so as to be continuous with the base end part of the main body block, and when the electrical stimulation device is completely implanted in the body, the coil surface of the coil part is The coil portion can be arranged near the body surface so as to be substantially parallel to the body surface.
本発明によれば、コイル部に電磁波を発振する外部装置のコイルの軸と、コイル部の軸とを容易に合わせることができる。これにより、効率的な給電や通信を容易に行うことができる。その結果、コイルに対して電磁波を発振するコントローラ(外部装置)を小型化することができるという効果がある。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the axis | shaft of the coil of the external apparatus which oscillates electromagnetic waves to a coil part, and the axis | shaft of a coil part can be match | combined easily. Thereby, efficient power feeding and communication can be easily performed. As a result, the controller (external device) that oscillates electromagnetic waves with respect to the coil can be reduced in size.
以下、本発明を実施するための実施形態例について説明する。以下に述べる実施の形態例は、本発明の好適な具体例である。そのため、技術的に好ましい種々の限定が付されている。しかしながら、本発明は、下記の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。例えば、以下の説明で挙げる各パラメータの数値的条件は好適例に過ぎず、説明に用いた各図における寸法、形状および配置関係も概略的なものである。 Embodiments for carrying out the present invention will be described below. The embodiments described below are preferable specific examples of the present invention. Therefore, various technically preferable limitations are attached. However, the present invention is not limited to these forms unless otherwise specified in the following description. For example, the numerical conditions of each parameter given in the following description are only suitable examples, and the dimensions, shapes, and arrangement relationships in the drawings used for the description are also schematic.
以下の手順で説明を行う。
<第一実施形態例>
1.電気刺激装置の構成
2.刺激回路等の構成
3.電気刺激装置の植え込み手順
<変形例>
The description will be made in the following procedure.
<First embodiment>
1. 1. Configuration of electrical stimulation device 2. Configuration of stimulation circuit, etc. Implanting procedure of electrical stimulation device <Modification>
<本発明の一実施形態例>
本発明の一実施形態の例を、図1〜図12を参照して説明する。
[1.電気刺激装置の構成]
まず、一実施形態に係る電気刺激装置の大まかな構成について図1および図2を参照して説明する。
図1は、一実施形態に係る電気刺激装置の全体を示す斜視図である。
図2は、図1に示す電気刺激装置を上面から見た分解外観図である。
<One Embodiment of the Present Invention>
An example of an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[1. Configuration of electrical stimulation device]
First, a rough configuration of an electrical stimulation device according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
FIG. 1 is a perspective view showing an entire electrical stimulation apparatus according to an embodiment.
FIG. 2 is an exploded external view of the electrical stimulation apparatus shown in FIG. 1 as viewed from above.
電気刺激装置101は、撓み変形可能な略円筒形状に形成されており、電気的な刺激信号を生成し、その刺激信号で生体内の神経等を刺激するものである。電気刺激装置101は、脊髄の神経を刺激する際に、生体内(例えば、脊髄硬膜と脊柱背側との距離が約5mmの硬膜外腔)に植え込まれる。そのため、電気刺激装置101は、先端部114から基端部119までの直径が、約1mm〜3mmであることが好ましい。
The
電気刺激装置101は、大きく分けて、電極ブロック102と、回路ブロック103と、支持体104と、固定具121よりなる。そして、電極ブロック102と回路ブロック103はコネクタ部107で着脱可能となっており、回路ブロック103と支持体104はコネクタ部109で着脱可能となっている。さらに、支持体104と固定具121とは着脱可能となっており、らせん状に形成された導線212で接続されている。本例では、電極ブロック102、回路ブロック103および支持体104が接続されたものを本体ブロック122と呼ぶ。
The
より詳細に説明すると、図2に示すように、電極ブロック102と回路ブロック103は、電極ブロック102側のコネクタ部112と回路ブロック103側のコネクタ部107とが、例えばネジ等により固定されている。同様に、回路ブロック103と支持体104は、回路ブロック103側のコネクタ部109と支持体104側のコネクタ部113とが、同様にネジ等により固定されている。そして、支持体104の基端部119には、固定具121が着脱可能に固定されるようになっている。
More specifically, as shown in FIG. 2, in the
電極ブロック102、回路ブロック103、支持体104および固定具121には、スタイレット120を挿入するための穴が形成されている。これらの穴は、電極ブロック102等の4つの部材が接続された状態で軸方向に連通し、スタイレット用ルーメンを形成する。このスタイレット用ルーメンは、基端部124に開口し、先端部114付近まで設けられている。なお、スタイレット用ルーメンの直径は、スタイレット120の直径とほぼ等しいか、それより少し長いことが望ましい。
Holes for inserting the
電極ブロック102は、先端部114が略半球状に形成され、その他の部分が略円筒形状に形成されている。先端部114の略半球状部分の半径は約0.5mm〜1.5mmであることが好ましく、その他の略円筒形状部分の直径は約1mm〜3mmであることが望ましい。このような電極ブロック102は、神経等を刺激するための4つの刺激電極105と、電気刺激装置101を生体内に配置した際に各刺激電極105が生体に対して剥き出しになるように、等間隔に配置されるボディ106を含んでいる。さらに、ボディ106の基端部115側と回路ブロック103の先端部116とが連続するように接続するコネクタ部112とを含んでいる。なお、一実施形態の例では、刺激電極105の数を4つとしたが、これはあくまでも一例であって、刺激電極105の数は任意に設定できるものである。電極ブロック102の内部構成については、図3,4にて後述する。
The
回路ブロック103は、電極ブロック102と同じ直径の略円筒形状に形成されている。回路ブロック103は、先端部116が電極ブロック102の基端部115側のボディ106と連続するように、電極ブロック102のコネクタ部112と接続するコネクタ部107を備えている。また、回路ブロック103には、コネクタ部107と連続するボディ108が設けられる。さらに、ボディ108の基端部117側に連続し、基端部117と支持体104とを接続するコネクタ部109を備えている。なお、回路ブロック103の内部構成については、図3,4にて後述する。
The
支持体104は、回路ブロック103と接続するコネクタ部113と、電極ブロック102と同じ直径の略円筒形状に形成されたボディ110と、ボディ110に収納される導線212とを含んで形成される。
The
支持体104のコネクタ部113は、ボディ110の先端部118側が回路ブロック103と連続するように、当該回路ブロック103のコネクタ部109と接続される。ボディ110は、電気刺激装置101が完全に生体内に植え込めるように切断可能となっており、切断部分、すなわちボディ110の基端部119側で固定具121の先端部123と接続可能となっている。なお、支持体104の内部構成については、図3,4にて後述する。
The
固定具121は、主にシリコーンやポリウレタン等の柔軟性のある材料で構成されており、基端部124に開口するスタイレット用ルーメンにスタイレット120が挿入できるようになっている。なお、固定具121の内部構成については、図5にて後述する。
The
次に、一実施形態に係る電気刺激装置の内部構成について図3〜図5を参照して説明する。
図3は、本発明の一実施形態に係る本体ブロックおよびその軸方向の内部構造を示す拡大図である。
図3(a)は、図1に示す本体ブロックを上面から見た拡大外観図である。
図3(b)は、図3(a)に示す本体ブロックのA―A’断面を示す断面図である。
Next, an internal configuration of the electrical stimulation device according to the embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 3 is an enlarged view showing a main body block and an axial internal structure thereof according to an embodiment of the present invention.
Fig.3 (a) is the expansion external view which looked at the main body block shown in FIG. 1 from the upper surface.
FIG. 3B is a cross-sectional view showing an AA ′ cross section of the main body block shown in FIG.
また、図4は、本発明の一実施形態に係る本体ブロックの軸に対して垂直方向の所定箇所の内部構造を示す断面図である。
図4(a)は、図3(a)に示す電気刺激装置のB−B’断面を示す断面図である。
図4(b)は、図3(a)に示す電気刺激装置のC−C’断面を示す断面図である。
図4(c)は、図3(a)に示す電気刺激装置のD−D’断面を示す断面図である。
図4(d)は、図3(a)に示す電気刺激装置のE−E’断面を示す断面図である。
図4(e)は、図3(a)に示す電気刺激装置のF−F’断面を示す断面図である。
図4(f)は、図3(a)に示す電気刺激装置のG−G’断面を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the internal structure of a predetermined portion in the direction perpendicular to the axis of the main body block according to one embodiment of the present invention.
Fig.4 (a) is sectional drawing which shows the BB 'cross section of the electrical stimulation apparatus shown to Fig.3 (a).
FIG.4 (b) is sectional drawing which shows CC 'cross section of the electrical stimulation apparatus shown to Fig.3 (a).
FIG.4 (c) is sectional drawing which shows DD 'cross section of the electrical stimulation apparatus shown to Fig.3 (a).
FIG.4 (d) is sectional drawing which shows the EE 'cross section of the electrical stimulation apparatus shown to Fig.3 (a).
FIG.4 (e) is sectional drawing which shows the FF 'cross section of the electrical stimulation apparatus shown to Fig.3 (a).
FIG.4 (f) is sectional drawing which shows the GG 'cross section of the electrical stimulation apparatus shown to Fig.3 (a).
最初に、電極ブロック102の内部構成について説明する。
パイプ206は、生体適合性と絶縁性を有し、かつ柔軟性のある素材、例えばポリテトラフルオロエチレン(Poly Tetra Fluoro Ethylene:PTFE)やエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(Ethylene-Tetra Fluoro Ethylene copolymer:ETFE)でできており、中空の略円筒状に形成されている。その外径は0.1mm〜1mm程度であり、内径は、パイプ206の内部をスタイレット120が通過できるように、スタイレット120の直径とほぼ等しいか、それより少し長い程度が望ましい。このようなパイプ206の一端(先端部114側の端)が受け部213と結合される。
First, the internal configuration of the
The
受け部213は、ステンレス製で略円筒形状に形成されており、軸方向の中心に略円筒形状の穴が開いている。この穴の軸方向の全長および直径は、受け部213の軸方向の全長および外径よりもそれぞれ短くなっている。また、受け部213の穴の直径は、パイプ206を軸方向あるいは軸に対して垂直方向に動かないように固定するために、パイプ206の外径と略等しくすることが好ましい。これらパイプ206および受け部213は、ボディ106、刺激電極105およびコネクタ部112よりなる外層部内に収納・固定される。
The receiving
ボディ106は、柔軟性があって、かつ生体適合性がある素材、例えばシリコーンやポリウレタン等の樹脂素材でできている。ボディ106の先端部114は前述したように、略半球状であり、その半径は、約0.5mm〜1.5mmの範囲であることが好ましい。そして、ボディ106の先端部114以外の部分は、中空の略円筒形状に形成されている。
The
ボディ106の内径は、受け部213に接触する部分と、パイプ206に接触する部分で異なっている。受け部213に接触する部分の内径は、受け部213を固定するために、受け部213の外径とほぼ等しくなっている。また、パイプ206に接触する部分の内径は、パイプ206を固定するために、パイプ206の外径とほぼ等しくなっている。このような、ボディ106の中空の略円筒形状に形成された部分には、前述したように、4つの刺激電極105がボディ106の表面に剥き出しになるように、固定されている。
The inner diameter of the
刺激電極105は、導電性があって生体適合性がある素材、例えばプラチナやプラチナ合金(プラチナ90%/イリジウム10%合金など)等の素材でできており、中空の略円筒状に形成されている。刺激電極105の外径は、ボディ106の外径とほぼ等しく形成される。また、刺激電極105の内径は、当該刺激電極105とその内部に設けられるパイプ206が接触しないような長さであることが望ましい。なお、4つの刺激電極105を先端部114側にあるものから順に刺激電極105a、105b、105c、105dと定義する。
The
刺激電極105a〜105dには、導線202a〜202dの一端(先端部114側の端)がそれぞれはんだ203によって接着されており(図4(a)を参照)、導線202a〜202dの他端(基端部115側の端)がコネクタ部112(図2(a)を参照)と電気的に接続されている。なお、各導線202a〜202dのはんだ203で接着される箇所およびコネクタ部112と電気的に接続されている箇所以外の箇所は、PTFEやETFEによる絶縁被覆がなされており、ボディ106内部に完全に埋め込まれている(図4(b)を参照)。
One end (end on the
コネクタ部112は、ボディ106と同じ素材で形成されており、略円筒形状をしたボディ106の外径から段差を設けた切り欠き部として形成されている。この切り欠き部は、基端部115(図2(a)参照)から軸方向に所定の距離だけ形成されている。なお、この切り欠き部は四角形であり、切り欠き部上には4つのコネクタピン210(図2(a)を参照)が露出して配置され、この4つのコネクタピン210に各導線202a〜202dが電気的に接続されるようになっている。
The connector portion 112 is formed of the same material as that of the
次に、回路ブロック103の内部構成について説明する。
回路ブロック103内に配置されるパイプ207も、長さ以外はパイプ206と同じである。このパイプ207は、コネクタ部107、コネクタ部107と連続するボディ108およびボディ108と連続するコネクタ部109を含む外層部内に収納・固定される(図2(b)および図3(b)を参照)。
Next, the internal configuration of the
The
コネクタ部107は、後述する電気的接続部211以外はボディ106と同じ素材(ポリウレタンやシリコーン)で作られている。このコネクタ部107には、電極ブロック102のコネクタ部112と結合可能となるように、コネクタ部112の外径と略同じ形状の穴が軸方向に開けられている(図4(c)を参照)。このコネクタ部107の外径は、ボディ106の外径にほぼ等しい。また、コネクタ部107は、電極ブロック102のコネクタ部112と接続された場合に、4つのコネクタピン210とそれぞれ独立して電気的に接続される電気的接続部211を含んでいる。
The
回路ブロック103のボディ108は、コネクタ部107,109と連続しており、コネクタ部107,109と同じ素材でできている。このボディ108は、中空の略円筒形状に形成されており、その外径はコネクタ部112と結合される、回路ブロック103のコネクタ部107の外径とほぼ等しく、内径はパイプ207の外径とほぼ等しく形成されている。
The
このボディ108には、電気的刺激信号を生成する、フレキシブル回路基板上にカスタムICなどの小型な部品を実装した刺激回路205が埋め込まれている(図4(d)を参照)。
In the
刺激回路205は、生成した電気的刺激信号を各刺激電極105に独立して供給するように、ボディ108に埋め込まれている導線204を介して電気的接続部211と接続されている。また、電気的刺激信号を生成するための電力を得るために、コネクタ部109と電気的に接続されている。なお、刺激回路205の電気的な構成については、図6にて後述する。
The
コネクタ部109は、電気的接続部215以外は、コネクタ部107と同じものである。電気的接続部215は、後述する受電コイル部219で得た電力を刺激回路205に供給するために、ボディ108に埋め込まれている不図示の導線で刺激回路205と電気的に接続されている。
The
次に、支持体104の内部構成について説明する。
支持体104内に配置されるパイプ208,209も、その長さ以外はパイプ206,207と同じである。このパイプ208およびパイプ209の軸方向の間には弁体214が設けられている。
Next, the internal configuration of the
The
弁体214は、例えばシリコーンゴム等のように、生体適合性のある弾性材料(特に軟質な材料が好ましい)で作られている。この弁体214は、パイプ208側にある一方の端面に開口し、他方の端面に開口しない第一の切り込みと、この第一の切り込みと内部において交差し、パイプ209側にある一方の端面に開口し、他方の端面に開口しない第二の切り込みとを有している。この弁体214を設けることにより、弁体214を介してスタイレット120を抜き差ししたとしても、電極ブロック102および回路ブロック103の内部に体液等の液体がパイプ209から侵入することを防止することができる。
The valve body 214 is made of a biocompatible elastic material (particularly, a soft material is preferable) such as silicone rubber. The valve body 214 is opened at one end face on the pipe 208 side and intersects the first notch on the other end face and the first cut on the
これらのパイプ208,209および弁体214は、コネクタ部113、コネクタ部113と連続するボディ110に収納・固定される。
The
コネクタ部113は、例えばポリウレタンやシリコーンでできており、前述した電極ブロック102のコネクタ部112(図2(a)参照)と同一の形状とされる。そして、このコネクタ部113の切り欠き部上には2つのコネクタピン216(図2(c)および図3(b)を参照)が露出して配置される。この2つのコネクタピン216には、コネクタ部113およびボディ110に埋め込まれた導線212(図4(e)、(f)を参照)が接続される。なお、導線212は、弁体241を貫通しないように、ボディ110に埋め込まれている。
The
ボディ110は、コネクタ部113と同じ素材で作られており、中空の円筒形状に形成される。このボディ110の外径は、回路ブロック103のボディ108の外径とほぼ等しい。また、ボディ110の内径は、先端部118側の一部がパイプ209の外径とほぼ等しく、それ以外の部分はパイプ209の外径より長くなっている。このボディ110にも、前述したように、導線212が埋め込まれている。
The
導線212は、2本の芯線212a、212bを含み、この芯線212a、212bが互いに電気的に独立するようにPTFEやETFEで被覆がなされている。この導線212の一部は、本体ブロック122の軸方向に伸縮可能とするため、らせん状に形成されており、ボディ110の内径がパイプ209の外径よりも長い部分に収納されている。このような導線212の一端(支持体104の先端部118側)で芯線212a、212bが2つのコネクタピン216とそれぞれ接続されており、導線212の他端(支持体104の基端部119側)が固定具121と接続されている。
The
次に、固定具121の構成について図5を参照して説明する。
図5は、本発明の一実施形態に係る固定具およびその軸方向の内部構造を示す拡大図である。
図5(a)は、図1に示す固定具を上面から見た拡大外観図である。
図5(b)は、図5(a)に示す固定具のH―H’断面を示す断面図である。
図5(c)は、図5(a)に示す固定具を基端部側から見た上面の拡大図である。
図5(d)は、図5(a)に示す固定具を先端部側から見た底面の拡大図である。
Next, the configuration of the
FIG. 5 is an enlarged view showing the fixture according to one embodiment of the present invention and the internal structure in the axial direction thereof.
Fig.5 (a) is the expansion external view which looked at the fixing tool shown in FIG. 1 from the upper surface.
FIG. 5B is a cross-sectional view showing the HH ′ cross section of the fixture shown in FIG.
FIG.5 (c) is an enlarged view of the upper surface which looked at the fixing tool shown to Fig.5 (a) from the base end part side.
FIG.5 (d) is an enlarged view of the bottom face which looked at the fixing tool shown to Fig.5 (a) from the front-end | tip part side.
固定具121は、シリコーン等で形成されており、キャップ部217と、キャップ部217に連続する開口部218を含む。
The
キャップ部217は、中空の略円筒形状に形成される。その中空部分の一部の直径は、支持体104のボディ110の基端部119側の一部を収納できるように、支持体104のボディ110の外径とほぼ等しいか、それより少し長い程度であることが好ましい。その他の中空部分の直径は、スタイレット120が通過できるように、スタイレット120の直径とほぼ等しいか、それより少し長い程度であることが望ましい。
The
また、キャップ部217には、図5(b)に示すように、受電コイル部219が埋め込まれている。この受電コイル部219は、キャップ部217の底面に接続された導線212の芯線212a、212bを円筒形に巻いて形成されたコイルを含む回路である。
Moreover, as shown in FIG.5 (b), the receiving
開口部218は、キャップ部217の中空部分に連通する中空を有する略円筒状に形成される。開口部218の内径は、スタイレット120を挿入するために、スタイレット120の直径とほぼ等しいか、それより少し長い程度であることが望ましい。また、開口部218の外径は、図5ではキャップ部217の外径よりも短くなっているが、これに限定されない。
The
以上のように、スタイレット用ルーメンは、受け部213、パイプ206〜209、弁体214および固定具121により形成されている。
As described above, the stylet lumen is formed by the receiving
[2.刺激回路等の構成]
次に、回路ブロック103の刺激回路205および固定具121の受電コイル部219のより詳細な電気的構成について図6を参照して説明する。
図6は、本発明の一実施形態例に係る刺激回路および受電コイル部の機能を示すブロック図である。
[2. Configuration of stimulation circuit]
Next, a more detailed electrical configuration of the
FIG. 6 is a block diagram illustrating functions of the stimulation circuit and the power receiving coil unit according to the embodiment of the present invention.
刺激回路205は、通信部302と、刺激パラメータ設定部304と、電極構成設定部305と、発振部306と制御部303を含む。さらに、充電部308と、充電池309と、スイッチ部307とを備える。
The
充電池309は、例えばリチウムイオン電池等の充電可能な電池である。この充電池309は、蓄積している電力を、刺激回路205を構成する各ブロックに供給している。
The
受電コイル部219は、例えばコイルとコンデンサで構成される共振回路である。受電コイル部219は、充電池309の充電を行う場合、体外のコントローラ(不図示)から送信される充電用の電磁波を受信する。そして、この受電コイル部219による受信に伴って、受電コイル部219から発生される交流電流が充電部308に出力される。また、受電コイル部219は体外のコントローラ(不図示)から送信される、所定の情報が載せられた電磁波を受信し、この受信した電磁波を通信部302に出力する。
The power
充電部308は、整流回路を内蔵し、受電コイル部219から出力された交流電流を直流電流に変換して電力を取得する。そして、取得した電力で充電池309の充電を行う。
The charging
通信部302は、受電コイル部219が受信した電磁波を復調し、電磁波に載せられている情報を取り出す。そして、取り出した情報を制御部303を介して刺激パラメータ設定部304および電極構成設定部305に出力する。刺激パラメータ設定部304に出力される情報は、電気的刺激信号の刺激強度に関する情報(以下、「刺激パラメータ」という)であり、電極構成設定部305に出力される情報は、電極構成に関する情報(以下、「電極構成情報」という)である。電気的刺激信号の刺激強度は、当該電気的刺激信号のパルス電圧、パルス電流、パルス幅あるいは周波数により決定されるので、刺激パラメータはこれらパルス電圧等の値を示す信号である。また、電極構成情報は、電気的刺激信号の極性を変更するための情報と、電気的刺激信号を出力する刺激電極105をスイッチ部307に選択させるための情報とを含む信号である。
The
刺激パラメータ設定部304は、通信部302から入力される刺激パラメータに基づいて、発振部306で発生する電気的刺激信号の刺激強度を変更するための刺激強度変更信号を生成する。
電極構成設定部305は、通信部302から入力される電極構成情報に基づいて、発振部306で発生する電気的刺激信号を出力する刺激電極105を選択するための電極構成選択信号を生成する。刺激強度変更信号は発振部306に出力される。一方、電極構成選択信号はスイッチ部307に出力される。
The stimulation
The electrode
発振部306は、刺激パラメータ設定部304から入力される刺激強度変更信号に基づいて、電気的刺激信号を生成してスイッチ部307に出力する。
スイッチ部307は、電極構成設定部305から入力される電極構成選択信号に基づいて、発振部306から入力される電気的刺激信号を出力する刺激電極105を選択する。なお、制御部303は、例えばマイコン等であり、刺激回路205の各ブロックを制御する。
The
The
[3.電気刺激装置の植え込み手順]
次に、電気刺激装置101を例えば硬膜外腔に植え込み、この電気刺激装置101で脊髄の神経の電気刺激を行う手順の一例について図7〜図12を参照して説明する。
図7〜図12は、背中付近を示す人体の横断面図である。
[3. Procedure for implanting electrical stimulator]
Next, an example of a procedure for implanting the
7 to 12 are cross-sectional views of the human body showing the vicinity of the back.
まず、医師は、患者の痛みの分布状況に基づき、予め目標とする脊髄の刺激部位を決定する。そして、X線透視下で患者の背中側から穿刺して、硬膜外針402を硬膜外腔405まで挿入する。この硬膜外針402が硬膜外腔405に挿入される位置は、一般的に、目標とする刺激部位から3椎体以上低位が選ばれる(図7を参照)。なお、本例では、電気刺激装置101を生体内に挿入するのに硬膜外針402を用いるがこれに限られない。例えば、カニューレなどの管状導入具を用いることも可能である。
First, the doctor determines a target spinal stimulation site in advance based on the distribution of pain of the patient. Then, puncture is performed from the back side of the patient under fluoroscopy, and the
次に、医師は、電気刺激装置101のスタイレット用ルーメンにスタイレット120を挿入し、スタイレット120の先端を受け部213に当てる。そして、硬膜外針402に電気刺激装置101の先端部114(図1を参照)を通し、電気刺激装置101を生体404内に挿入する。そして、スタイレット120の基端を軸方向に押すことにより、電気刺激装置101が硬膜外腔405内に挿入される(図8を参照、スタイレット120は不図示)。
Next, the doctor inserts the
続いて、医師は、スタイレット120の基端部を軸方向にさらに押して、硬膜外腔405内に電気刺激装置101を上向させ、電気刺激装置101の刺激電極105を目標とする刺激部位の近くに位置させる。そして、刺激電極105の位置を少しずつ移動させながら、不図示のコントローラで電気刺激装置101を操作して神経刺激を行い、患者の神経刺激に対する反応を聞きながら、疼痛緩和の効果が最大となる最適な刺激電極105の位置を決定する。
Subsequently, the doctor further pushes the proximal end of the
続いて、医師は、電気刺激装置101を完全に生体404内に植え込むための処理を行う。具体的には、まず硬膜外針402が刺入している部分に小切開を加える。そして、スタイレット120を電気刺激装置101のスタイレット用ルーメンから取り出し、硬膜外針402を生体404から抜き去る(図9を参照)。ただし、固定具121のキャップ部217(図5を参照)の外径が硬膜外針404の内径よりも大きい場合は、硬膜外針404の代わりに、先端から基端にかけてスリットが形成されたタイプの硬膜外針(以下、「有スリット硬膜外針」という)を用いる。この場合、医師は、スリットの垂直方向に力を加えながら有スリット硬膜外針を引っ張る。すると、硬膜外針のスリット部分が開き、図9に示すように硬膜外針のみが生体404から抜き去られる。
Subsequently, the doctor performs a process for completely implanting the
ここで、医師は、本体ブロック122を手で固定しつつ、固定具121を電気刺激装置101の軸方向に引っ張り、固定具121と支持体104の接続を解除する(図10を参照)。そして、導線212を切らないように、図10に示す支持体104の破線部分(体外に突出した支持体104のボディ110の一部)を切断する。
Here, the doctor pulls the
続いて、医師は、本体ブロック122を手で固定しつつ、電気刺激装置101の軸方向に固定具121を押して(図11を参照)、支持体104のボディ110の内部に導線212を収納する。そして、支持体104の切断面に固定具121でキャップし、固定具121に糸を通し、この糸で縛って固定具121をボディ110に固定する(図12を参照)。
Subsequently, the doctor pushes the
そして、電気刺激装置101が生体404に完全に植え込まれた状態で生体404に固定されるようにするため、固定具121を糸(不図示)で生体404の小切開内の筋膜や結合組織に縫いつける。この処置は、電気刺激装置101が生体404内で移動しないように、あるいは、電気刺激装置101の挿入口から感染症等を起こさないようにするためのものである。また、電気刺激装置101の固定具121の受電コイル部219のコイル面を皮膚と平行にするためのものでもある。そして、小切開を縫合して電気刺激装置101を完全に生体404内に植え込む。
Then, in order to fix the
次に、医師は、体外のコントローラ(不図示)のコイル面が受電コイル部219のコイル面と重なるように、コントローラ(不図示)を体表面に当てる。そして、コントローラ(不図示)を操作して神経刺激を行う。このとき、電気刺激装置101の刺激回路205では、医師の操作に基づいて、所定の強度の電気的刺激信号が生成され、生成された電気的刺激信号が刺激電極105に出力されて、刺激電極105の位置に近い部分の神経刺激が行われる。また、電気刺激装置101の充電池309への充電も、このコントローラ(不図示)を操作することによって行われる。
Next, the doctor places the controller (not shown) on the body surface so that the coil surface of the controller (not shown) outside the body overlaps the coil surface of the power receiving
以上説明したように、一実施形態では、電気刺激装置を完全に体内に植え込んだ際に、支持体のボディの基端部に固定具が固定されて、固定部に設けた受電コイル部のコイル面を体表面とほぼ平行になるようにすることができる。すなわち、体外に置かれた、電気刺激装置に対して充電やパラメータ設定等を行うためのコントローラのコイルと容易に軸を合わせることができる。これにより、効率的な給電や通信を容易に行うことができる。その結果、受電コイルに対して電磁波を発振するコントローラ(外部装置)を小型化することができるという効果がある。 As described above, in one embodiment, when the electrical stimulation device is completely implanted in the body, the fixing tool is fixed to the proximal end portion of the body of the support body, and the coil of the power receiving coil portion provided in the fixing portion The surface can be substantially parallel to the body surface. That is, it is possible to easily align the axis with the coil of the controller that is placed outside the body and performs charging, parameter setting, and the like for the electrical stimulation device. Thereby, efficient power feeding and communication can be easily performed. As a result, there is an effect that the controller (external device) that oscillates electromagnetic waves with respect to the power receiving coil can be reduced in size.
また、一実施形態では、切断した支持体の基端部側に受電コイル部を配置している。そのため、電気刺激装置を完全に生体内に植え込んだ際に、受電コイル部を皮膚直下付近に植え込むことができる。これにより、受電コイルが電磁誘導による発電をするために必要な電磁波の強度を低下させることができる。その結果、受電コイルに対して電磁波を発振するコントローラ(外部装置)をより小型化することができる、という効果を奏する。 Moreover, in one Embodiment, the receiving coil part is arrange | positioned at the base end part side of the cut | disconnected support body. Therefore, when the electrical stimulation device is completely implanted in the living body, the power receiving coil portion can be implanted near the skin. Thereby, the intensity | strength of electromagnetic waves required in order for a receiving coil to generate electric power by electromagnetic induction can be reduced. As a result, there is an effect that the controller (external device) that oscillates electromagnetic waves with respect to the power receiving coil can be further downsized.
また、一実施形態では、電極ブロック、回路ブロック、支持体および固定具に連通するスタイレット用ルーメンを備えることで、電気刺激装置を生体内に植え込む際に、スタイレットを利用できる。そのため、電気刺激装置の体内への植え込みを容易に行うことができるとともに、刺激電極の生体内への配置の正確性をより向上させることができる。 In one embodiment, the stylet can be used when the electrical stimulation apparatus is implanted in the living body by providing the stylet lumen communicating with the electrode block, the circuit block, the support, and the fixture. Therefore, the electrical stimulation device can be easily implanted into the body, and the accuracy of placement of the stimulation electrode in the living body can be further improved.
<変形例>
なお、上述した一実施形態では、生体内に電気刺激装置を挿入する際に、硬膜外針に直接電気刺激装置を通す形態とした。しかしながら、予め硬膜外針を通して柔軟性のあるカニューレを刺激を行う部位の近くまで導いた後に、このカニューレ内に電気刺激装置を通して生体内に挿入することで刺激電極の生体内への配置の正確性をより向上させることが可能である。
<Modification>
In the above-described embodiment, the electrical stimulation device is directly passed through the epidural needle when the electrical stimulation device is inserted into the living body. However, after guiding the flexible cannula through the epidural needle to the vicinity of the site to be stimulated, the stimulating electrode can be accurately placed in the living body by inserting the cannula into the living body through the electric stimulator. It is possible to improve the property.
また、上述した一実施形態では、コネクタにより電極ブロック、回路ブロック、支持体をそれぞれ着脱可能に接続した。しかし、コネクタを廃して、電極ブロックと回路ブロックが予め一体化されていてもよく、あるいは、回路ブロックと支持体が予め一体化されていてもよく、あるいは、すべてが予め一体化されていてもよい。 Moreover, in one Embodiment mentioned above, the electrode block, the circuit block, and the support body were each connected so that attachment or detachment was possible with the connector. However, the connector may be eliminated and the electrode block and the circuit block may be integrated in advance, or the circuit block and the support may be integrated in advance, or all may be integrated in advance. Good.
また、上述した一実施形態では、固定具と導線が予め一体化されていたが、固定具と本体ブロックの導線をコネクタにより着脱可能としてもよい。このような電気刺激装置を生体内に植え込む場合、医師は、図4〜図8に示した手順で当該電気刺激装置を生体内の所定位置に植え込む。そして、電気刺激装置から固定具を外した後に、硬膜外針を生体から抜き去る。なお、本体ブロックだけを先に生体内に植え込み、硬膜外針を生体から抜き去り、その後で本体ブロックの導線と固定具をコネクタにより接続してもよいことはいうまでもない。 Moreover, in one Embodiment mentioned above, although the fixing tool and the conducting wire were integrated previously, it is good also as the conducting wire of a fixing tool and a main body block being detachable with a connector. When implanting such an electrical stimulation device in a living body, a doctor implants the electrical stimulation device in a predetermined position in the living body according to the procedure shown in FIGS. Then, after removing the fixture from the electrical stimulation device, the epidural needle is removed from the living body. Needless to say, only the main body block may be implanted in the living body first, the epidural needle may be removed from the living body, and then the lead wire of the main body block and the fixture may be connected by a connector.
また、上述した一実施例では電源として充電池を用いたが、充電池の代わりにキャパシタを用いて、体外のコントローラから常に給電を受けながら作動させても良い。 In the above-described embodiment, a rechargeable battery is used as a power source. However, a capacitor may be used instead of the rechargeable battery, and the battery may be operated while being always supplied with power from an external controller.
また、上述した一実施形態では、固定具、支持体、回路ブロックおよび電極ブロックには、軸方向に連通するスタイレット用ルーメンが形成されている。しかし、このスタイレット用ルーメンは、固定具、支持体および回路ブロックにだけ連通するように形成されていてもよいし、固定部および支持体に形成されるようにしてもよい。また、固定具の基端部から電極ブロックの先端部まで連通するルーメン(ガイドワイヤ用ルーメン)を形成してもよい。このガイドワイヤ用ルーメンを設ければ、ガイドワイヤを用いて、電気刺激装置の体内への植え込みを行うことができるようになる。もちろん、これらスタイレット用ルーメンおよびガイドワイヤ用ルーメンを設けないような構成にしてもかまわない。 In the above-described embodiment, the fixing tool, the support body, the circuit block, and the electrode block are formed with stylet lumens that communicate in the axial direction. However, the stylet lumen may be formed so as to communicate only with the fixture, the support, and the circuit block, or may be formed on the fixed portion and the support. Further, a lumen (guide wire lumen) communicating from the proximal end portion of the fixture to the distal end portion of the electrode block may be formed. If the guide wire lumen is provided, the electrical stimulation device can be implanted into the body using the guide wire. Of course, the configuration may be such that the stylet lumen and the guide wire lumen are not provided.
また、上述した一実施形態では、電気刺激装置101は略円筒形状に形成されているが、棒状であればどのような形状でもよい。
Moreover, in one Embodiment mentioned above, although the
以上、本発明の各実施形態の例について説明したが、本発明は上記各実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含むことはいうまでもない。 As mentioned above, although the example of each embodiment of the present invention was explained, the present invention is not limited to the above-mentioned each embodiment, and it is not limited to the scope of the present invention described in the claims. Needless to say, modifications and application examples are included.
101…電気刺激装置、102…電極ブロック、103…回路ブロック、104…支持体、105…刺激電極、106、108,110…ボディ、107,109,112,113…コネクタ部、114,116,118,123…先端部、115,117,119,124…基端部、120…スタイレット、121…固定具、202,204,212…導線、203…はんだ、205…刺激回路、206〜209…パイプ、210,216…コネクタピン、211,215…電気的接続部、213…受け部、214…弁体、217…キャップ部、218…開口部、219…受電コイル部、302…通信部、303…制御部、304…刺激パラメータ設定部、305…電極構成設定部、306…発振部、307…スイッチ部、308…充電部、309…充電池、402…硬膜外針、403…脊椎、404…生体、405…硬膜外腔
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記生体内の神経または筋肉を刺激する刺激電極と、該刺激電極と電気的に接続され、前記刺激電極に刺激信号を印加する電子回路とを有する刺激回路ブロックと、該刺激回路ブロックと接続され、前記刺激電極の前記生体内の植え込み位置を保持する支持体とを含む本体ブロックと、
外部装置から発振された電磁波に応じて給電および/または通信を前記電子回路に行うコイル部を含み、前記本体ブロックの基端部に設けられた固定具とを備え、
前記電子回路と前記コイル部が導線で接続されており、該導線の少なくとも一部が伸縮可能にらせん状に形成されている
ことを特徴とする電気刺激装置。 An electrical stimulation device that is formed into a deformable rod shape and is implanted in a living body,
A stimulation circuit block having a stimulation electrode for stimulating nerves or muscles in the living body and an electronic circuit electrically connected to the stimulation electrode and applying a stimulation signal to the stimulation electrode; and connected to the stimulation circuit block A body block including a support for holding the implantation position of the stimulation electrode in the living body;
Including a coil portion that feeds and / or communicates with the electronic circuit in response to electromagnetic waves oscillated from an external device, and includes a fixture provided at a base end portion of the body block,
The electrical stimulation device, wherein the electronic circuit and the coil portion are connected by a conducting wire, and at least a part of the conducting wire is formed in a spiral shape so as to be expandable and contractible.
前記らせん状に形成された導線は、前記支持体の前記中空部分に収納される
ことを特徴とする請求項1に記載の電気刺激装置。 The support is at least partially hollow;
The electrical stimulation device according to claim 1, wherein the spirally formed conducting wire is housed in the hollow portion of the support.
ことを特徴とする請求項1または2に記載の電気刺激装置。 The electrical stimulation device according to claim 1, wherein a lumen communicating with the hollow portion of the support is formed on the fixture and / or the main body block.
ことを特徴とする請求項3に記載の電気刺激装置。 The electrical stimulation device according to claim 3, wherein the lumen is formed up to a vicinity of a distal end portion of the stimulation circuit block, and a stylet can be inserted.
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の電気刺激装置。 The electrical stimulator according to any one of claims 1 to 4, wherein the support is severable.
ことを特徴とする請求項5に記載の電気刺激装置。 The electrical stimulation device according to claim 5, wherein the fixture is connectable to the support so as to cover a cut surface of the support.
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